JP3139318B2 - 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、燃料タンクからの蒸発
燃料の大気への放出を防止する蒸発燃料排出抑制装置
（以下「エバポパージシステム」と称する）に関し、詳
細には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】燃料タンクからの蒸発燃料が大気に放出
されることを防止する目的で、タンクからの蒸発燃料を
キャニスタに導いてキャニスタ内の吸着剤に吸着させる
とともに、機関の所定運転条件下でキャニスタ内にパー
ジ空気を通過させ、吸収した蒸発燃料を吸着剤から放出
させ、パージ空気と蒸発燃料との混合気（パージガス）
を機関吸気通路に供給して機関で燃焼させるエバポパー
ジシステムが知られている。

【０００３】上記のエバポパージシステムでは、装置の
故障が生じると蒸発燃料が機関に供給されずに大気に放
出されてしまい、大気汚染の原因となる場合が生じる。
例えば、キャニスタや燃料タンクの気密が破壊され、洩
れを生じた場合やキャニスタと燃料タンクや機関吸気通
路とを接続する配管に洩れを生じたような場合にはこれ
らの部分から蒸発燃料が大気に放出されることになる。

【０００４】また、このようなエバポパージシステムの
故障が生じた場合でも機関の運転には何ら支障がないた
め、運転者は異常の発生に気づかずにそのまま機関運転
を継続する場合がある。上記問題を解決するため、エバ
ポパージシステムに故障が発生したことを検出し、運転
者に故障発生を報知するようにした故障検出装置が種々
考案されている。

【０００５】この種の装置の例としては、例えば特開平
６−１０８９３０号公報に記載されたものがある。同公
報の装置は、キャニスタと燃料タンクとを接続するベー
パ通路に設けられた、タンクからキャニスタに流入する
蒸発燃料の流入制御を行う内圧制御弁と、この内圧制御
弁を境として燃料タンク側の通路内圧力とキャニスタ側
の通路内圧力とを別個に検出可能な圧力検出手段とを備
え、圧力検出手段の検出した燃料タンク側通路内圧力に
基づいて燃料タンク側の異常を、またキャニスタ側通路
内圧力に基づいてキャニスタ側の異常を、それぞれ別個
に判定するようにした故障検出装置が記載されている。

【０００６】同公報の装置は圧力検出手段として単一の
圧力センサを用い、三方切換弁によりこの圧力センサを
キャニスタ側通路と燃料タンク側通路とに切り換えて接
続することにより、単一の圧力センサでキャニスタ側と
燃料タンク側との両方の圧力を別個に検出することによ
り、それぞれの故障の有無を別個に判定することを可能
としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−１０８
９３０号公報のように、圧力センサにより検出した圧力
値に基づいてシステムの故障の有無を診断する場合に
は、通常、誤診断を防止するために検出した生の圧力は
使用せず、検出した圧力値をなまし処理したものを用い
て故障診断を行う。

【０００８】機関運転中は通常、キャニスタや燃料タン
ク内の圧力の検出値は、機関振動や燃料タンクの液面の
揺れ等のために大きく変動している。一方、後述するよ
うに、エバポパージシステムの故障診断では故障有無の
判定のための圧力判定値は比較的小さいため、圧力セン
サで検出した圧力値をそのまま使用して故障診断を行う
と、検出圧力の変動（ノイズ）のために誤診断を生じる
おそれがある。そこで、故障診断に際しては圧力センサ
で検出した圧力値のなまし処理を行い、変動成分を除去
して平滑化した圧力値を用いて故障診断を行っている。

【０００９】ところが、検出したキャニスタと燃料タン
クの圧力値のなまし処理を行う場合、同一のなまし処理
を行うと逆に誤診断を生じる問題がある。すなわち、キ
ャニスタ内の圧力変動と燃料タンク内の圧力変動とは変
動周期や変動幅が大きく異なっており、両方の圧力検出
値に同一のなまし処理を行ったのでは本来検出すべき圧
力の変化までがなまし処理により平滑化されてしまう場
合や、逆に圧力変動の平滑化が不十分なため、本来検出
すべきでない圧力変動（ノイズ）を検出してしまう場合
が生じる。

【００１０】すなわち、圧力センサで検出したキャニス
タ内圧力と燃料タンク内圧力とに基づいてシステムの故
障診断を行う場合には、それぞれの圧力検出値の変動
（ノイズ）特性に応じてなまし処理を行い、平滑化の程
度を変える必要がある。ところが、上記特開平６−１０
８９３０号公報の故障診断装置では、このなまし処理の
程度による誤診断の可能性については全く考慮が払われ
ていない。特に同公報の装置のように単一の圧力センサ
でキャニスタと燃料タンクの両方の圧力を検出する場合
には同一のなまし処理を行うのが一般的であり、誤診断
が生じる可能性が高い。

【００１１】本発明は上記問題に鑑み、キャニスタと燃
料タンクとの圧力を検出し、この圧力に基づいてシステ
ムの故障診断を行う場合に、それぞれの圧力変動の特性
に応じた圧力値のなまし処理を行い、正確な故障診断を
可能とするエバポパージシステムの故障診断装置を提供
することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、内燃機関燃料タンクからの蒸発燃料を吸着する
キャニスタと、前記燃料タンク内の燃料液面上部空間を
前記キャニスタに接続するベーパ通路と、前記機関の所
定の運転条件において、前記キャニスタが吸着した蒸発
燃料を所定の機関吸気通路に導くパージ通路と、前記キ
ャニスタの圧力と前記燃料タンクの圧力とを、それぞれ
別個に検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段によ
り検出された圧力値を所定のなまし率でなまし処理する
ことにより、圧力値の変動を平滑化するなまし手段と、
前記キャニスタ圧力と燃料タンク圧力との前記なまし処
理後の値に基づいて、前記キャニスタの異常の有無と前
記燃料タンクの異常の有無とをそれぞれ別個に判定する
異常判定手段とを備え、前記なまし手段の、前記燃料タ
ンク圧力値のなまし処理におけるなまし率は、前記キャ
ニスタ圧力値のなまし処理におけるなまし率より大きく
設定されているエバポパージシステムの故障診断装置が
提供される。

