JP4279719B2 - 燃料蒸気パージシステムの故障診断装置、ならびにそれを備えた燃料蒸気パージ装置および燃焼機関 - Google Patents

Description

この発明は、燃料タンクで発生した燃料蒸気を吸気系へパージする燃料蒸気パージシステムの故障診断装置、ならびにそれを備えた燃料蒸気パージ装置および燃焼機関に関する。

揮発性液体燃料の燃料タンクを備えた車両においては、燃料タンクで発生した燃料蒸気を吸気系へパージする燃料蒸気パージシステムが一般的に備えられている。このような燃料蒸気パージシステムにおいては、燃料タンクで発生した燃料蒸気は、ベーパ通路を介して燃料タンクと接続されるキャニスタで一旦吸着されて捕集され、その後、パージ通路を介してキャニスタと接続されるエンジンの吸気通路にパージされる。

このような燃料蒸気パージシステムの多くにおいては、システムの信頼性を確保するために、燃料タンク、ベーパ通路、キャニスタおよびパージ通路を含む経路（以下、この経路を「エバポ経路」とも称する。）の孔あきや裂傷などに起因する燃料蒸気の漏れを発見するための故障診断装置が設けられている。このような故障診断装置においては、電動ポンプを用いてエバポ経路内に外部と差圧を発生させてエバポ経路内の圧力を測定し、その測定された圧力を所定の基準圧と比較することによって、エバポ経路における漏れの有無が診断される。

特開２００３−２６９２６５号公報は、このような燃料蒸気パージシステムの故障診断装置を開示する。この故障診断装置においては、燃料蒸気の発生によるエバポ経路内圧への影響を考慮して、異常判定すべき孔の径からなる基準孔に対して加圧されたときの基準圧を事前に検出された燃料蒸気発生時の圧力を用いて補正し、その補正された基準圧を用いてエバポ経路における漏れの有無が判定される（特許文献１参照）。

この特開２００３−２６９２６５号公報に開示された故障診断装置によれば、エバポ経路の漏れ故障の判定精度を向上させることができる。
特開２００３−２６９２６５号公報

しかしながら、特開２００３−２６９２６５号公報に開示された故障診断装置では、キャニスタ内が燃料蒸気で満たされているときに故障診断が行なわれると、エバポ経路内に圧力を与えた際に、キャニスタ内に吸着されている燃料蒸気が外部へ放出され、あるいは、燃料タンク内に存在する燃料蒸気がキャニスタで吸着されずに外部へ放出されてしまう。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、故障診断中に外部へ放出される燃料蒸気量を低減する燃料蒸気パージシステムの故障診断装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、故障診断中に外部へ放出される燃料蒸気量を低減する故障診断装置を備えた燃料蒸気パージ装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、故障診断中に外部へ放出される燃料蒸気量を低減する故障診断装置を備えた燃焼機関を提供することである。

この発明によれば、燃料蒸気パージシステムの故障診断装置は、燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気をキャニスタ内で吸着させ、その吸着された燃料蒸気を吸気系へパージする燃料蒸気パージシステムの故障診断装置であって、故障診断の実行時、燃料タンクおよびキャニスタを含む燃料蒸気の経路内に外部との圧力差を発生させる差圧発生手段と、差圧発生手段によって圧力差を発生させたときの経路内の圧力を所定の基準圧と比較し、その比較結果に基づいて故障の有無を診断する故障診断手段と、経路内における燃料蒸気量が所定の基準量よりも少ないか否かによって、差圧発生手段および故障診断手段による故障診断を実行するか否かを決定する実行判定手段とを備える。

好ましくは、実行判定手段は、キャニスタに吸着されている燃料蒸気量が第１の所定量よりも少ないとき、経路内における燃料蒸気量が所定の基準量よりも少ないと判断する。

好ましくは、実行判定手段は、燃料蒸気のパージ量に基づいて、キャニスタに吸着されている燃料蒸気量を推定する。

好ましくは、パージ量は、故障診断前の燃焼機関動作時における累積パージ量である。

好ましくは、実行判定手段は、燃料蒸気のパージ量が第２の所定量よりも多いとき、キャニスタに吸着されている燃料蒸気量が第１の所定量よりも少ないと判断する。

好ましくは、第２の所定量は、燃料蒸気パージシステムの温度が高いほど多い。

好ましくは、第２の所定量は、燃料蒸気パージシステムの温度上昇が大きいほど多い。

好ましくは、実行判定手段は、キャニスタを吸気系と接続するパージ通路に設けられるパージ制御弁の開弁時間に基づいてパージ量を算出する。

また、この発明によれば、燃料蒸気パージシステムの故障診断装置は、燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気をキャニスタ内で吸着させ、その吸着された燃料蒸気を吸気系へパージする燃料蒸気パージシステムの故障診断装置であって、故障診断の実行時、燃料タンクおよびキャニスタを含む燃料蒸気の経路内に外部との圧力差を発生させる差圧発生手段と、差圧発生手段によって圧力差を発生させたときの経路内の圧力を所定の基準圧と比較し、その比較結果に基づいて故障の有無を診断する故障診断手段と、経路内の燃料蒸気濃度を検出する濃度検出手段と、濃度検出手段によって検出された燃料蒸気濃度が所定値よりも低いか否かによって、差圧発生手段および故障診断手段による故障診断を実行するか否かを決定する実行判定手段とを備える。

