(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクからの蒸発燃料を新気導入口を有するキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させる蒸発燃料処理装置において、機関停止後に、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインからの蒸発燃料のリークを診断するリーク診断装置であって、
電動式エアポンプによって前記新気導入口を介して前記パージラインに空気を圧送したときの前記エアポンプの作動電流値の変化率を計測し、該変化率から安定後の作動電流値を予測して、その予測値をリークレベルとするリークレベル計測手段と、
前記リークレベルを所定の判定レベルと比較して、リークの有無を判定するリーク判定手段と、
を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
【請求項２】
燃料タンクからの蒸発燃料を新気導入口を有するキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させる蒸発燃料処理装置において、機関停止後に、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインからの蒸発燃料のリークを診断するリーク診断装置であって、
前記キャニスタの新気導入口を、大気開放口と電動式エアポンプの吐出口とに選択的に接続する切換弁と、前記エアポンプの吐出口から前記切換弁をバイパスして前記キャニスタの新気導入口に至り、基準口径を有する基準オリフィスが介装されたバイパス通路と、を設けると共に、
前記エアポンプをＯＮすると共に、前記切換弁を大気開放口側に切換えて、前記エアポンプから圧送される空気を前記バイパス通路の基準オリフィスを経由させた後、前記切換弁を経て大気開放口より大気に開放した状態で、前記エアポンプの作動電流値を判定レベルとして計測する判定レベル計測手段と、
前記エアポンプをＯＮすると共に、前記切換弁をエアポンプ側に切換えて、前記エアポンプから圧送される空気を前記切換弁を経て前記キャニスタの新気導入口より前記パージラインに供給した状態で、前記エアポンプの作動電流値の変化率を計測し、該変化率から安定後の作動電流値を予測して、その予測値をリークレベルとするリークレベル計測手段と、
前記リークレベルを前記判定レベルと比較して、リークの有無を判定するリーク判定手段と、
を設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
【請求項３】
前記リークレベル計測手段は、所定時間間隔の２点での前記エアポンプの作動電流値を計測し、その差に基づいて変化率を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内燃機関の蒸発燃料処理装置のリーク診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の蒸発燃料処理装置では、燃料タンクで発生する蒸発燃料をキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料をキャニスタの新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させることによって、蒸発燃料の大気への放散を防止するようにしている（特開平５−２１５０２０号等参照) 。
【０００３】
ところで、上記装置では、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁へ至るパージラインの配管に万一亀裂が生じたり、配管の接合部にシール不良が生じたりすると、蒸発燃料のリークを生じ、本来の放散防止効果を十分に発揮させることができなくなる。
【０００４】
そこで、パージラインからの蒸発燃料のリークの有無を診断するリーク診断装置として、以下の方式が考えられた（特願平１０−１４７３３８号等参照）。
前記キャニスタの新気導入口を、大気開放口と電動式エアポンプの吐出口とに選択的に接続する切換弁と、前記エアポンプの吐出口から前記切換弁をバイパスして前記キャニスタの新気導入口に至り、基準口径を有する基準オリフィスが介装されたバイパス通路と、を設けておく。
【０００５】
機関停止後に、先ず、エアポンプをＯＮすると共に、切換弁を大気開放口側に切換えて、エアポンプから圧送される空気をバイパス通路の基準オリフィスを経由させた後、切換弁を経て大気開放口より大気に開放した状態で、エアポンプの作動電流値を判定レベルとして計測する。
【０００６】
次に、エアポンプをＯＮすると共に、切換弁をエアポンプ側に切換えて、エアポンプから圧送される空気を切換弁を経てキャニスタの新気導入口よりパージラインに供給した状態で、エアポンプの作動電流値をリークレベルとして計測する。そして、このリークレベルを判定レベルと比較して、リークレベルが判定レベルより小さいときに、リーク有りと診断する。
【０００７】