【００１３】また、請求項２に記載の発明によれば、内
燃機関燃料タンクからの蒸発燃料を吸着するキャニスタ
と、前記燃料タンク内の燃料液面上部空間を前記キャニ
スタに接続するベーパ通路と、前記機関の所定の運転条
件において、前記キャニスタが吸着した蒸発燃料を所定
の機関吸気通路に導くパージ通路と、前記キャニスタの
圧力と前記燃料タンクの圧力とを、それぞれ別個に検出
する圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出され
た圧力値を所定のなまし率でなまし処理することによ
り、圧力値の変動を平滑化するなまし手段と、前記キャ
ニスタ圧力と燃料タンク圧力との前記なまし処理後の値
に基づいて、前記キャニスタの異常の有無と前記燃料タ
ンクの異常の有無とをそれぞれ別個に判定する異常判定
手段と、前記なまし手段の、前記燃料タンク圧力値のな
まし処理におけるなまし率を、前記燃料タンク内の燃料
残量が多い程大きく設定するなまし率可変手段と、を備
えたエバポパージパージシステムの故障診断装置が提供
される。

【００１４】

【作用】請求項１の発明では、なまし手段は圧力検出手
段により検出された圧力値のなまし処理を行う際に、燃
料タンク圧力値のなまし処理においては、キャニスタ圧
力値のなまし処理におけるよりも大きななまし率を用い
てなまし処理を行う。キャニスタ内の圧力の変動は機関
の振動等によるものが主であるため、検出したい圧力変
化に対して圧力変動は比較的小さい。一方、燃料タンク
内の圧力変動は燃料タンク内の液面の揺れや燃料の飛沫
による圧力検出ポートの閉塞等が主体となるため、検出
したい圧力変化に対する圧力変動は比較的大きい。なま
し手段はキャニスタ圧力検出値に対しては比較的小さな
なまし率で、燃料タンク圧力検出値に対しては比較的大
きななまし率でそれぞれなまし処理を行い、それぞれの
圧力変動の特性に応じた圧力変動の平滑化を行う。

【００１５】また、請求項２に記載の発明では、なまし
率可変手段は、燃料タンクの圧力検出値のなまし処理を
行う際のなまし率を、燃料タンク内の燃料残量が多い程
大きく設定する。燃料タンク内圧力の変動はタンク内燃
料残量が多いほど大きくなるため燃料タンク内圧力の変
動特性は燃料残量に応じて変化するが、燃料残量に応じ
てなまし率を可変とすることにより、燃料タンク内圧に
は常に圧力変動特性に応じた圧力変動の平滑化が行われ
る。

【００１６】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明の一実施例につ
いて説明する。図１は本発明を適用する車両用内燃機関
の実施例の概略構成を示す図である。図１において、１
は内燃機関本体、２は機関１の吸気通路、３は吸気通路
に配置されたエアクリーナを示す。吸気通路２には運転
者のアクセルペダル（図示せず）の操作に応じた開度を
とるスロットル弁６が設けられている。また、吸気通路
２には、機関１の各気筒燃料ポートに後述するフュエル
ポンプ７０から供給される加圧燃料を噴射する燃料噴射
弁７が設けられている。

【００１７】図１に１１で示すのは機関１の燃料タンク
である。タンク１１内の燃料油はフュエルポンプ７０に
より昇圧され、フィード配管７１を介して燃料噴射弁７
に圧送される。また、図１に７２で示すのは燃料噴射弁
７に供給される燃料油圧力を一定に制御するプレッシャ
レギュレータである。燃料ポンプ７０から圧送された燃
料のうち、燃料噴射弁７から機関に噴射されなかった燃
料はリターン配管７３を通じて燃料タンク１１に還流さ
れる。

【００１８】図１に２０で示すのは、機関１の制御回路
である。制御回路２０は、ＲＯＭ（リードオンリメモ
リ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、Ｃ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）２４及び入出力ポート２
５、２６を互いに双方向性バス２１で接続した公知の構
成のディジタルコンピュータからなり、機関１の燃料噴
射制御等の基本制御を行う他、本実施例では後述するエ
バポパージシステムの故障診断を行っている。

【００１９】上記制御のため、制御回路２０の出力ポー
ト２６は図示しない駆動回路を介して機関１の燃料噴射
弁７に接続され、燃料噴射弁７の開弁時間（燃料噴射
量）を制御している他、後述するパージ制御弁１５のア
クチュエータ１５ａに接続され、制御弁１５の作動を制
御している。また、制御回路２０の入力ポート２５に
は、機関１の回転数、吸入空気量、機関冷却水温度等を
表す信号が、それぞれ図示しないセンサから入力されて
いる他、後述する圧力センサ３０からの信号が図示しな
いＡ／Ｄ変換器を経由して入力されている。

【００２０】図１に１０で示すのは燃料タンク内の蒸発
燃料を吸着するキャニスタである。キャニスタ１０はベ
ーパ配管１２により燃料タンク１１の燃料液面上部空間
と、また、パージ配管１４により吸気通路２のスロット
ル弁６下流側部分と、それぞれ接続されている。図１に
１５で示すのは、パージ通路１４を開閉するパージ制御
弁１５である。パージ制御弁１５は制御回路２０からの
信号により機関の所定運転条件下で開弁し、キャニスタ
１０と吸気通路２のスロットル弁６下流側部分とを連通
し、キャニスタ１０のパージを行う。図１に１５ａで示
すのは、パージ制御弁１５を駆動する、ソレノイド、負
圧アクチュエータなどの適宜な形式のアクチュエータで
ある。