好ましくは、差圧発生手段は、外気に対して経路内に負圧を発生させる。

また、この発明によれば、燃料蒸気パージ装置は、上述したいずれかの燃料蒸気パージシステムの故障診断装置を備える。

また、この発明によれば、燃焼機関は、上述したいずれかの燃料蒸気パージシステムの故障診断装置を備える。

この発明による燃料蒸気パージシステムの故障診断装置においては、実行判定手段は、エバポ経路内における燃料蒸気量に基づいて故障診断を実行するか否かを決定し、エバポ経路における燃料蒸気量が多いときは、故障診断を実行しない。

したがって、この発明によれば、燃料蒸気の外部への放出を防止することができる。

また、この発明による燃料蒸気パージシステムの故障診断装置においては、実行判定手段は、キャニスタに吸着されている燃料蒸気量に基づいて、経路内における燃料蒸気量が所定の基準量よりも少ないか否かを判断する。そして、実行判定手段は、燃料蒸気のパージ量に基づいて、キャニスタに吸着されている燃料蒸気量を推定する。

したがって、この発明によれば、直接の測定が難しいキャニスタの吸着量を検出することなく、故障診断の実行を判定できる。

また、この発明による燃料蒸気パージシステムの故障診断装置においては、燃料蒸気パージシステムの温度が高いほど、または温度上昇が大きいほど、事前の燃料蒸気のパージ量が必要とされる。

したがって、この発明によれば、燃料蒸気パージシステムの温度を考慮した、より精度の高い故障診断実行判定を行なうことができる。

また、この発明によれば、実行判定手段は、パージ制御弁の開弁時間に基づいてパージ量を算出するので、パージ量を検出する装置を別途設ける必要がない。

また、この発明による燃料蒸気パージシステムの故障診断装置においては、実行判定手段は、濃度検出手段によって検出された燃料蒸気濃度に基づいて故障診断を実行するか否かを決定し、エバポ経路における燃料蒸気濃度が高いときは、故障診断を実行しない。

したがって、この発明によっても、燃料蒸気の外部への放出を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明による故障診断装置を備えた燃料蒸気パージシステムの概略構成図である。

図１を参照して、燃料蒸気パージシステム２０は、燃料タンク２２と、キャニスタ２４と、ベーパ通路２６と、パージ通路２８と、内圧弁５０と、パージ制御弁６４と、大気導入通路３０と、防塵フィルタ６８と、電動ポンプモジュール７０と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７２とを備える。燃料タンク２２は、ベーパ通路２６を介してキャニスタ２４と接続される。キャニスタ２４は、パージ通路２８を介してサージタンク１２と接続される。内圧弁５０は、ベーパ通路２６に設けられ、パージ制御弁６４は、パージ通路２８に設けられる。また、大気導入通路３０は、電動ポンプモジュール７０を介してキャニスタ２４に接続され、防塵フィルタ６８は、大気導入通路３０に設けられる。

この燃料蒸気パージシステム２０によって燃料が供給されるエンジン１０は、サージタンク１２と接続される。サージタンク１２は、エンジン１０に吸入空気を導く吸気通路１６およびパージ通路２８と接続され、パージ通路２８から供給される燃料蒸気を吸気通路１６から供給される吸入空気と混合してエンジン１０に供給する。吸気通路１６のサージタンク１２上流側には、スロットルバルブ１８が設けられ、そのさらに上流にはエアクリーナ１４が設けられている。

燃料タンク２２は、フロート弁４０，４６と、液溜め部４２，４８と、絞り４４とを含む。フロート弁４０、液溜め部４２および絞り４４は、燃料タンク２２の上部壁に接続され、かつ、燃料タンク２２内で分岐されたベーパ通路２６の一方に接続される。フロート弁４６および液溜め部４８は、その分岐されたベーパ通路２６の他方に接続される。

また、燃料タンク２２は、給油管３２と接続される。給油管３２の給油口には、キャップ３４が設けられ、給油口３２の出口には、逆止弁３６が設けられている。さらに、給油管３２には、循環路３８が分岐して設けられており、循環路３８の開口端は、燃料タンク２２内の上部空間に開口している。

ベーパ通路２６は、燃料タンク２２内で発生した燃料蒸気をキャニスタ２４へ送るための通路である。内圧弁５０は、ベーパ通路２６のキャニスタ２４近傍に設けられ、内部にダイアフラムおよび絞り５２を有する。燃料タンク２２内の内圧が内圧弁５０の開弁圧よりも低いとき、ダイアフラムは閉弁位置にあり、内圧弁５０は、絞り５２を介して燃料タンク２２をキャニスタ２４と連通する。一方、燃料タンク２２内の内圧が内圧弁５０の開弁圧に達しているとき、ダイアフラムは開弁位置に移動し、内圧弁５０は、絞り５２を介さずに燃料タンク２２をキャニスタ２４と連通する。

