(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をリークレベルとして計測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、を備えるものにおいて、
機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度を検出する運転履歴検出手段と、
前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度が大のときに、前記リークレベル計測手段及びリーク判定手段によるリーク診断を禁止するリーク診断禁止手段と、
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、を備えると共に、
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をリークレベルとして計測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、を備えるものにおいて、
機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度を検出する運転履歴検出手段と、
前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度が大のときに、前記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によるリーク診断を禁止するリーク診断禁止手段と、
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】
前記運転履歴検出手段は、前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度として、機関停止前の前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の累積時間を検出するものであ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。
【請求項４】
前記運転履歴検出手段は、前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態として、高回転高負荷運転を検出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに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。
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、高速走行（高回転運転）や急勾配登坂走行（高負荷運転）などの直後に、機関を停止した場合、機関停止後に発生した蒸発燃料により、パージラインの蒸発燃料圧力が高くなり、実際にはリーク発生と診断されるような孔等の発生を生じているような場合であっても、前記蒸発燃料圧力の増大の影響によって電動ポンプの駆動電流が増大することにより、リーク無しと誤診断してしまう可能性があった。
【０００９】
また、リーク診断に先立ってパージライン雰囲気初期化処理（掃気処理）を行う場合は、このときに蒸発燃料を大気に放出する可能性があった。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、蒸発燃料圧力の増大の影響による誤診断を防止して、診断精度を向上させることが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】
このため、請求項１に係る発明では、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をリークレベルとして計測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、を備えるものにおいて、
機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度を検出する運転履歴検出手段と、前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度が大のときに、前記リークレベル計測手段及びリーク判定手段によるリーク診断を禁止するリーク診断禁止手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明では、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、を備えると共に、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をリークレベルとして計測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、を備えるものにおいて、
機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度を検出する運転履歴検出手段と、前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度が大のときに、前記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によるリーク診断を禁止するリーク診断禁止手段と、を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明では、前記運転履歴検出手段は、前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度として、機関停止前の前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態の累積時間を検出するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明では、前記運転履歴検出手段は、前記蒸発燃料の発生量の多い運転状態として、高回転高負荷運転を検出することを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に係る発明によれば、機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度を検出し、この頻度が大のときは、リーク診断を禁止するので、蒸発燃料圧力の増大の影響による誤診断を防止して、診断精度を向上させることができる。また、診断実行による蒸発燃料の大気放出も防止できる。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、蒸発燃料の発生量の多い運転状態の頻度として、機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態の累積時間を検出することで、簡単に実施できる。
【００１６】
請求項４に係る発明によれば、蒸発燃料の発生量の多い運転状態として、高回転高負荷運転を検出することで、簡単に実施できる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、リーク判定手段の他、運転履歴検出手段、及び、リーク診断禁止手段としての機能がソフトウエア的に備えられる。
【００２８】
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、機関運転中において、図４のフローに従って、運転履歴による診断禁止フラグ処理を行う。この部分が運転履歴検出手段に相当する。
【００２９】
図４のフローに従って説明する。
ステップ１０１では、蒸発燃料の発生量の多い高回転高負荷運転領域か否かを判定する。具体的には、機関回転数Ｎｅと負荷（例えば基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ）とをパラメータとして、図５にハッチングを付して示す高回転高負荷運転領域か否かを判定する。尚、負荷としては、ブーストや吸入空気量等を検出してもよい。
【００３０】
高回転高負荷運転領域の場合は、ステップ１０２へ進む。
ステップ１０２では、カウンタＣＮＴＩＮＨを１アップする（ＣＮＴＩＮＨ＝ＣＮＴＩＮＨ＋１）。
【００３１】
そして、ステップ１０３では、カウンタＣＮＴＩＮＨ≧所定値か否かを判定し、ＣＮＴＩＮＨ＜所定値の場合は、リターンする。
ＣＮＴＩＮＨ≧所定値の場合は、ステップ１０４へ進む。
【００３２】
ステップ１０４では、診断禁止フラグ＝１にセットし、また、ステップ１０５では、カウンタＣＮＴＣＬＲ＝０にリセットして、リターンする。
高回転高負荷運転領域でない場合は、ステップ１０６へ進む。
【００３３】
ステップ１０６では、カウンタＣＮＴＣＬＲを１アップする（ＣＮＴＣＬＲ＝ＣＮＴＣＬＲ＋１）。
そして、ステップ１０７では、カウンタＣＮＴＣＬＲ≧所定値か否かを判定し、ＣＮＴＣＬＲ＜所定値の場合は、リターンする。
【００３４】
ＣＮＴＣＬＲ≧所定値の場合は、ステップ１０８へ進む。
ステップ１０８では、診断禁止フラグ＝０にリセットし、また、ステップ１０９では、カウンタＣＮＴＩＮＨ＝０にリセットして、リターンする。
【００３５】
このようにして、高回転高負荷運転の頻度、ここでは累積時間（ＣＮＴＩＮＨ）が所定値以上の場合に、診断禁止フラグ＝１にセットする。
図３に戻って説明を続ける。
【００３６】
ステップ２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。
（１）機関回転数Ｎｅ≦所定値
（２）車速ＶＳＰ≦所定値。
【００３７】
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、運転履歴による診断禁止フラグ処理を繰り返す。
機関停止後の場合は、ステップ３へ進む。
【００３８】
ステップ３では、診断禁止フラグ＝１か否かを判定し、診断禁止フラグ＝１の場合、すなわち、機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態（高回転高負荷運転）の頻度（累積時間）が大の場合は、リーク診断を行うことなく、処理を終了して、誤診断を防止する。この部分がリーク診断禁止手段に相当する。
【００３９】
尚、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も、診断を禁止するとよい。
診断禁止フラグ＝０の場合は、リーク診断の実行のため、ステップ４へ進む。
【００４０】
ステップ４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。
【００４１】
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。
【００４２】
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５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。そして、この状態を所定時間維持する。
【００４３】
このとき、図７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。
【００４４】
そして、この状態を所定時間維持後のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２５によって計測し、これを判定レベルＳＬ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の作動電流値を判定レベルＳＬとして計測する。この部分が判定レベル計測手段に相当する。
【００４５】
次にステップ６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。そして、この状態を所定時間維持する。
【００４６】
このとき、図８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。
【００４７】
そして、この状態を所定時間維持後のエアポンプ１３の作動電流値を電流センサ２５によって計測し、これをリークレベルＡＬ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の作動電流値をリークレベルＡＬとして計測する。この部分がリークレベル計測手段に相当する。
【００４８】
次にステップ７では、前記ステップ６で計測されたリークレベル（作動電流値）ＡＬを、前記ステップ５で計測された判定レベルＳＬと比較して、蒸発燃料のリーク診断を行う。すなわち、図９を参照し、作動電流値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、作動電流値が判定レベル以下と判定されたときは、リーク有りと診断し、ステップ８で所定の故障コードをセットする。
【００４９】
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作動電流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。この部分がリーク判定手段に相当する。
【００５０】
以上のようにてリーク診断を行うが、前述のように、機関停止前の蒸発燃料の発生量の多い運転状態（高回転高負荷運転）の頻度（累積時間）が大の場合は、蒸発燃料圧力の増大の影響により誤診断の可能性があるので、リーク診断を禁止するのである。
【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】運転履歴による診断禁止フラグ処理の詳細フローチャート
【図５】蒸発燃料発生量の多い高回転高負荷領域を示す図
【図６】パージライン雰囲気初期化時の空気の流れを示す図
【図７】判定レベル計測時の空気の流れを示す図
【図８】リークレベル計測時の空気の流れを示す図
【図９】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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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