【００２１】図２は本実施例のキャニスタ１０の構造を
示している。キャニスタ１０はハウジング１０ａと、該
ハウジング内に充填された活性炭などの蒸発燃料吸着剤
１３とを備えている。ハウジング１０ａには内圧制御弁
１６と大気弁１８とが設けられ、後述するようにタンク
１１からの蒸発燃料の吸着剤１３への吸着と、吸着剤か
らの放出とを制御している。

【００２２】ハウジング１０ａ内部には内圧制御弁１６
と大気弁１８との間の位置に仕切り板１０ｂが設けら
れ、ハウジング内の吸着剤１３を内圧制御弁１６側の区
画１３ａと大気弁１８側の区画１３ｂとの２つの区画に
分割している。また、仕切り板１０ｂには内圧制御弁１
６と大気弁１８とから遠い側に連通孔１０ｃが設けられ
ており、上記吸着剤の２つの区画１３ａ、１３ｂとを互
いに連通している。

【００２３】内圧制御弁１６はハウジング１０ａ内部に
連通するポート１６ａと、スプリング１６ｃによりポー
ト１６ａを閉鎖する方向に押圧付勢されたダイヤフラム
１６ｂとを備えており、ダイヤフラム１６ｂのスプリン
グ１６ｃ側に形成された圧力室１６ｄはポート１６ｅを
介して大気に連通している。また、ダイヤフラム１６ｂ
のスプリング１６ｃと反対側に形成された圧力室１６ｆ
はベーパ配管１２を介して燃料タンク１１内の上部空間
に接続されている。

【００２４】圧力室１６ｆはチェックボール１７ａとス
プリング１７ｂとからなる均圧弁１７を介してキャニス
タのハウジング１０ａ内に連通している。一方、大気弁
１８も内圧制御弁１６と略同様な構成とされ、ハウジン
グ１０ａ内に連通するポート１８ａ、ダイヤフラム１８
ｂ、スプリング１８ｃとを備えている。しかし大気弁１
８では、ダイヤフラム１８ｂのスプリング１８ｃ側に形
成された圧力室１８ｄは配管１８ｇを介してハウジング
１０ａの内圧制御弁１６側の区画１３ａに接続され、ダ
イヤフラム１８ｂのハウジング１０ａ側に形成された圧
力室１８ｆは配管１８ｅを介してエアクリーナ３に接続
されている。

【００２５】また、キャニスタハウジング１０ａ内の大
気弁１８側の区画はチェックボール１９ａとスプリング
１９ｂとから成る大気放出弁１９を介して大気に連通し
ている。さらに、ハウジング１０ａの内圧制御弁１６側
の区画には、前述のパージ配管１４が接続されている。

【００２６】次に、キャニスタ１０の蒸発燃料の吸着と
パージ作用について説明する。図２においてパージ配管
１４のパージ制御弁１５が閉弁した状態で燃料油温度が
上昇すると、燃料油の蒸発によりタンク１１内部の圧力
が上昇する。内圧制御弁１６の圧力室１６ｆにはベーパ
配管１２を介してタンク１１内の圧力が導入され、圧力
室１６ｄにはポート１６ｅを介して大気圧が導入されて
いる。このため、タンク１１の内圧が大気圧より所定値
以上高くなるとダイヤフラム１６ｂが圧力室１６ｆ内の
圧力に押圧され、スプリング１６ｃの付勢力に抗してポ
ート１６ａを開放する。これにより、タンク１１内の蒸
発燃料はポート１６ａからキャニスタハウジング１０ａ
内に流入する。ポート１６ａの開放によりキャニスタハ
ウジング１０ａ内の圧力が上昇すると、区画１３ｂに設
けられた大気放出弁１９のチェックボール１９ａはハウ
ジング１０ａ内圧によりスプリング１９ｂの付勢力に抗
して移動するため区画１３ｂは大気に連通する。これに
より、タンク１１内の蒸発燃料を含む空気はポート１６
ａからキャニスタハウジング１０ａ内に流入し、吸着剤
１３ａ、１３ｂを通過して流れ、蒸発燃料が吸着剤１３
に吸着されて空気のみが大気放出弁１９から放出され
る。大気放出弁１９の開弁圧は大気圧より僅かに高く設
定されており、キャニスタハウジング１０ａ内圧が僅か
でも上昇すると開弁するようになっている。このため、
内圧制御弁１６の作用により燃料タンク１１内の圧力が
大気圧より所定値以上（例えば約１ＫＰａ（１００ｍｍ
Ａｑ）以上）高くなるとポート１６ａが開放され、蒸発
燃料がキャニスタ１０内に流入し、空気のみが大気放出
弁１９から放出され、燃料タンク１１の内圧は常に上記
所定値以下に維持される。

【００２７】一方、機関運転中所定の運転条件になると
パージ制御弁１５が開弁され、キャニスタハウジング１
０ａの区画１３ａはパージ配管１４を介して吸気通路２
のスロットル弁６下流側に連通する。このため、ハウジ
ング１０ａ内にはスロットル弁６下流側の吸気負圧が作
用する。大気弁１８の圧力室１８ｄは配管１８ｇを介し
てハウジング１０ａの区画１３ａに接続されており、こ
れにより圧力室１８ｄ内の圧力は大気圧より低くなる。
また、大気弁１８の圧力室１８ｆには配管１８ｅを介し
てエアクリーナ３内の大気圧が導入されているため、大
気弁１８のダイヤフラム１８ｂはスプリング１８ｃの付
勢力に抗して移動し、ポート１８ａを開放する。このた
め、エアクリーナ３からの清浄な空気が配管１８ｅ、ポ
ート１８ａを通ってハウジング１０ａの区画１３ｂに流
入する。この空気は吸着剤１３内を区画１３ｂから１３
ａに向かって流れ、吸着剤１３から吸着した蒸発燃料を
放出させ、蒸発燃料を含むパージガスとなってパージ配
管１４から吸気通路２に流入する。これにより、吸着剤
１３の燃料吸着による飽和が防止されるとともに、吸着
剤から放出された燃料は機関で燃焼し、蒸発燃料の大気
放出が防止される。なお、大気弁１８は、例えばキャニ
スタハウジング１０ａ内圧が大気圧より約１．５ＫＰａ
（１５０ｍｍＡｑ）程度低くなると開弁し、ハウジング
１０ａ内に大気を導入するように開弁圧が設定されてい
る。