キャニスタ２４は、吸着材を含み、燃料タンク２２からベーパ通路２６を介して供給される燃料蒸気を吸着材に吸着させて一時的に蓄積する。そして、キャニスタ２４は、パージ通路２８を介して接続されるサージタンク１２によって負圧が与えられると、吸着材に吸着されている燃料蒸気をパージ通路２８を介してサージタンク１２へ放出（パージ）する。

キャニスタ２４は、仕切板５４と、吸着材室５６，５８と、通気フィルタ６０と、ガイド部６２とを含む。吸着材室５６，５８は、吸着材で内部が満たされており、仕切板５４によって互いに区画され、通気フィルタ６０を介して互いに連通している。吸着材室５６は、ベーパ通路２６を介して燃料タンク２２と連通しており、さらに、パージ通路２８を介してサージタンク１２とも連通している。吸着材室５８は、大気導入通路３０を介して外部と連通している。ガイド部６２は、燃料タンク２２からベーパ通路２６を介してキャニスタ２４内に流入した燃料蒸気が一旦は吸着材に吸着された後にパージ通路２８へパージされるようにするために設けられている。

パージ制御弁６４は、ＥＣＵ７２からの制御指令に応じて動作し、パージ制御弁６４が開弁すると、エンジン１０の運転中にサージタンク１２内に発生する吸気負圧がパージ通路２８を介してキャニスタ２４内に与えられる。

大気導入通路３０は、給油用開口部に設けられたインレット口元６６から入る空気を電動ポンプモジュール７０を介してキャニスタ２４内に供給するための通路である。防塵フィルタ６８は、インレット口元６６から供給される空気に含まれる粉塵を除去する。

電動ポンプモジュール７０は、電動式エアポンプと、切換弁と、基準孔と、圧力センサとを含む（いずれも図示せず）。電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの制御指令に応じて動作し、エンジン１０の動作中は、電動式エアポンプを動作させることなく、キャニスタ２４を大気導入通路３０と連通させる。

一方、電動ポンプモジュール７０は、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断時は、ＥＣＵ７２からの制御指令に応じて電動式エアポンプを動作させ、故障診断の判定値を得るための基準孔およびキャニスタ２４内に負圧を発生させる。そして、電動ポンプモジュール７０は、負圧を発生させたときの基準孔およびキャニスタ２４内の圧力を圧力センサによって検出し、その検出した圧力値をＥＣＵ７２へ出力する。なお、この燃料蒸気パージシステム２０の故障診断時の動作については、後ほど詳しく説明する。

ＥＣＵ７２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器および入出力インターフェース等を含む。ＥＣＵ７２は、図示されない各種センサによって検出されるエンジン１０の回転速度や、吸入空気量、排気系の空燃比、車速などの情報に基づいて、燃料噴射制御などエンジン１０の運転に係る各種制御を実行する。また、ＥＣＵ７２は、パージ制御弁６４を駆動制御し、燃料蒸気パージシステム２０のパージ制御を実行する。さらに、ＥＣＵ７２は、電動ポンプユニット７０を駆動制御し、電動ポンプユニット７０の圧力センサから受ける圧力検出値に基づいて、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断を実行する。

この燃料蒸気パージシステム２０においては、エンジン１０の運転中に燃料タンク２２内で発生した燃料蒸気は、ベーパ通路２６を介してキャニスタ２４内に流入し、キャニスタ２４内の吸着材に一旦吸着される。そして、ＥＣＵ７２からの制御指令に応じてパージ制御弁６４が開弁すると、サージタンク１２からパージ通路２８を介してキャニスタ２４内に吸気負圧が導入される。そうすると、キャニスタ２４内に吸着されていた燃料蒸気がキャニスタ２４からパージ通路２８を介してサージタンク１２へパージされる。

次に、この燃料蒸気パージシステム２０の故障診断について説明する。電動ポンプモジュール７０およびＥＣＵ７２は、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断装置を構成する。燃料蒸気パージシステム２０の故障診断時、まず、電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの制御指令に基づいて切換弁を移動させ、大気導入通路３０、電動式エアポンプ、基準孔および大気導入通路３０からなる経路を構成する。次に、電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの制御指令に基づいて電動式エアポンプを駆動し、基準孔に負圧を発生させる。そして、電動ポンプモジュール７０は、電動式エアポンプと基準孔との間の圧力を圧力センサによって検出し、その検出した圧力をＥＣＵ７２へ出力する。

ここで、基準孔は、燃料蒸気パージシステム２０におけるエバポ経路において検出すべき孔の大きさに設定されており、このときに圧力センサによって検出された第１の圧力がエバポ経路における故障診断の判定値となる。

