JP2697525B2 - エバポパージシステムの故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエバポパージシステムの
故障診断装置に係り、特に内燃機関の蒸発燃料（ベー
パ）をキャニスタ内の吸着剤に吸着させ、吸着された燃
料を所定運転条件下で内燃機関の吸気系へ放出（パー
ジ）して燃焼させるエバポパージシステムの故障診断装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料タンク内で蒸発した燃料（ベーパ）
が大気へ放出されるのを防止するため、各部分を密閉す
ると共に、ベーパを一旦キャニスタ内の吸着剤に吸着さ
せ、車両の走行中に吸着した燃料を吸気系に吸引させて
燃焼させるエバポパージシステムを備えた内燃機関にお
いては、何らかの原因でベーパ通路が破損したり、配管
がはずれたりした場合にはベーパが大気に放出されてし
まい、また吸気系へのパージ通路が閉塞した場合には、
キャニスタ内のベーパがオーバーフローし、キャニスタ
の大気孔より大気にベーパが漏れてしまう。従って、こ
のようなエバポパージシステムの故障発生の有無を診断
することが必要とされる。

【０００３】従来、エバポパージシステムの故障診断装
置として特願平３−３２３３６４号に開示されたものが
ある。この装置は燃料タンクまでのエバポ系に吸気管の
負圧を導入し、所定時間内に導入される負圧値に基づい
てエバポ系に洩れ等の故障が発生していないかを診断し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来装置では、吸気管
負圧を導入するパージ制御弁の流量公差及びキャニスタ
の圧力損失の変動、及び経時変化等により一定時間内に
燃料タンクへ導入される負圧の大きさが変動する。この
ため、例えばパージ制御弁の流量が大きな場合は導入負
圧が大となって洩れがあっても検出負圧がある程度大き
くなり正常と誤判定し、また流量が小さな場合は導入負
圧が小となって洩れがなくても負圧が小さく故障と誤判
定し、正確な故障判定を行なうことができないという問
題があった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
負圧導入時にデューティ制御で発生させた脈動の振幅に
基づいて故障判定を行なうことにより、パージ制御弁の
流量公差やキャニスタの圧損差や経時変化等の影響を受
けず、常に正確な故障判定が可能なエバポパージシステ
ムの故障診断装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のエバポパージシ
ステムの故障診断装置は、図１に示す如く、燃料タンク
Ｍ１からの蒸発燃料をベーパ通路Ｍ２を通してキャニス
タＭ３内の吸着材に吸着させ、上記のキャニスタ内の吸
着燃料をパージ通路Ｍ４を通して内燃機関Ｍ５の吸気通
路Ｍ６へパージするエバポパージシステムで、エバポ系
Ｍ２〜Ｍ４に負圧導入手段Ｍ８で吸気負圧を導入し、圧
力検出手段Ｍ７で検出したエバポ系の圧力に基づき判定
手段Ｍ９で故障判定を行なうエバポパージシステムの故
障診断装置において、上記負圧導入手段Ｍ８としてデュ
ーティ制御弁を用い、上記負圧導入手段Ｍ８のデューテ
ィ制御で生じるエバポ系内の圧力脈動の振幅に基づいて
故障判定を行なう。

【０００７】

【作用】本発明においては、上記負圧導入手段Ｍ８とし
てデューティ制御弁を用いる。判定手段Ｍ９は、上記負
圧導入手段Ｍ８のデューティ制御で生じるエバポ系Ｍ２
〜Ｍ４内の圧力脈動の振幅に基づいて故障判定を行な
う。

【０００８】

【実施例】図２は本発明装置のシステム構成図を示す。
同図中、燃料タンク２１はメインタンク２１ａとサブタ
ンク２１ｂとからなる。サブタンク２１ｂはメインタン
ク２１ａ内にあり、メインタンク２１ａと連通されると
共に、フューエルポンプ２２が配置されている。また、
燃料タンク２１の上部にはロールオーババルブ２３が設
けられている。このロールオーババルブ２３は車両横転
時に燃料が外部へ流出しないようにするために設けられ
ている。

【０００９】フューエルポンプ２２はパイプ２４、プレ
ッシャレギュレータ２５を夫々介して燃料噴射弁２６に
連通されている。プレッシャレギュレータ２５は燃料圧
力を一定にするために設けられており、燃料噴射弁２６
で噴射されない余った燃料をリターンパイプ２７を介し
てサブタンク２１ｂ内に戻す。