【００２８】また、機関停止後の冷却によりタンク１１
内圧が低下してキャニスタハウジング１０ａ内圧より低
くなると、均圧弁１７が開弁してハウジング１０ａはベ
ーパ配管１２を介してタンクに接続される。また、タン
ク１１内圧が大気圧以下になると、キャニスタハウジン
グ１０ａ内の圧力も大気圧以下になり大気弁１８が開弁
するため、エアクリーナ３からの空気が吸着剤１３を通
って均圧弁１７及びベーパ配管１２からタンク１１内に
流入する。これにより、タンク１１内の過度の圧力低下
が防止される。なお、均圧弁１７は、例えばキャニスタ
ハウジング１０ａ内圧とタンク１１内圧との差が約０．
５ＫＰａ（５０ｍｍＡｑ）になると開弁するように設定
されている。

【００２９】上記のように、キャニスタ１０や配管１
２、１４、、パージ制御弁１５等から成るエバポパージ
システムが正常に作動していれば、キャニスタ１０内の
吸着剤はパージ制御弁１５の開閉に応じて燃料タンク１
１内の蒸発燃料の吸着とパージとを繰り返すため、蒸発
燃料の大気への放出が防止される。しかし、エバポパー
ジシステムに異常が生じると蒸発燃料が大気に放出され
る場合が生じる。

【００３０】例えば、燃料タンク１１やキャニスタハウ
ジング１０ａの気密が破れて洩れを生じたような場合に
はタンクやキャニスタ内の燃料が大気にリークする場合
がある。本実施例では、上記のエバポパージシステムの
異常を検出するために、圧力センサ３０（図１参照）が
設けられている。圧力センサ３０は検出圧力と大気圧と
の差圧に比例した電圧信号を出力するものであり、セン
サ３０の出力信号は図示しないＡ／Ｄ変換器を通して制
御回路２０の入力ポート２５に供給されている。

【００３１】また、圧力センサ３０の圧力検出部は三方
弁３１を介してベーパ配管１２と、パージ配管１４のキ
ャニスタ１０とパージ制御弁１５との間の部分に接続さ
れており、三方弁３１を切り換えることによりベーパ配
管１２の圧力（燃料タンク１１内圧）とパージ配管１４
の圧力（キャニスタハウジング１０ａ内圧）との両方を
検出することが可能となっている。図１に３１ａで示す
のは、ソレノイド、負圧アクチュエータなどの適宜な形
式の、三方弁３１のアクチュエータである。アクチュエ
ータ３１ａは図示しない駆動回路を介して制御回路２０
の出力ポート２６に接続され、制御回路２０からの信号
に応じて三方弁３１の切換動作を行い、圧力センサ３０
の検出端をベーパ配管１２またはパージ配管１４に接続
する。

【００３２】次に、本実施例の圧力センサ３０を用いた
エバポパージシステムの異常検出について説明する。本
実施例では、タンク洩れ、キャニスタ洩れ、の２つ
のエバポパージシステム異常について検出を行う。な
お、検出するエバポパージシステムの異常は上記２つに
限定されるわけではなく、例えばパージ制御弁の作動不
良等、他の異常検出をも行うようにしても良い。

【００３３】以下、本実施例の上記２つのエバポパージ
システム異常の検出方法について簡単に説明する。

【００３４】 タンク洩れの検出 本実施例では、機関始動後の燃料タンク１１内圧力の変
化により燃料タンク洩れ等の異常を検出する。すなわ
ち、機関の冷間始動時等で燃料タンク１１内の燃料温度
が低下している場合には燃料油蒸気圧の低下によりタン
ク１１内圧力は低下している。この場合、外気温によっ
てはタンク１１内圧力は負圧になることがあるが、タン
ク１１内圧が低下するとキャニスタ１０の大気弁１８、
均圧弁１７を経由してタンク内に大気が導入されるた
め、タンク１１内の圧力はこれらの弁の作動圧力設定値
に応じた負圧（例えば１．５＋０．５＝２ＫＰａ（２０
０ｍｍＡｑ））より下がることはない。また、機関高温
始動時でタンク１１内燃料油温度が高い場合には、燃料
油蒸気圧のため、タンク１１内の圧力は高くなっている
が、この場合も内圧制御弁１６の設定圧力（例えば大気
圧＋１ＫＰａ（１００ｍｍＡｑ））以上になると内圧制
御弁１６が開弁してタンク内の燃料油蒸気がキャニスタ
１０に流入するため、タンク１１内圧力は内圧制御弁１
６の設定値以下に維持される。

【００３５】一方、機関始動後はフュエルポンプ７０の
作動によりタンク内燃料油のレベルが低下するため、機
関始動後ある程度の時間が経過すると燃料タンク内圧力
は始動時の圧力より低下する。また、機関始動後は、燃
料噴射弁７からの高温の余剰燃料がリターン配管７３を
介してタンク１１に還流されるためタンク１１内の燃料
油温度は徐々に上昇し、タンク１１内圧力は上昇するよ
うになる。