基準孔を用いて故障診断の判定値が決定されると、電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの制御指令に基づいて切換弁を移動させ、キャニスタ２４、電動式エアポンプおよび大気導入通路３０からなる経路を構成する。そして、電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの制御指令に基づいて電動式エアポンプを駆動し、キャニスタ２４内に負圧を発生させる。そして、電動ポンプモジュール７０は、キャニスタ２４内の第２の圧力を圧力センサによって検出し、その検出した圧力をＥＣＵ７２へ出力する。

ＥＣＵ７２は、エンジン１０および車両の停止後、所定時間（たとえば５時間）経過すると、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断に先立ち、故障診断を実行するか否かを判定する。すなわち、上述したように、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断時は、電動ポンプモジュール７０によってキャニスタ２４内に負圧が導入されるところ、キャニスタ２４における燃料蒸気の吸着量が飽和状態に近いときは、燃料タンク２２から発生した燃料蒸気をキャニスタ２４が吸着できず、大量の燃料蒸気が大気に放出されてしまう。そこで、ＥＣＵ７２は、キャニスタ２４の吸着量が所定量以上のときは、故障診断を実行しない。

一方、キャニスタ２４の吸着能力に余裕があるときは、電動ポンプモジュール７０による負圧導入時に燃料タンク２２から発生する燃料蒸気をキャニスタ２４が吸着するので、燃料蒸気が大気へ放出されることはない。そこで、ＥＣＵ７２は、キャニスタ２４の吸着量が所定量よりも少ないときは、故障診断を実行する。

ＥＣＵ７２は、故障診断の実行を判断すると、電動ポンプモジュール７０へ電動式エアポンプおよび切換弁の動作指令を出力し、電動ポンプモジュール７０の圧力センサから上述した第１および第２の圧力を受ける。そして、ＥＣＵ７２は、この第１および第２の圧力検出値をそれぞれ故障診断の判定圧Ｐｒｅｆおよび測定圧Ｐとして故障診断処理を実行する。

なお、ＥＣＵ７２は、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断実行中、パージ制御弁６４が閉弁するようにパージ制御弁６４に制御指令を出力し、これによって、エバポ経路内は、閉鎖された空間となっている。

なお、上記において、電動ポンプモジュール７０は、「差圧発生手段」を構成する。

図２は、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断実行時における圧力変化を示す図である。この図２では、時刻ｔ２以降において、エバポ経路が正常時の圧力変化が実線Ｌ１で示され、エバポ経路が異常（孔有り）時の圧力変化が点線Ｌ２で示されている。

図２を参照して、時刻ｔ１において、故障診断の実行が開始される。電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの動作指令に応じて、基準孔を用いた判定圧Ｐｒｅｆの測定を開始する。そして、ＥＣＵ７２は、電動ポンプモジュール７０から受ける圧力検出値の変化が十分に小さくなったときの圧力を故障診断の判定圧Ｐｒｅｆとする。

時刻ｔ２において、電動ポンプモジュール７０は、ＥＣＵ７２からの動作指令に応じて、キャニスタ２４への負圧の付与を開始する。そして、エバポ経路が正常のとき、すなわち、エバポ経路に基準孔よりも大きい孔がないとき、キャニスタ２４内の圧力は、判定圧Ｐｒｅｆよりも低くなり、これによって、ＥＣＵ７２は、エバポ経路が正常であると診断する。一方、エバポ経路に異常があるとき、すなわち、エバポ経路に基準孔よりも大きい孔があるとき、キャニスタ２４内の圧力は、判定圧Ｐｒｅｆまで下がらず、これによって、ＥＣＵ７２は、エバポ経路が異常であると診断する。

図３は、図１に示したＥＣＵ７２の故障診断処理に関する構成を示す機能ブロック図である。

図３を参照して、ＥＣＵ７２は、タイマー８０と、実行判定部８２と、故障診断部８４とを含む。タイマー８０は、エンジン１０および車両の停止後、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断の実行が開始されるまでの時間を計時する。また、タイマー８０のカウント値は、実行判定部８２によって、パージ制御弁６４の累積開弁時間の算出にも用いられる。

実行判定部８２は、エンジン１０の動作中、パージ通路２８に設けられたパージ制御弁６４の開弁指令（または開弁実績）に基づいてパージ制御弁６４の累積開弁時間をカウントし、その累積開弁時間に基づいてエンジン１０の動作中における累積パージ量を算出する。また、実行判定部８２は、タイマー８０からエンジン１０および車両の停止後所定時間を経過した旨の通知を受けると、たとえばエンジン水温計を用いてそのときの温度を取得する。

さらに、実行判定部８２は、図示されないＲＯＭから必要パージ量テーブルを読出す。ここで、必要パージ量は、故障診断実行時におけるキャニスタ２４内のベーパ吸着量が相当量か否かを判定するためのものであって、実行判定部８２は、算出したエンジン１０の動作中における累積パージ量を必要パージ量と比較し、累積パージ量が必要パージ量Ｇ１よりも多いと判断したときは、故障診断の実行が可能であると判断する。一方、実行判定部８２は、累積パージ量が必要パージ量Ｇ１以下であると判断したときは、故障診断を実行しない。