この方式によれば、配管に細かな孔が生じた場合のような小量のリーク発生時でも、高精度に診断することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方式では、判定レベルの計測時は、エアポンプの作動電流値が速やかに安定して、短時間で計測を行えるものの、リークレベルの計測時には、リークと送気量が平衡状態に達した以降でないと、エアポンプの作動電流値が安定せず、パージラインの容量が大きいため、エアポンプの作動電流値が安定するまでに時間がかかるので、短時間のうちに正確な診断を行うことが困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑み、診断精度を低下させることなく、診断時間を短縮化できる蒸発燃料処理装置のリーク診断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料タンクからの蒸発燃料を新気導入口を有するキャニスタに導いて一時的に吸着させ、該キャニスタに吸着された蒸発燃料を新気導入口から導入される新気と共にパージ制御弁を介して内燃機関の吸気系に吸入させる蒸発燃料処理装置において、機関停止後に、燃料タンクからキャニスタを経てパージ制御弁に至るパージラインからの蒸発燃料のリークを診断するリーク診断装置であることを前提とする。
【００１１】
ここにおいて、請求項１に係る発明では、電動式エアポンプによって前記新気導入口を介して前記パージラインに空気を圧送したときの前記エアポンプの作動電流値の変化率を計測することによりリークレベルを計測し、該変化率から安定後の作動電流値を予測して、その予測値をリークレベルとするリークレベル計測手段と、前記リークレベルを所定の判定レベルと比較して、リークの有無を判定するリーク判定手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明では、前記キャニスタの新気導入口を、大気開放口と電動式エアポンプの吐出口とに選択的に接続する切換弁と、前記エアポンプの吐出口から前記切換弁をバイパスして前記キャニスタの新気導入口に至り、基準口径を有する基準オリフィスが介装されたバイパス通路と、を設けると共に、前記エアポンプをＯＮすると共に、前記切換弁を大気開放口側に切換えて、前記エアポンプから圧送される空気を前記バイパス通路の基準オリフィスを経由させた後、前記切換弁を経て大気開放口より大気に開放した状態で、前記エアポンプの作動電流値を判定レベルとして計測する判定レベル計測手段と、前記エアポンプをＯＮすると共に、前記切換弁をエアポンプ側に切換えて、前記エアポンプから圧送される空気を前記切換弁を経て前記キャニスタの新気導入口より前記パージラインに供給した状態で、前記エアポンプの作動電流値の変化率を計測し、該変化率から安定後の作動電流値を予測して、その予測値をリークレベルとするリークレベル計測手段と、前記リークレベルを前記判定レベルと比較して、リークの有無を判定するリーク判定手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記リークレベル計測手段は、所定時間間隔の２点での前記エアポンプの作動電流値を計測し、その差に基づいて変化率を算出することを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、リークレベル計測時のエアポンプの安定化後の作動電流値と初期の作動電流値の変化率とは対応関係にあることから、リークレベル計測時に、エアポンプの作動電流値の変化率を計測することによりリークレベルを計測することで、診断精度を低下させることなく、診断時間を短縮化できる。
【００１５】
また、エアポンプの作動電流値の変化率を計測し、該変化率から安定後の作動電流値を予測して、その予測値をリークレベルとすることで、従前の判定レベルをそのまま使用することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加え、判定レベルを的確なものとすることができ、診断精度を向上させることができる。
【００１７】
また、判定レベル計測時に、エアポンプの作動電流値を判定レベルとして計測する一方、リークレベル計測時に、エアポンプの作動電流値の変化率を計測し、該変化率から安定後の作動電流値を予測して、その予測値をリークレベルとすることで、正確なリーク判定が可能となる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、リークレベル計測時に、所定時間間隔の２点でのエアポンプの作動電流値を計測し、その差に基づいて変化率を算出することで、変化率を簡単かつ的確にとらえることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すシステム図である。
【００２０】
内燃機関１の吸気系には、スロットル弁２が設けられていて、これにより吸入空気量が制御される。また、スロットル弁２下流の吸気管３のマニホールド部には各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が設けられている。燃料噴射弁４は、コントロールユニット２０から機関回転に同期して出力される駆動パルス信号により開弁して、燃料噴射を行い、噴射された燃料は機関１の燃焼室内で燃焼する。
【００２１】
蒸発燃料処理装置としては、燃料タンク５にて発生する蒸発燃料を蒸発燃料導入通路６により導いて一時的に吸着するキャニスタ７が設けられている。キャニスタ７は、容器内に活性炭などの吸着材８を充填したものである。
【００２２】