【００３６】図３は機関冷間始動時と高温始動時の機関
始動後の燃料タンク１１内圧力の時間的変化を示してい
る。図３の実線は燃料タンクに洩れがない場合の機関冷
間始動後のタンク１１内圧力の変化を、破線は同じく洩
れがない場合の機関高温始動後のタンク１１内圧力の変
化を示しており、一点鎖線はタンクに洩れが生じた場合
の機関始動後のタンク内圧力変化を示している。図３に
示すように、機関冷間始動時には始動後にタンク内圧力
は油面低下により一時的に低下して負圧になり通常、始
動後５分程度で最も低圧になる。また、時間が経過する
と燃料タンク内圧力は徐々に増大して通常、始動後２０
分程度で内圧制御弁１６の設定値近傍まで上昇すること
になる。

【００３７】一方、機関停止後短時間で再始動したよう
な場合で始動時のタンク内燃料油温度が高い場合には、
タンク内圧は機関始動時から大気圧より高くなってお
り、始動後短時間で内圧制御弁の設定圧力に到達する。
ところが、タンク１１に洩れを生じていると、洩れ部分
を通してタンク１１内と大気とが直接連通するようにな
るため、タンク１１内圧は燃料油温度にかかわらず大気
圧付近に保たれる（図３、一点鎖線）。

【００３８】このため、機関始動後に燃料タンク１１内
圧力が大気圧近傍から変化しない場合にはタンク１１に
洩れが生じていると判定することができる。本実施例で
は、以下の方法で機関始動後の燃料タンク１１内圧の変
化からタンク洩れの有無を検出する。制御回路２０は機
関始動後三方弁３１を切り換えて圧力センサ３０の検出
端をベーパ配管１２に接続する。ベーパ配管１２内圧は
燃料タンク１１内圧と等しいため、これにより圧力セン
サ３０はタンク１１の内圧を検出するようになる。

【００３９】次いで、制御回路２０は圧力センサ３０で
検出したタンク１１内圧Ｐを、機関始動時から所定時間
（例えば５分から２０分程度の時間）が経過するまで監
視し、この所定時間の間にタンク１１内圧が第１の所定
値Ｐ₁ 以上、または第２の所定値Ｐ₂ 以下になったか否
かを判定する。ここで、第１と第２の所定値は、検出す
べき洩れの大きさに応じて設定され、本実施例ではＰ₁
は大気圧プラス約０．３ＫＰａ（３０ｍｍＡｑ）程度の
正圧に、Ｐ₂ は大気圧マイナス約０．３ＫＰａ（３０ｍ
ｍＡｑ）程度の負圧に設定されている（図３参照）。

【００４０】制御回路２０は、上記所定時間内にタンク
内圧Ｐが一度も第１の所定値Ｐ₁ 以上または第２の所定
値Ｐ₂ 以下のいずれにもならない場合にはタンク１１に
洩れが生じていると判定する。前述のようにタンク１１
に洩れが生じていない場合には、タンク内圧は冷間始動
時であれば一旦負圧になってから内圧制御弁１６の設定
値付近まで上昇し、機関の高温始動時であれば始動後短
時間で内圧制御弁１６設定値付近まで上昇する。従っ
て、機関始動後所定の時間が経過してもタンク内圧が一
度もＰ₁ 以上またはＰ₂ 以下になっていない場合にはタ
ンクに洩れが生じていると判断することができる。

【００４１】また、上記の検出を行うことによりタンク
１１のみならずタンク１１とキャニスタ１０とを接続す
るベーパ配管の洩れの有無をも同時に検出することがで
きる。

【００４２】キャニスタ洩れの検出 キャニスタ洩れはパージ制御弁１５開閉動作に伴うキャ
ニスタ内圧力の変化により検出する。機関始動後パージ
制御弁１５が開弁されパージが実行されると、キャニス
タハウジング１０ａ内にはパージ通路１４を介してスロ
ットル弁６下流側の吸気負圧が作用するため、ハウジン
グ１０ａ内は負圧になる。

【００４３】この状態で、一旦パージ制御弁１５が閉弁
され、パージカットが行われるとキャニスタ１０内圧は
大気弁１８の作用により負圧に維持される。なお、始動
後しばらくの間は、燃料タンク１１内圧力は燃料油液面
の低下により下降するため、均圧弁１６は閉弁したまま
になり、タンク１１からキャニスタ１０への燃料蒸気の
流入は生じず、燃料蒸気流入によるキャニスタ１０内圧
の上昇は生じない。

【００４４】ところが、この状態でキャニスタハウジン
グ１０ａに洩れがあると、洩れ部分を通じてハウジング
１０ａ内に大気が流入するため、パージ制御弁１５閉弁
後にキャニスタ内圧力は上昇する。図４は、実線はキャ
ニスタハウジング１０に洩れが生じた場合のパージ制御
弁１５閉弁後のキャニスタ１０内の圧力変化を、また破
線は洩れが生じていない場合のキャニスタ１０内圧力変
化を、それぞれ模式的に示している。キャニスタ１０の
内容積は比較的小さいため、洩れが生じた場合には上記
内圧の上昇速度は、図４に示すように比較的大きくなる
（図４参照）。

【００４５】本実施例では、機関始動後最初にパージ実
行条件が成立してパージが実行されると、制御回路２０
はパージ実行中に一旦パージ制御弁１５を閉弁し、閉弁
後所定の時間内のキャニスタ圧力変化を監視する。この
所定時間内にキャニスタ内圧が一定値以上上昇した場合
には、制御回路２０は、キャニスタ１０に洩れが生じて
いると判定する。

【００４６】すなわち、制御回路２０は始動後、機関が
所定の運転条件になってパージ実行条件が成立するとパ
ージ制御弁１５のアクチュエータ１５ａを駆動してパー
ジ制御弁１５を開弁させる。ここで、パージ実行条件は
例えば、機関冷却水温度が所定値以上であること（機関
暖機が完了していること）、機関空燃比が目標空燃比に
フィードバック制御されていること（パージによる機関
空燃比の乱れが生じないこと）、機関吸入空気量が所定
値以上であること、フュエルカット実行中でないこと、
等であり上記条件が全て成立した場合にのみパージが実
行される。