すなわち、故障診断前のエンジン１０の動作時に相当量のパージがなされていれば、キャニスタ２４内における燃料蒸気の吸着量は減少しており、故障診断を実行してもキャニスタ２４には十分な吸着能力があるので燃料蒸気が大気に大量放出されることはないものとして、実行判定部８２は、故障診断の実行開始を電動ポンプモジュール７０および故障診断部８４に指示する。

一方、故障診断前のエンジン１０の動作時におけるパージ量が十分でなければ、キャニスタ２４内は燃料蒸気で満たされており、故障診断を実行すると、キャニスタ２４には吸着能力に余裕がないので燃料蒸気が大気に大量放出されるものとして、実行判定部８２は、故障診断を実行しない。

そして、実行判定部８２は、故障診断の実行が可能であると判断すると、制御指令ＣＮＴＬ１、ＣＮＴＬ２をそれぞれ電動ポンプモジュール７０および故障診断部８４へ出力する。

ここで、温度が高いほど、燃料タンク２２から発生する燃料蒸気の量が多くなるのでキャニスタ２４の吸着量は増加し、故障診断時におけるキャニスタ２４の吸着能力に余裕がなくなる。そこで、温度が高いときほど、事前に十分にパージされている必要があるため、必要パージ量は、温度に依存した値からなる。

図４は、図３に示した実行判定部８２によって故障診断の実行可否判定に用いられる必要パージ量の温度依存を示す図である。図４を参照して、温度が高くなるにつれて必要パージ量が多くなっており、温度が高いときほど、事前に十分なパージがなされている必要がある。なお、この図４では、必要パージ量の値の一例が示されており、故障診断の実行可否判定に用いられる必要パージ量は、これらの値に限られるものではない。

再び図３を参照して、故障診断部８４は、電動ポンプモジュール７０から受ける判定圧Ｐｒｅｆおよびキャニスタ２４内に負圧が付与されたときの測定圧Ｐに基づいて、エバポ経路の故障診断を行なう。故障診断部８４は、測定圧Ｐが判定圧Ｐｒｅｆよりも低いと判断したときは、エバポ経路を正常であると判定し、測定圧Ｐが判定圧Ｐｒｅｆ以上であると判断したときは、エバポ経路に異常があると判定する。そして、故障診断部８４は、その判定結果に基づく診断結果を出力する。

なお、上記において、実行判定部８２は、「実行判定手段」を構成し、故障診断部８４は、「故障診断手段」を構成する。

図５は、図３に示したＥＣＵ７２による燃料蒸気パージシステム２０の故障診断処理を示すフローチャートである。

図５を参照して、ＥＣＵ７２の実行判定部８２は、エンジン１０の停止後、故障診断を行なうまでの所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１）。実行判定部８２は、所定時間が経過していないと判断すると、故障診断を実行せず、処理を終了する。

一方、実行判定部８２は、タイマー８０からの通知に基づいて所定時間が経過したと判断すると、エンジン１０の停止前の動作時に算出した累積パージ量をＲＡＭから読込む（ステップＳ２）。そして、実行判定部８２は、必要パージ量テーブルをＲＯＭから読込み（ステップＳ３）、さらに、たとえばエンジン水温計によって検出されるこのときの温度をそのエンジン水温計から取得する（ステップＳ４）。

実行判定部８２は、読込んだ必要パージ量テーブルに基づいて、検出された温度における必要パージ量を算出し（ステップＳ５）、累積パージ量が必要パージ量よりも多いか否かを判断する（ステップＳ６）。実行判定部８２は、累積パージ量が必要パージ量以下であると判断すると、処理を終了する。

一方、実行判定部８２は、累積パージ量が必要パージ量よりも多いと判断すると、電動ポンプモジュール７０および故障診断部８４へ制御指令を出力する。そうすると、電動ポンプモジュール７０および故障診断部８４によって故障診断が実行され（ステップＳ７）、電動ポンプモジュール７０によって測定された基準孔による判定圧Ｐｒｅｆおよびエバポ経路への負圧導入時の測定圧Ｐに基づいて、故障診断部８４により故障診断が行なわれる。

図６は、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断前におけるキャニスタ２４の吸着量の変動例を示した図である。この図６では、エンジン１０の動作時における累積パージ量が異なる２つの場合について、キャニスタ２４の吸着量の変動が示されている。

図６を参照して、実線Ｌ１は、温度変化を示す。実線Ｌ２は、故障診断が実行されるときのキャニスタ２４の吸着量の変動を示し、一点鎖線Ｌ３は、故障診断が実行されないときのキャニスタ２４の吸着量の変動を示す。

まず、実線Ｌ２で示される、故障診断が実行されたときのキャニスタ２４の吸着量の変動について説明する。時刻ｔ１〜ｔ２において、エンジン１０は動作しており、キャニスタ２４から燃料蒸気がパージされることによってキャニスタ吸着量が減少する。時刻ｔ２以降は、エンジン１０が停止しており、所定時間経過後（たとえば５時間経過後）の時刻ｔ３において、故障診断の実行判定が実行判定部８２によって行なわれる。