【００１０】また、燃料タンク２１のタンク上部はベー
パ通路及び内圧制御弁２９を夫々通してキャニスタ３０
に連通されている。内圧制御弁２９はチェックボール２
９ａとスプリング２９ｂとよりなり、スプリング２９ｂ
がチェックボール２９ａを図中右方向に付勢力を与えて
おり、スプリング２９ｂにより燃料タンク２１内圧力を
所定値（例えば２５０ｍｍＡｑ）以下に保持する。

【００１１】キャニスタ３０は内部に吸着剤として活性
炭３０ａを有し、また外部に開放された大気導入孔３０
ｂが形成されている公知の構成である。燃料タンク２１
と内圧制御弁２９との間のベーパ通路２８には、圧力セ
ンサ３１が設けられている。この圧力センサ３１はシリ
コンウェーハの歪をブリッジ回路で検出する一種の歪ゲ
ージで、燃料タンク２１と内圧制御弁２９で形成される
空間の圧力と大気圧との差を測定する。

【００１２】また、キャニスタ３０はパージ通路３２
と、電磁弁（ＶＳＶ）であるパージ制御弁３３とを夫々
介して吸気通路３６のスロットルバルブ３５より下流側
位置に連通されている。スロットルバルブ３５の上流側
には空気を濾過して塵埃を除去するエアクリーナ（Ａ
Ｃ）３４が設けられている。

【００１３】スロットルバルブ３５は運転者により操作
されるアクセルペダルの踏込量によって開度が制御され
るバルブで、その開度はスロットルポジションセンサ３
７により検出される。また、燃料温センサ４０は燃料タ
ンク２１内の燃料温度を検出し、吸気温センサ４１は吸
気通路３６内の吸気温度を検出し、燃料残量センサ４２
は燃料タンク２１内の燃料残量を検出して夫々の検出信
号をマイクロコンピュータ３８に供給する。

【００１４】また、燃料タンク２１と内圧制御弁２９と
の間のベーパ通路及び内圧制御弁２９とキャニスタ３０
の間のベーパ通路は電磁弁（ＶＳＶ）であるバイパス制
御弁４５に連通されており、バイパス制御弁４５の開弁
時には内圧制御弁２９をバイパスしてベーパ通路２８は
燃料タンク２１とキャニスタ３０との間を直結する。マ
イクロコンピュータ３８はエバポパージシステムの制御
を司る電子制御装置で、異常判定時は警告灯３９を点灯
し、運転者に異常発生を報知させる。

【００１５】マイクロコンピュータ３８は、図３に示す
如き公知のハードウェア構成を有している。同図中、図
２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略
する。図３において、マイクロコンピュータ３８は中央
処理装置（ＣＰＵ）５０、処理プログラムを格納したリ
ード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）５１、作業領域として
使用されるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）５
２、エンジン停止後もデータを保持するバックアップＲ
ＡＭ５３、マルチプレクサ付き入力インタフェース回路
５４、入出力インタフェース回路５５及びＡ／Ｄコンバ
ータ５６などから構成されており、それらは双方向のバ
ス５７を介して接続されている。

【００１６】Ａ／Ｄコンバータ５６は圧力センサ３１か
らの圧力検出信号やスロットルポジションセンサ３７か
らの検出信号及び、燃料温センサ、吸気温センサ夫々の
検出信号を入力インタフェース回路５４を通して順次切
換えて取り込み、それをアナログ・ディジタル変換して
バス５７へ順次送出する。入出力インタフェース回路５
５はスロットルポジションセンサ３７からの信号をバス
５７へ送出する一方、燃料噴射弁２６、パージ制御弁３
３、警告灯３９及びバイパス制御弁４５へ制御信号を選
択的に送出してそれらを制御する。

【００１７】次に図２のシステムの通常のエバポパージ
の作動について説明する。図示しないイグニッションス
イッチがオンとされると、図２のフューエルポンプ２２
の作動によりサブタンク２１ｂ内の燃料が、パイプ２４
を通してプレッシャレギュレータ２５へ吐出され、ここ
で一定圧力にされて燃料噴射弁２６へ送られ、マイクロ
コンピュータ３８からの燃料噴射時間、燃料噴射弁２６
から吸気通路３６へ噴射される。また、余った燃料はリ
ターンパイプ２７を介してサブタンク２１ｂに戻され
る。

【００１８】一方、燃料タンク２１内で発生した蒸発燃
料（ベーパ）は、バイパス制御弁４５が開弁しているた
めベーパ通路２８を通して内圧制御弁２９に到る。ここ
で、タンク内圧が内圧制御弁２９による設定圧力（例え
ば２５０ｍｍＡｑ）より小さいときは、スプリング２９
ｂのばね力によりチェックボール２９ａは図示の位置に
あり、ベーパ通路２８を遮断しているため、蒸発燃料の
キャニスタ３０への送出が阻止される。