キャニスタ７にはまた、新気導入口９が形成されると共に、パージ通路１０が導出されている。パージ通路１０は、パージ制御弁１１を介して、スロットル弁２下流の吸気管３に接続されている。パージ制御弁１１は、コントロールユニット２０から出力される信号により開弁するようになっている。
【００２３】
従って、機関１の停止中などに燃料タンク５にて発生した蒸発燃料は、蒸発燃料導入通路６によりキャニスタ７に導かれて、ここに吸着される。そして、機関１が始動されて、所定のパージ許可条件が成立すると、パージ制御弁１１が開き、機関１の吸入負圧がキャニスタ７に作用する結果、新気導入口９から導入される新気によってキャニスタ７に吸着されていた蒸発燃料が脱離され、この脱離した蒸発燃料を含むパージガスがパージ通路１０を通って吸気管３内に吸入され、この後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
【００２４】
蒸発燃料処理装置のリーク診断装置としては、キャニスタ７の新気導入口９側に、以下の装置が設けられる。
大気開放口１２が設けられると共に、電動式エアポンプ１３が設けられる。そして、キャニスタ７の新気導入口９を、大気開放口１２と、エアポンプ１３の吐出口１３ａとに選択的に接続する電磁式の切換弁１４が設けられる。また、エアポンプ１３の吐出口１３ａから切換弁１４をバイパスしてキャニスタ７の新気導入口９に至るバイパス通路１５が設けられ、このバイパス通路１５には基準口径（例えば０．５ｍｍ）を有する基準オリフィス１６が設けられる。大気開放口１２とエアポンプ１３の吸入口１３ｂとには、エアフィルタ１７が設けられる。
【００２５】
尚、切換弁１４はＯＦＦ状態で大気開放口１２側、ＯＮ状態でエアポンプ１３側に切換えられるようになっており、通常はＯＦＦで大気開放口１２側に切換えられ、キャニスタ７の新気導入口９を大気開放口１２に連通させている。
【００２６】
コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサから信号が入力されている。
【００２７】
前記各種センサとしては、機関１の回転に同期してクランク角信号を出力しこれにより機関回転数Ｎｅを検出可能なクランク角センサ２１、吸入空気量Ｑａを計測するエアフローメータ２２、機関排気系にて空燃比を検出する空燃比センサ（酸素センサ）２３、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２４などが設けられ、更に、エアポンプ１３の作動電流値を検出する電流センサ２５が設けられている。
【００２８】
ここにおいて、コントロールユニット２０は、機関運転条件に基づいて燃料噴射弁４の作動を制御し、また、機関運転条件に基づいてパージ制御弁１１の作動を制御する。更に、機関停止後に、リーク診断装置をなすエアポンプ１３及び切換弁１４の作動を制御して、蒸発燃料処理装置のリーク診断を行う。
【００２９】
かかる蒸発燃料処理装置のリーク診断のため、コントロールユニット２０には、図２に示すように、判定レベル計測手段、リークレベル計測手段、及び、リーク判定手段としての機能がソフトウエア的に備えられる。
【００３０】
次に、コントロールユニット２０による蒸発燃料処理装置のリーク診断について、図３のフローチャートによって説明する。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、所定の診断実行条件である機関停止後であるか否かを、次の（１）及び（２）の条件が全て成立しているか否かによって判定する。
【００３１】
（１）機関回転数Ｎｅ≦所定値
（２）車速ＶＳＰ≦所定値。
機関停止後でない場合、すなわち、機関運転中の場合は、ステップ１へ戻って、この判定を繰り返す。
【００３２】
機関停止後の場合は、リーク診断の実行のため、ステップ２へ進む。但し、パージ制御弁１１について、別途実行される故障診断ルーチンにおいて、故障有りと診断されて場合などは、リーク診断をキャンセルするとよい。
【００３３】
ステップ２では、パージライン雰囲気の初期化を行う。具体的には、（１）パージ制御弁１１を開弁し、（２）切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、（３）エアポンプ１３をＯＮにする。そして、この状態を所定時間維持する。
【００３４】
このとき、図４に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５を通って、キャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、パージ通路１０のパージ制御弁１１を経て吸気管３内に流出する。また、一部の空気は、バイパス通路１５を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１２より大気中に放出される。
【００３５】
この結果、パージ通路１０内の残圧（負圧) 及び残留ガスが除去される。
次にステップ３では、リーク診断用の判定レベルの計測を行う。具体的には、（１）パージ制御弁１１を閉弁し、（２）切換弁１４をＯＦＦにして大気開放口１２側に切換え、（３）エアポンプ１３をＯＮにする。
【００３６】
このとき、図５に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気がバイパス通路１５（基準オリフィス１６）を通った後、切換弁１４を逆流して大気開放口１２より大気中に放出される。
【００３７】