ここで、温度が高いほど、燃料タンク２２から発生する燃料蒸気量は多くなるので、実線Ｌ１で示される時刻ｔ２以降の温度上昇に応じて、時刻ｔ２以降のキャニスタ２４の吸着量も増加する。しかしながら、故障診断の実行判定が行なわれる時刻ｔ３において、キャニスタ２４の吸着量（Ｐ２）は、故障診断を実行するか否かの判定値を下回っており、キャニスタ２４は吸着力に余裕があるので、故障診断が実行される。

すなわち、故障診断の実行可否を判断するためのキャニスタ２４の吸着量の判定値に基づいて、そのときの温度（Ｐ１）に対応する必要パージ量Ｇ１が決定されるところ、エンジン１０の動作時における累積パージ量Ｇ２が必要パージ量Ｇ１よりも多いので、時刻ｔ３において、キャニスタ２４の吸着量（Ｐ２）は、判定値を下回ることとなる。

一方、一点鎖線Ｌ３で示されるキャニスタ２４の吸着量の変動についてみると、エンジン１０の動作時における累積パージ量Ｇ３が必要パージ量Ｇ１よりも少ないので、時刻ｔ３において、キャニスタ２４の吸着量（Ｐ３）は、判定値を上回ってしまう。したがって、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断は実行されない。

図７は、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断前におけるキャニスタ２４の吸着量の他の変動例を示した図である。この図７では、故障診断時の温度が異なる２つの場合について、キャニスタ２４の吸着量の変動が示されている。

図７を参照して、実線Ｌ１１は、故障診断が実行されるときの温度変化を示し、一点鎖線Ｌ１２は、故障診断が実行されないときの温度変化を示す。実線Ｌ２１は、実線Ｌ１１に対応し、故障診断が実行されるときのキャニスタ２４の吸着量の変動を示す。一点鎖線Ｌ２２は、一点鎖線Ｌ１２に対応し、故障診断が実行されないときのキャニスタ２４の吸着量の変動を示す。

まず、実線Ｌ１１，Ｌ２１で示される、故障診断が実行されたときのキャニスタ２４の吸着量の変動について説明する。時刻ｔ１〜ｔ２において、エンジン１０は動作しており、キャニスタ２４から燃料蒸気がパージされることによってキャニスタ吸着量が減少する。時刻ｔ２以降は、エンジン１０が停止しており、所定時間経過後の時刻ｔ３において、故障診断の実行判定が実行判定部８２によって行なわれる。

ここで、実線Ｌ１１で示される時刻ｔ２以降の温度上昇に応じて、実線Ｌ２１で示される時刻ｔ２以降のキャニスタ２４の吸着量も増加しているが、故障診断の実行判定が行なわれる時刻ｔ３において、キャニスタ２４の吸着量（Ｐ２１）は、故障診断を実行するか否かの判定値を下回っており、キャニスタ２４は吸着力に余裕があるので、故障診断が実行される。

すなわち、故障診断の実行可否を判断するためのキャニスタ２４の吸着量の判定値に基づいて、そのときの温度（Ｐ１１）に対応する必要パージ量Ｇ１１が決定されるところ、エンジン１０の動作時における累積パージ量Ｇ４が必要パージ量Ｇ１１よりも多いので、時刻ｔ３において、キャニスタ２４の吸着量（Ｐ２１）は、判定値を下回ることとなる。

一方、一点鎖線Ｌ１２，Ｌ２２で示されるキャニスタ２４の吸着量の変動についてみると、時刻ｔ２以降における温度上昇が実線Ｌ１１，Ｌ２１で示される場合よりも大きく、時刻ｔ３における温度（Ｐ１２）は、実線Ｌ１１，Ｌ２１で示される場合の温度（Ｐ１１）よりも高い。

そして、故障診断の実行可否を判断するためのキャニスタ２４の吸着量の判定値に基づいて、そのときの温度（Ｐ１２）に対応する必要パージ量Ｇ１２が決定されるところ、温度が高い分、事前の必要パージ量Ｇ１２は、実線Ｌ１１，Ｌ２１で示される場合の必要パージ量Ｇ１１よりも多くなる。そして、エンジン１０の動作時における累積パージ量Ｇ４は、必要パージ量Ｇ１２よりも少ないため、時刻ｔ３において、キャニスタ２４の吸着量（Ｐ２２）は、判定値を上回る。したがって、燃料蒸気パージシステム２０の故障診断は実行されない。

以上のように、この実施の形態１によれば、実行判定部８２は、故障診断前のエンジン１０の動作時におけるパージ量に基づいて、キャニスタ２４の吸着量が所定の判定値よりも少ないか否かを推定し、キャニスタ２４の吸着量が所定の判定値よりも少ないと判断したときに電動ポンプモジュール７０および故障診断部８４に故障診断の実行を指示するので、キャニスタ２４の吸着量が多いときは、故障診断が実行されず、燃料蒸気の外部への放出を防止することができる。