【００１９】例えば、機関の冷間始動時は、タンク内圧
は大気圧付近にあり、その直後燃料噴射弁２６による燃
料消費により燃料体積が減少するため、タンク内圧が負
圧に一旦減少する。しかし、その後燃温が排気熱により
徐々に上昇し、蒸発燃料の発生量が増え、タンク内圧は
正圧方向へ上昇していき内圧制御弁２９による設定圧力
に達する。

【００２０】そして、更に蒸発燃料が発生しタンク内圧
が上記設定圧力以上になると、内圧制御弁２９のチェッ
クボール２９ａが図２中、左方向にスプリング２９ｂの
ばね力に抗して押動され、その結果、蒸発燃料はベーパ
通路２８及び内圧制御弁２９を通してキャニスタ３０内
に送り込まれ、内部の活性炭３０ａに吸着される。この
蒸発燃料のキャニスタ３０への送出が行なわれると、タ
ンク内圧は減少し、タンク内圧が上記設定圧以下になる
と、内圧制御弁２９が再び閉弁される。

【００２１】上記のように、ベーパ通路２８や燃料タン
ク２１に洩れがない正常時には、前記したように蒸発燃
料が内圧制御弁２９を通してキャニスタ３０内の活性炭
３０ａに吸着されていく。機関始動直後はパージ制御弁
３３はパージ制御条件が満足されていないので、閉弁さ
れている。

【００２２】上記パージ制御条件はパージにより空燃比
が荒れても、運転性や排気エミッションへの悪影響を極
力小さくできる運転条件であり、例えば機関冷却水温が
所定温度以上、空燃比を目標値とする燃料噴射のフィー
ドバック制御中、吸入空気量が所定値以上、フューエル
カットをしていないなどがあり、これらをすべて満足し
ているときパージ制御条件を満足しているとマイクロコ
ンピュータ３８によって判断される。

【００２３】パージ制御条件が満足していると判定され
たものとすると、マイクロコンピュータ３８はパージ制
御弁３３を開弁する。すると、吸気通路３６の負圧によ
り、大気導入口３０ｂより大気がキャニスタ３０内に導
入され、活性炭３０ａに吸着されている燃料が脱離され
てパージ通路３２及びパージ制御弁３３を夫々通して吸
気通路３６内に蒸発燃料が吸い込まれる。また、活性炭
３０ａは上記の脱離により再生され、次のベーパの吸着
に備える。これにより、パージ流量が徐々に上昇してい
く。

【００２４】次に上記のシステムでマイクロコンピュー
タ３８の実行する故障診断処理について説明する。図４
は故障診断ルーチンの一実施例のフローチャートを示
す。このルーチンは例えば４ｍｓｅｃ毎の割込みルーチ
ンである。

【００２５】同図中、ステップＳ１０では空燃比フィー
ドバック制御を実行し、かつ冷却水温が８０℃以上であ
るか等の故障診断実行条件を満足しているか否かを判別
し、満足していればステップＳ１２に進み、満足してい
なければ処理を終了する。

【００２６】ステップＳ１２では実行条件満足後、例え
ば１〜２分程度の所定時間を経過しているかどうかを判
別して、経過していない場合はステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４ではバイパス制御弁４５を開弁すると共
に、パージ制御弁３３をデューティ比５０％で開閉し、
次のステップＳ１６で圧力センサ３１の検出信号に基づ
いてタンク内圧（大気圧との差圧）Ｐを読み込む。更に
ステップＳ１８で上記タンク内圧Ｐから前回読み込んだ
タンク内圧Ｐ_OLD を減算して差圧ΔＰを算出し、タンク
内圧Ｐを前回のタンク内圧Ｐ_OLD にセットする。

【００２７】次にステップＳ２２で差圧ΔＰが正か否か
を判別する。ΔＰ≦０の場合はステップＳ２４で前回の
差圧ΔＰ_OLD が正か否かを判別し、ΔＰ_OLD ＞０の場合
にはステップＳ２６でタンク内圧Ｐを最大タンク内圧Ｐ
_max にセットする。一方、ステップＳ２２でΔＰ＞０の
場合はステップＳ２８で前回の差圧ΔＰ_OLD が０以下か
否かを判別し、ΔＰ_OLD ≦０の場合にはステップＳ３０
でタンク内圧Ｐを最小タンク内圧Ｐ_min にセットし、ス
テップＳ３２で次式によりタンク内圧の脈動振幅のなま
し値Ｐａを算出する。