【００４７】制御回路２０は、機関始動後最初に上記パ
ージ実行条件が成立してパージを実行中に三方弁３１を
切り換えて圧力センサ３０の検出端をパージ配管１４に
接続する。パージ配管１４内の圧力はキャニスタハウジ
ング１０ａ内の圧力と等しいので、これによりキャニス
タハウジング１０ａ内圧力が検出される。次いで、制御
回路２０はパージ制御弁１５を閉弁しパージカットを行
うとともに、圧力センサ３０によりパージ制御弁１５閉
弁時のキャニスタ１０内圧力Ｐ₃と、制御弁１５閉弁後
所定時間Ｔ経過後のキャニスタ１０内圧Ｐ₄ を検出し、
この間の圧力上昇幅Ｐ₄ −Ｐ₃ が所定値ΔＰ₀ より大き
い場合にはキャニスタ洩れが生じたと判定する。ここ
で、上記所定時間Ｔと判定値ΔＰ₀ の値は検出すべき洩
れの大きさにより定まるが、本実施例では、Ｔは１秒程
度、ΔＰ₀ は約０．３ＫＰａ（３０ｍｍＡｑ）程度に設
定される。

【００４８】なお、上記検出を行うことによりキャニス
タハウジング１０ａの洩れのみならず、パージ配管１４
の洩れをも検出することができる。上述のように、本実
施例ではキャニスタ１０と燃料タンク１１の故障診断
は、いずれも所定期間内の圧力変動を検出することによ
り行っているが、故障診断のための圧力判定値はいずれ
も比較的小さい。一方、圧力センサ３０で検出した圧力
値は機関振動や燃料タンク内の液面の揺れなどにより変
動するため、センサで検出した生の圧力値を使用して故
障診断を行うと誤診断を生じる可能性がある。

【００４９】そこで、本実施例では以下に圧力センサ３
０で検出した生の圧力値に以下に説明するなまし処理を
行い、なまし処理後の値を用いて上記故障診断を行うよ
うにしている。図５は、制御回路２０により実行される
圧力検出値のなまし処理を示すフローチャートである。
本ルーチンは一定時間毎（例えば０．１秒毎）に実行さ
れる。

【００５０】図５においてルーチンがスタートすると、
ステップ５０１では圧力センサ３０で検出した生の圧力
値ＰがＡＤ変換して読み込まれる。次いで、ステップ５
０３では、生の圧力値Ｐに基づいて圧力のなまし値Ｐ_N
が、Ｐ_N ＝（（Ｋ−１）・Ｐ_N(i-1) ＋Ｐ）／Ｋとして計
算される。ここで、Ｐ_N(i-1)は前回ルーチン実行時に算
出したなまし値Ｐ_N の値、Ｋはなまし率である。

【００５１】上記により算出したなまし値Ｐ _N を算出
後、本ルーチンはステップ５０５では今回算出したなま
し値Ｐ_N を制御回路２０のＲＡＭ２３に格納し、ステッ
プ５０７で次回のなまし処理に備えてＰ_N(i-1)の値を更
新した後終了する。すなわち、本実施例ではなまし値Ｐ
_N は圧力センサ３０の検出値Ｐの重み付け時間平均値と
して算出される。上記のなまし処理により、なまし値Ｐ
_N は圧力センサ３０で検出された生の圧力値Ｐが変動し
た場合にも、変動成分が平滑化されるため、なまし値Ｐ
_N を用いて故障診断を行うことにより圧力変動成分によ
る誤診断が防止される。また、なまし率（重み付け平均
における重み付け係数）Ｋの値を変えることにより圧力
変動成分の平滑化の度合いを変えることができる。

【００５２】例えば、なまし率Ｋの値を大きくすると、
生の圧力値Ｐの変化のなまし値Ｐ_Nに対する影響が少な
くなり、なまし値Ｐ_N の生の圧力値Ｐの変動に対する応
答は遅くなり、変動成分の平滑化の程度が大きくなる。

【００５３】ところが、上記のようにキャニスタ１０と
燃料タンク１１の内圧変化に基づいて故障診断を行う場
合には、上記なまし処理におけるなまし率Ｋの値を同一
にすると逆に誤診断が生じる場合がある。前述のよう
に、圧力センサ３０によるキャニスタ１０内圧力の検出
値と燃料タンク１１内圧力はどちらも変動しているが、
変動の程度は相違している。

【００５４】例えば、キャニスタ１０内の圧力変動は、
機関の振動によるノイズ等が主となるため変動周期は比
較的短く、変動幅も比較的小さい。また、キャニスタ１
０の故障診断においては、比較的短時間（例えば１秒程
度）の時間内の圧力変化を監視する必要がある。このた
め、上記なまし処理におけるなまし率Ｋの値を大きく設
定すると、上記診断期間内になまし値Ｐ_N が実際のキャ
ニスタ内圧力変化に追従できなくなり、実際には期間内
に所定値以上の圧力上昇があったにもかかわらず、なま
し値Ｐ_N の変化が所定値に到達しなくなる場合がある。
すなわち、キャニスタの故障診断においては、なまし率
Ｋを大きく設定すると、実際には異常が生じているにも
かかわらず、正常と判定されてしまう場合が生じる。

【００５５】一方、燃料タンク内の圧力は大きく変動す
る。この圧力変動は後述するように、液面の揺れやロー
ルオーババルブによるベーパ通路１２入口の閉塞等のた
めに生じるため変動幅が大きく、かつ変動周期は比較的
長い。また、燃料タンク１１の故障診断においては、圧
力変化の測定期間はキャニスタの場合に較べてかなり長
く設定されている（例えば、５分から２０分程度）。こ
のため、キャニスタの場合とは逆に、なまし率Ｋを小さ
く設定すると、なまし値Ｐ_N のタンク内圧力変動成分に
対する感度が大きくなり過ぎてしまい、タンク内圧力は
実際には大気圧付近から変化していないにも係わらず、
なまし値が圧力変動成分に追従して、前述の判定値Ｐ₁
またはＰ₂ を越えて変化してしまうため、実際には異常
が生じているにもかかわらず正常と判定されてしまう場
合が生じる。このため、キャニスタと燃料タンクとの両
方の故障診断を正確に行うためには、燃料タンク内の圧
力のなまし率は、キャニスタ内の圧力のなまし率より大
きく設定する必要がある。