また、この実施の形態１によれば、実行判定部８２は、燃料蒸気パージシステム２０の温度が高いときほど、故障診断前のエンジン１０の動作時における必要パージ量を多く要求するので、燃料蒸気パージシステム２０の温度を考慮した、より精度の高い故障診断実行判定を行なうことができる。

また、この実施の形態１によれば、実行判定部８２は、パージ制御弁６４の開弁時間に基づいてパージ量を算出するので、パージ量を検出する装置を別途設ける必要がなく、大きなコストの増加を招くことはない。

なお、上記においては、事前の必要パージ量を故障診断時の温度に基づいて決定するものとしたが、エンジン１０の停止後から故障診断開始前までの温度変化量も考慮して必要パージ量を決定するようにしてもよい。すなわち、キャニスタ２４の吸着量は、温度の絶対値のみならず温度変化量に応じても変動するので、この温度変化量を正確に測定できれば、必要パージ量をより精度よく決定できる。しかしながら、キャニスタ２４や燃料タンク２２の温度を直接測定することができず、上記のように、たとえばエンジン水温計を用いて温度を測定する場合には、キャニスタ２４や燃料タンク２２における実際の温度変化を誤測定する可能性があるので、この実施の形態１においては、故障診断時の温度のみに基づいて必要パージ量が決定される。

［実施の形態２］
実施の形態１では、故障診断前のエンジン動作中におけるパージ量に基づいて、キャニスタ２４の吸着量が所定の判定値よりも少ないか否かを推定して故障診断の実行可否が判定されたが、実施の形態２では、故障診断時におけるキャニスタ２４内のベーパ濃度を実際に測定し、その測定結果に基づいて故障診断の実行可否が判定される。

図８は、実施の形態２におけるＥＣＵの故障診断処理に関する構成を示す機能ブロック図である。

図８を参照して、この実施の形態２におけるＥＣＵ７２Ａは、実施の形態１におけるＥＣＵ７２の構成において、実行判定部８２に代えて実行判定部８２Ａを含む。

ＥＣＵ７２Ａへベーパ濃度の検出値を出力する濃度センサ８６は、キャニスタ２４に設けられ、キャニスタ２４内のベーパ濃度を検出し、その検出したベーパ濃度をＥＣＵ７２Ａへ出力する。なお、この濃度センサ８６は、「濃度検出手段」を構成する。

実行判定部８２Ａは、エンジン１０および車両の停止後所定時間を経過した旨の通知をタイマー８０から受けると、キャニスタ２４内のベーパ濃度を濃度センサ８６から取得する。また、実行判定部８２Ａは、故障診断を行なうか否かを判定するためのベーパ濃度の判定値を図示されないＲＯＭから読出す。

そして、実行判定部８２Ａは、濃度センサ８６によって検出されたベーパ濃度がＲＯＭから読出した判定値よりも低いとき、故障診断を実行しても燃料蒸気が大気に大量放出されることはないものとして、故障診断の実行が可能であると判断する。一方、実行判定部８２Ａは、濃度センサ８６によって検出されたベーパ濃度が判定値以上のときは、故障診断の実行によって燃料蒸気が大気に大量放出されるものとして、故障診断を実行しない。

なお、上記において、実行判定部８２Ａは、さらに、たとえばエンジン水温計を用いてそのときの温度を取得し、その温度に基づいてベーパ濃度の判定値を補正してもよい。すなわち、温度が高いほど、燃料タンク２２から発生する燃料蒸気量は多くなり、キャニスタ２４内のベーパ吸着量も多くなるので、たとえば、故障診断時の温度が高いほど、判定値を低く補正するなどしてもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、実行判定部８２Ａは、濃度センサ８６によって検出されたベーパ濃度が所定量よりも少ないときに電動ポンプモジュール７０および故障診断部８４に故障診断の実行を指示するので、キャニスタ２４の吸着量が多いときは故障診断が実行されず、燃料蒸気の外部への放出を防止することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、故障診断時、電動ポンプモジュール７０は、エバポ経路内部に負圧を発生させるものとしたが、故障診断時にエバポ経路内部に与える圧力は、必ずしも負圧に限定されるものではない。この発明の適用範囲は、外気に対して加圧する場合も含むものであるが、特に、エバポ経路内から気体を吸出して負圧を与える場合にその効果を発揮する。

また、上記の実施の形態１においては、パージ制御弁６４の開弁時間に基づいてパージ量を算出するものとしたが、この発明は、パージ量の算出方法が上記方法のものに限られるものではなく、その他の算出方法についてもこの発明を適用することができる。