【００２８】 Ｐａ＝ｋ（Ｐ_max −Ｐ_min ）＋（１−ｋ）Ｐａ 但し、ｋはなまし係数で例えば１／８である。

【００２９】ステップＳ２４でΔＰ_OLD ≦０の場合、又
はステップＳ２８でΔＰ_OLD ＞０の場合、又はステップ
Ｓ２６，Ｓ３２の実行後は、ステップＳ３４に進んで差
圧ΔＰを前回の差圧ΔＰ_OLD にセットし、次にステップ
Ｓ３６で脈動振幅のなまし値Ｐａが所定値α（例えば数
ｍｍＨｇ）を越えるかどうかを判別し、Ｐａ＞αの場合
にのみステップＳ３８で正常フラグをセットして処理を
終了する。

【００３０】なお、正常フラグは始動直後にリセットさ
れている。

【００３１】一方、ステップＳ１２で実行条件満足後所
定時間を経過していると判別された場合はステップＳ４
０に進んで診断を行なう。ステップＳ４０では正常フラ
グがセットされているか否かを判別して、正常フラグが
セットされていればステップＳ４２で警告灯３９を消灯
し、正常フラグがセットされていなければステップＳ４
４で警告灯３９を点灯して処理を終了する。

【００３２】ここで、パージ制御弁３３をデューティ制
御する場合、図５（Ａ）に示す如くデューティ比を０
％，１００％夫々とするとパージ制御弁３３は図５
（Ｂ）に示す如く閉弁、開弁状態を保持するがデューテ
ィ比を５０％とすると、図５（Ｂ）に示すパージ制御弁
３３の開閉に伴って吸気管負圧が断続的に導入され、タ
ンク内圧は図５（Ｃ）に示す如く圧力脈動を生じる。エ
バポ系に洩れがない場合は図５（Ｃ）に実線で示す如く
脈動の振幅Ｐａ₁ は大きいが、エバポ系に洩れがある場
合は図５（Ｃ）に破線で示す如く脈動の振幅Ｐａ₂ は小
さくなる。本発明ではこの原理を利用して脈動の振幅が
所定値αを越えたときエバポ系が正常と判定している。

【００３３】この圧力脈動はパージ制御弁３３の流量公
差やキャニスタの圧損差や経時変化等の影響により振幅
がほとんど変化することがなく、上記脈動の振幅に基づ
き故障判定を行なうことにより正確な故障判定が可能と
なる。

【００３４】本実施例では、燃料タンクまで負圧を導入
した際のベーパ通路に現われる圧力脈動を検出するよう
にしているが、より簡単に、内圧制御弁あるいはキャニ
スタまでのみに負圧を導入して、パージ通路に現われる
圧力脈動を検出して故障診断をするようにしても良い。
その際には、燃料タンク側の診断は別方法にて行なえば
良い。又、燃料タンク側は、空間容量が大きく、圧力脈
動も弱くなるため、キャニスタ側の比較的はっきりとし
た圧力脈動に基づき診断を行なうことにより、診断範囲
は狭くなるが、精度は向上する。

【００３５】

【発明の効果】上述の如く、本発明のエバポパージシス
テムの故障診断装置によれば、パージ制御弁の流量公差
やキャニスタの圧損差や経時変化等の影響を受けず、常
に正確な故障判定が可能となり、実用上きわめて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明のシステム構成図である。

【図３】マイクロコンピュータのハードウェアの構成図
である。

【図４】本発明の故障診断ルーチンの一実施例のフロー
チャートである。

【図５】本発明の動作を説明するための図である。

【符号の説明】

Ｍ１，２１ 燃料タンク Ｍ２，２８ ベーパ通路 Ｍ３，３０ キャニスタ Ｍ４，３２ パージ通路 Ｍ６，３６ 吸気通路 Ｍ７ 圧力検出手段 Ｍ８ 負圧導入手段 Ｍ９ 判定手段 ２６ 燃料噴射弁 ２９ 内圧制御弁 ３１ 圧力センサ ３３ パージ制御弁 ３８ マイクロコンピュータ ３９ 警告灯 ４５ バイパス制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクからの蒸発燃料をベーパ通路
   を通してキャニスタ内の吸着材に吸着させ、上記のキャ
   ニスタ内の吸着燃料をパージ通路を通して内燃機関の吸
   気通路へパージするエバポパージシステムで、 エバポ系に負圧導入手段で吸気負圧を導入し、圧力検出
   手段で検出したエバポ系の圧力に基づき故障判定を行な
   うエバポパージシステムの故障診断装置において、 上記負圧導入手段としてデューティ制御弁を用い、 上記負圧導入手段のデューティ制御で生じるエバポ系内
   の圧力脈動の振幅に基づいて故障判定を行なうことを特
   徴とするエバポパージシステムの故障診断装置。