【００５６】本実施例では、キャニスタ１０の故障診断
時と燃料タンク１１の故障診断時とでなまし処理におけ
るなまし率Ｋの値を変えることにより、上記のような誤
診断が生じることを防止している。図６は、なまし率Ｋ
の設定操作を示すフローチャートである。本ルーチン
は、制御回路２０により一定時間毎に実行される。

【００５７】図６においてルーチンがスタートすると、
ステップ６０１では、現在三方弁３１が燃料タンク側の
圧力検出位置に切換えられているか否かが判断される。
三方弁３１が燃料タンク１１側に切り換えられている場
合には、すなわち、現在燃料タンク１１内の圧力を検出
中であるため、ステップ６０３でなまし処理におけるな
まし率Ｋの値を比較的大きな値（例えばＫ＝１０）に設
定する。一方、ステップ６０１で三方弁３１が燃料タン
ク１１側に切り換えられていない場合には、すなわち現
在キャニスタ１０内の圧力を検出中であるため、ステッ
プ６０５に進み、なまし率Ｋの値を燃料タンクのなまし
処理における値より小さな値（例えば、Ｋ＝５）に設定
する。

【００５８】上記ルーチンの実行により、燃料タンク１
１内圧力のなまし処理におけるなまし率の値は、キャニ
スタ１０内圧力のなまし処理におけるなまし率の値より
常に大きく設定されるため、それぞれの圧力変動特性に
応じたなまし処理が行われることになり、上述の誤診断
が防止される。次に、本発明の別の実施例について説明
する。上述の実施例では、燃料タンク内圧のなまし処理
におけるなまし率Ｋの値は、キャニスタ内圧力のなまし
処理におけるなまし率より大きく設定されるものの、タ
ンク内燃料残量にかかわらず一定値（上述の例ではＫ＝
１０）に設定されていた。ところが、実際には燃料タン
ク１１内の圧力変動は燃料残量（燃料液面レベル）に応
じて変化する。

【００５９】すなわち、タンク内液面がレベルが高い場
合には、タンク内液面上部空間が小さくなるため、液面
の揺れが小さくても大きな圧力変動が生じる場合があ
る。また、タンク１１とベーパ配管１２との接続部に、
タンク転倒時の燃料流出防止用のロールオーババルブが
設けられている場合には、タンク内液面レベルが上昇す
るとさらに圧力変動が大きくなる。

【００６０】図７は、燃料タンク１１内に設けられたロ
ールオーババルブの構成を示す概略図である。図７にお
いて、７１はベーパ配管１２の燃料タンク１１内への開
口部を、７０は開口部１１に設けられたロールオーババ
ルブを示している。ロールオーババルブ７０は、タンク
１１上面に開口部１１を囲むように設けられたケージ７
２とケージ内に配置されたフロート弁７３とから構成さ
れる。ケージ７２側面には多数の連通孔７２ａが穿設さ
れており、この連通孔７２ａを通じてタンク１１内部と
ベーパ配管１２とが連通している。フロート弁７３は、
転倒時に開口部７１を閉鎖してタンク内燃料がベーパ配
管１２から外部に流出することを防止するために設けら
れている。すなわち、通常の状態においてはフロート弁
７３は重力によりケージ底部に位置しており、開口部７
１はタンク内に開放されているが、転倒などによりタン
ク１１内燃料が開口部７１に到達すると、フロート弁７
３は燃料油に押圧されて開口部７１を閉塞し、燃料油の
開口部７１からの流出を防止するようになっている。

【００６１】ところが、実際には通常運転時において
も、液面揺れなどにより燃料油がフロート弁７３に到達
するとフロート弁７３は液面揺れに応じて開口部７１を
開閉することになり、開口部７１の開閉により圧力セン
サ３０の検出圧力は大きく変動する。また、液面がフロ
ート弁７３に到達しない場合でも、液面揺れにともなう
飛沫がケージ７２の連通孔７２ａにかかり、連通孔７２
ａが閉塞すると同様なタンク内圧力変動が生じる。

【００６２】このような圧力変動はタンク内の燃料油液
面が高い程、すなわち燃料残量が多い程生じやすくな
る。このため、燃料油残量が少ない場合と同じなまし率
でなまし処理を行っていると、燃料残量が多い場合には
なましが不十分になり誤診断を生じる可能性がある。一
方、なまし率を燃料残量が多い場合に合わせて一律に大
きく設定すると、タンク内燃料残量が少ない場合にはな
まし値の圧力変化に対する感度が小さくなり過ぎる可能
性がある。

【００６３】そこで、本実施例では燃料タンク１１内の
燃料油残量を検出し、燃料油残量に応じて燃料タンク内
圧力のなまし処理におけるなまし率を変更することによ
り、燃料油残量に応じた正確な故障診断を実施するよう
にしている。図８は本実施例のなまし率設定操作を示す
フローチャートである。本ルーチンは制御回路２０によ
り一定時間毎に実行される。

【００６４】図８においてルーチンがスタートすると、
ステップ８０１では、三方弁３１の切換え位置が判定さ
れ、タンク内燃料圧力検出時にはステップ８０３でタン
ク内の燃料残量が判定される。この燃料残量の判定は、
例えばタンク上面に音波を利用した液面センサを設け、
センサから照射した音波の反射により、直接液面レベル
を検出するようにしても良いし、運転中のタンク内圧力
変動が大きい状態が所定時間継続した場合にはタンクに
燃料が給油された直後の状態と判断し、この状態から燃
料給油後の機関運転状態（例えば、機関負荷と運転時間
との積算値）に基づいて燃料消費量を算出し、タンクの
容量から燃料消費量を差し引くことにより燃料残量を算
出するようにしてもよい。