また、上記においては、温度測定手段としてエンジン１０の水温計を用いるものとしたが、温度センサを別途設けるなどして温度を測定してもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明による故障診断装置を備えた燃料蒸気パージシステムの概略構成図である。 燃料蒸気パージシステムの故障診断実行時における圧力変化を示す図である。 図１に示すＥＣＵの故障診断処理に関する構成を示す機能ブロック図である。 図３に示す実行判定部によって故障診断の実行可否判定に用いられる必要パージ量の温度依存を示す図である。 図３に示すＥＣＵによる燃料蒸気パージシステムの故障診断処理を示すフローチャートである。 燃料蒸気パージシステムの故障診断前におけるキャニスタの吸着量の変動例を示した図である。 燃料蒸気パージシステムの故障診断前におけるキャニスタの吸着量の他の変動例を示した図である。 実施の形態２におけるＥＣＵの故障診断処理に関する構成を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１０ エンジン、１２ サージタンク、１４ エアクリーナ、１６ 吸気通路、１８ スロットルバルブ、２０ 燃料蒸気パージシステム、２２ 燃料タンク、２４ キャニスタ、２６ ベーパ通路、２８ パージ通路、３０ 大気導入通路、３２ 給油口、３４ キャップ、３６ 逆止弁、３８ 循環路、４０，４６ フロート弁、４２，４８ 液溜め部、４４，５２ 絞り、５０ 内圧弁、５４ 仕切板、５６，５８ 吸着材室、６０ 通気フィルタ、６２ 外部部材、６４ パージ制御弁、６６ インレット口元、６８ 防塵フィルタ、７０ 電動ポンプモジュール、７２，７２Ａ ＥＣＵ、８０ タイマー、８２，８２Ａ 実行判定部、８４ 故障診断部。

Claims (7)

1. 燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気をキャニスタ内で吸着させ、その吸着された燃料蒸気を吸気系へパージする燃料蒸気パージシステムの故障診断装置であって、
   燃焼機関の停止中に行なわれる故障診断の実行時、前記燃料タンクおよび前記キャニスタを含む燃料蒸気の経路内に外部との圧力差を発生させる差圧発生手段と、
   前記差圧発生手段によって前記圧力差を発生させたときの前記経路内の圧力を所定の基準圧と比較し、その比較結果に基づいて故障の有無を診断する故障診断手段と、
   前記経路内における燃料蒸気量が所定の基準量よりも少ないか否かによって、前記差圧発生手段および前記故障診断手段による前記故障診断を実行するか否かを決定する実行判定手段とを備え、
   前記実行判定手段は、前記故障診断の実行時に前記キャニスタに吸着されている燃料蒸気量が第１の所定量よりも少ないとき、前記経路内における燃料蒸気量が前記所定の基準量よりも少ないと判断し、
   前記実行判定手段は、前記燃焼機関の動作中における前記燃料蒸気のパージ量が第２の所定量よりも多いとき、前記故障診断の実行時に前記キャニスタに吸着されている燃料蒸気量が前記第１の所定量よりも少ないと判断し、
   前記第２の所定量は、前記故障診断の実行時における前記燃料蒸気パージシステムの温度が高いほど多い、燃料蒸気パージシステムの故障診断装置。
2. 燃料タンクにおいて発生した燃料蒸気をキャニスタ内で吸着させ、その吸着された燃料蒸気を吸気系へパージする燃料蒸気パージシステムの故障診断装置であって、
   燃焼機関の停止中に行なわれる故障診断の実行時、前記燃料タンクおよび前記キャニスタを含む燃料蒸気の経路内に外部との圧力差を発生させる差圧発生手段と、
   前記差圧発生手段によって前記圧力差を発生させたときの前記経路内の圧力を所定の基準圧と比較し、その比較結果に基づいて故障の有無を診断する故障診断手段と、
   前記経路内における燃料蒸気量が所定の基準量よりも少ないか否かによって、前記差圧発生手段および前記故障診断手段による前記故障診断を実行するか否かを決定する実行判定手段とを備え、
   前記実行判定手段は、前記故障診断の実行時に前記キャニスタに吸着されている燃料蒸気量が第１の所定量よりも少ないとき、前記経路内における燃料蒸気量が前記所定の基準量よりも少ないと判断し、
   前記実行判定手段は、前記燃焼機関の動作中における前記燃料蒸気のパージ量が第２の所定量よりも多いとき、前記故障診断の実行時に前記キャニスタに吸着されている燃料蒸気量が前記第１の所定量よりも少ないと判断し、
   前記第２の所定量は、前記燃焼機関の停止中における前記燃料蒸気パージシステムの温度上昇が大きいほど多い、燃料蒸気パージシステムの故障診断装置。
3. 前記パージ量は、前記故障診断前の燃焼機関動作時における累積パージ量である、請求項１または請求項２に記載の燃料蒸気パージシステムの故障診断装置。
4. 前記実行判定手段は、前記キャニスタを前記吸気系と接続するパージ通路に設けられるパージ制御弁の開弁時間に基づいて前記パージ量を算出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料蒸気パージシステムの故障診断装置。
5. 前記差圧発生手段は、外気に対して前記経路内に負圧を発生させる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料蒸気パージシステムの故障診断装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料蒸気パージシステムの故障診断装置を備えた燃料蒸気パージ装置。
7. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料蒸気パージシステムの故障診断装置を備えた燃焼機関。

Images