この状態で、エアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２５によって計測し、これをＡＳＬとする。すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気を基準口径を有する基準オリフィス１６を介して大気に開放したときのエアポンプ１３の作動電流値ＡＳＬを計測し、これを判定レベルとする。この部分が判定レベル計測手段に相当する。
【００３８】
次にステップ４では、リークレベルの計測を行う。具体的には、（１）パージ制御弁１１を閉弁し、（２）切換弁１４をＯＮにしてエアポンプ１３側に切換え、（３）エアポンプ１３をＯＮにする。
【００３９】
このとき、図６に示すように、エアポンプ１３によって吸入吐出された空気が切換弁１４を経てキャニスタ７の新気導入口９からキャニスタ７内を通り、燃料タンク５からキャニスタ７を経てパージ制御弁１１に至るパージライン（６，１０）内に流入する。
【００４０】
この状態で、エアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２５によって計測し、これをＡ１とする。更に、所定時間後、エアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２５によって再び計測し、これをＡ２とする。すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気をパージラインに供給したときのエアポンプ１３の作動電流値Ａ１，Ａ２を所定時間間隔の２点にて計測する。そして、これらに基づき、ポンプ作動電流値の変化率ΔＡ＝Ａ２−Ａ１を算出する。尚、変化率は、正確には、ΔＡ＝（Ａ２−Ａ１）／所定時間として表されるが、処理の簡単化のため、前記所定時間を一定として、ΔＡ＝Ａ２−Ａ１とした。そして、このポンプ作動電流値の変化率ΔＡ＝Ａ２−Ａ１から、予め用意したテーブルを参照して、安定化後のポンプ作動電流値ＡＡ＝ｆ（ΔＡ）を予測し、これをリークレベルとする。この部分がリークレベル計測手段に相当する。
【００４１】
次にステップ５では、前記ステップ４で計測されたリークレベル（安定化後のポンプ作動電流値の予測値）ＡＡを、前記ステップ３で計測・設定された判定レベルＡＳＬと比較して、蒸発燃料のリーク診断を行う。すなわち、図７を参照し、安定化後の作動電流値（予測値）ＡＡが判定レベルより大きいと判定されたときは、リーク無しと診断するが、安定化後の作動電流値（予測値）ＡＡが判定レベル以下と判定されたときは（ＡＡ’参照）、リーク有りと診断し、ステップ６で所定の故障コードをセットする。この部分がリーク判定手段に相当する。
【００４２】
すなわち、エアポンプ１３から圧送される空気が基準口径を有する基準オリフィス１６を流通するのに要するエアポンプ１３の作動電流値に対し、前記リークレベル計測時の安定化後の作動電流値（予測値）の方が小さい場合、つまりエアポンプ１３の駆動負荷が減少した場合は、パージライン（６，１０）中に前記基準口径より大きな孔が開口したのと同等の失陥を生じて、判定レベル以上のリークが発生していると診断し、そうでない場合は、リーク無し（正常) と診断するのである。
【００４３】
ここで、リークレベル計測時の安定化後のポンプ作動電流値と初期のポンプ作動電流値の変化率とは対応関係にあることから、リークレベル計測時に、ポンプ作動電流値の変化率ΔＡを計測して、安定化後のポンプ作動電流値ＡＡを予測することで、診断精度を低下させることなく、診断時間を短縮化できる。
【００４４】
尚、以上の実施形態では、診断精度の向上のため、リークレベルとしてのポンプ作動電流値の変化率から予測した安定化後のポンプ作動電流値に対する判定レベルを計測により設定しているが、この判定レベルを定数として設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すシステム図
【図２】  コントロールユニットのリーク診断機能を示すブロック図
【図３】  リーク診断のフローチャート
【図４】  パージライン雰囲気初期化時の空気の流れを示す図
【図５】  判定レベル計測時の空気の流れを示す図
【図６】  リークレベル計測時の空気の流れを示す図
【図７】  リークレベル計測時のポンプ作動電流値を示す図
【符号の説明】
１  内燃機関
２  スロットル弁
３  吸気管
４  燃料噴射弁
５  燃料タンク
６  蒸発燃料導入通路
７  キャニスタ
８  吸着材
９  新気導入口
１０  パージ通路
１１  パージ制御弁
１２  大気開放口
１３  エアポンプ
１４  切換弁
１５  バイパス通路
１６  基準オリフィス
１７  エアフィルタ
２０  コントロールユニット
２１  クランク角センサ
２２  エアフローメータ
２３  空燃比センサ
２４  車速センサ
２５  電流センサ
【図１】
0003645436.tif 000002
【図２】
0003645436.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003645436.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003645436.tif 000007
【図７】
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