【００６５】次いで、ステップ８０５では上記により算
出した燃料残量が予め定めた所定量より大きいか否かが
判断される。燃料残量が所定量より少ない場合には、ス
テップ８０７に進み、なまし率Ｋは中程度の値（例えば
Ｋ＝１０程度）に設定され、燃料残量が所定量より多い
場合には、ステップ８０９でなまし率Ｋが大きな値（例
えばＫ＝１２０程度）に設定される。また、ステップ８
０１でキャニスタ内圧力検出中であった場合には、ステ
ップ８１１で図７の実施例と同様になまし率Ｋは小さな
値（例えばＫ＝５程度）に設定される。

【００６６】上記ステップ８０５における燃料残量の判
定のための所定量は、予めタンク内燃料残量と圧力変動
との関係を実験により求めておき、この実験結果に基づ
いて決定される。なお、上記の実施例ではなまし率Ｋの
値は燃料残量に応じて２つの値の一方に設定されること
になるが、予めタンク内の燃料残量の各値に応じて最適
ななまし率の値を実験等により決定しておき、タンク内
燃料残量に応じて最適ななまし率を設定するようにし
て、燃料残量に応じて連続的になまし率Ｋを変更するよ
うにしても良い。

【００６７】上述の実施例ではいずれも、１つの圧力セ
ンサでキャニスタ１０と燃料タンク１１との圧力の両方
を検出する例を説明したが、本発明はこれに限定される
わけではなく、キャニスタ１０とタンク１１との圧力を
それぞれ専用の圧力センサで検出する場合にも適用でき
ることはいうまでもない。また、１つの圧力センサでキ
ャニスタ１０と燃料タンク１１との両方の圧力を検出す
る場合には、三方弁３１切換直後には、切換前の圧力な
まし値の影響が切換後のなまし処理に現れるため、切換
後所定時間なまし処理実行後から故障診断を実行する
か、あるいは切換後なまし値の値を標準値（あるいは検
出した生の圧力値）に置き換えてなまし処理を実行する
ようにして、切換前の圧力なまし値の影響を排除するよ
うにすることが好ましい。

【００６８】

【発明の効果】本発明のエバポパージシステム故障診断
装置は、キャニスタと燃料タンク内圧力をそれぞれの変
動特性に応じたなまし処理を行い、なまし後の圧力に基
づいて故障の有無を診断するようにしたことにより正確
な故障診断を行うことができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する車両用内燃機関の実施例の概
略構成を示す図である。

【図２】キャニスタの構造を説明する図である。

【図３】機関始動後の燃料タンク内圧力の時間的変化を
説明する図である。

【図４】パージカット後のキャニスタ内圧力の時間的変
化を説明する図である。

【図５】圧力検出値のなまし処理を説明するフローチャ
ートである。

【図６】なまし率の設定操作の一例を説明するフローチ
ャートである。

【図７】燃料タンクのロールオーババルブの概略構成を
説明する図である。

【図８】なまし率の設定操作の他の例を説明するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１…機関本体 ２…吸気通路 ６…スロットル弁 １０…キャニスタ １１…燃料タンク １２…ベーパ配管 １４…パージ配管 １５…パージ制御弁 ２０…制御回路 ３０…圧力センサ ３１…三方弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 25/08 F02M 25/08 301 F02B 77/08 F02M 37/00 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関燃料タンクからの蒸発燃料を吸
   着するキャニスタと、前記燃料タンク内の燃料液面上部
   空間を前記キャニスタに接続するベーパ通路と、前記機
   関の所定の運転条件において、前記キャニスタが吸着し
   た蒸発燃料を所定の機関吸気通路に導くパージ通路と、 前記キャニスタの圧力と前記燃料タンクの圧力とを、そ
   れぞれ別個に検出する圧力検出手段と、 前記圧力検出手段により検出された圧力値を所定のなま
   し率でなまし処理することにより、圧力値の変動を平滑
   化するなまし手段と、 前記キャニスタ圧力と燃料タンク圧力との前記なまし処
   理後の値に基づいて、前記キャニスタの異常の有無と前
   記燃料タンクの異常の有無とをそれぞれ別個に判定する
   異常判定手段とを備え、 前記なまし手段の、前記燃料タンク圧力値のなまし処理
   におけるなまし率は、前記キャニスタ圧力値のなまし処
   理におけるなまし率より大きく設定されているエバポパ
   ージシステムの故障診断装置。
2. 【請求項２】 内燃機関燃料タンクからの蒸発燃料を吸
   着するキャニスタと、前記燃料タンク内の燃料液面上部
   空間を前記キャニスタに接続するベーパ通路と、前記機
   関の所定の運転条件において、前記キャニスタが吸着し
   た蒸発燃料を所定の機関吸気通路に導くパージ通路と、 前記キャニスタの圧力と前記燃料タンクの圧力とを、そ
   れぞれ別個に検出する圧力検出手段と、 前記圧力検出手段により検出された圧力値を所定のなま
   し率でなまし処理することにより、圧力値の変動を平滑
   化するなまし手段と、 前記キャニスタ圧力と燃料タンク圧力との前記なまし処
   理後の値に基づいて、前記キャニスタの異常の有無と前
   記燃料タンクの異常の有無とをそれぞれ別個に判定する
   異常判定手段と、 前記なまし手段の、前記燃料タンク圧力値のなまし処理
   におけるなまし率を、前記燃料タンク内の燃料残量が多
   い程大きく設定するなまし率可変手段と、 を備えたエバポパージパージシステムの故障診断装置。