(57)【要約】      （修正有）【課題】回収ガスの燃料成分に係わり無く、内燃機関と燃料蒸気タンクとの間のタンク排気弁の機能の信頼性のある診断を可能にする試験方法を提供する。【解決手段】タンク排気弁が開かれたとき、蓄えられた燃料蒸気が燃料蒸気タンクから内燃機関に送り込まれる。燃料蒸気の供給が内燃機関に対する第一のエネルギーの流れを表し、内燃機関には更に、空気がスロットルバルブを通して流れ込み、該空気に第二のエネルギーの流れが割り当てられ、二つのエネルギーの流れの和を、タンク排気弁が開く方向に制御されるときに、前もって与えられた値に保たれる。タンク排気弁が開く方向に制御され、開く方向へのトリガからの結果として生じるエネルギーの流れの変化ΔＥが、スロットルバルブを介して確定され且つ前もって定められた閾値と比較される。閾値を越えない、エネルギーの流れの小さな変化が、エラーであると評価される。【選択図】図２
2011252499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と燃料蒸気タンクとの間のタンク排気弁の機能を試験する方法であって、
蓄えられた燃料蒸気が、前記タンク排気弁が開かれたとき、前記燃料蒸気タンクから前記内燃機関に送り込まれ、その際に前記燃料蒸気の供給が前記内燃機関に対する第一のエネルギーの流れを表すこと、
その際、前記内燃機関には更に、空気がスロットルバルブを通して流れ込み、該空気に第二のエネルギーの流れが割り当てられること、
その際、前記の二つのエネルギーの流れの和を、タンク排気弁が開く方向に制御されるときに、前もって与えられた値に保つ手段が備えられていること、
その際、前記タンク排気弁が開く方向に制御されること、
その際、前記開く方向へのトリガからの結果として生じるエネルギーの流れの変化ΔＥが、前記スロットルバルブを介して確定され、且つ前もって定められた閾値と比較されること、
その際、前記閾値（閾）を越えない、エネルギーの流れの小さな変化が、エラーであると評価されること、
を含むタンク排気弁の機能を試験するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関においてタンク排気弁を診断するための方法に関する。
【背景の技術】
【０００２】
エンジンの作動中にタンク排気弁を開いて、燃料／空気比制御回路からの反応を診断のために利用することは、既に知られている。空気と混合された、タンクの排気からの燃料蒸気（回収ガス）は制御回路の障害となり、この障害の発生はタンク排気装置が機能しているということ、またこれに伴って特にタンク排気弁が機能しているということを示している。
【発明の概要】
【０００３】
問題となるのは、リーンバーンエンジンの場合に、回収ガス中の燃料成分が少なくなればなる程、反応が弱くなるということである。燃料成分が非常に少ない回収ガスの場合には、欠陥のあるシステムと機能しているシステムとを信頼性をもって弁別することが出来なくなる。
【０００４】
従って本発明は、回収ガスの燃料成分に係わり無く信頼性のある診断を可能にすることを目的としている。
【０００５】
この目的は、内燃機関と燃料蒸気タンクとの間のタンク排気弁の機能を試験するための方法であって、蓄えられた燃料蒸気が、タンク排気弁が開かれた時に燃料蒸気タンクから内燃機関に送り込まれ、その際該燃料蒸気の供給が内燃機関に対する第一のエネルギーの流れを表すこと、その際、内燃機関には更に空気がスロットルバルブを通して流れ込み、該空気に第二のエネルギーの流れが配分されること、その際、前記の二つのエネルギーの流れの和を、タンク排気弁が開く方向にトリガされた時に、前もって与えられた値に保つ手段が備えられていること、その際、タンク排気弁が開く方向に制御されること、その際、開く方向へのトリガからの結果として生じるエネルギーの流れの変化ΔＥがスロットルバルブを介して確定され、且つ前もって定められた閾と比較されること、その際、その閾値（閾）を越えないエネルギーの流れの小さな変化がエラーであると評価されること、を含む、内燃機関と燃料蒸気タンクとの間のタンク排気弁の機能を試験するための方法によって達成される。
【０００６】
別の実施例では、閾値（閾）を越える、エネルギーの流れの十分大きな変化が、タンク排気弁が正しく機能していることの徴として評価されるということが考案されている。
【０００７】
別の実施例では、スロットルバルブを通るエネルギーの流れがスロットルバルブを通って流れる空気と、この空気が燃料と混合された後に燃焼される際の効率との積として定義されるということが考えられている。
【０００８】
別の実施例では、エネルギーの流れの変化の確定のために、先ず吸入管圧力センサによる第一の充填量の決定と、回転数と組み合わせたスロットルバルブ位置の評価による第二の充填量の決定とが行われ、且つその際与えられた回転数の下でのシリンダの空気充填量が吸入管圧力に対する空気の分圧分によって確定され、その際に、スロットルバルブを通って流れる、エネルギーの流れの一要素を表している空気量が、制御装置によって、例えばアイドリング中にエンジンの負荷が一定である場合には安定したエンジン回転数が得られるように制御されるということが考えられている。
【０００９】
別の実施例では、スロットルバルブがタンク排気弁の開弁の前に既にほとんど完全に閉じられている場合には、開かれたタンク排気弁からの追加の充填の結果として生じる追加のトルクが、点火角度効率の低下を通して消滅されるということが考えられている。
【００１０】
本発明はまた、上に述べられた方法及び実施例の中の少なくとも一つを実施するための電子制御装置をも対象としている。
【００１１】
重要なことは、タンク排気弁の開弁と、該開弁の結果として生じ、或る程度スロットルバルブを通るエネルギーの流れとして表されることが出来る値の変化を利用することである。その際には、エネルギーの流れは、スロットルバルブを通って流れる空気と、この空気が燃料と混合された後に燃焼される際の効率との積として定義される。
【００１２】
エネルギーの流れのわずかな変化に対して、閾値（閾）を越える、エネルギーの流れの十分大きな変化は、タンク排気弁が正しく機能していることの徴として評価されることが出来る。
【００１３】
エネルギーの流れの変化を確定するために、先ず吸入管圧力センサを介した第一の充填量の決定と、回転数と組み合わせたスロットルバルブ位置の利用を介した第二の充填量の決定とが行われる。その際与えられた回転数の下でのシリンダの空気充填は吸入管圧力に対する空気の分圧分によって確定され、またスロットルバルブを通って流れる、エネルギーの流れの要素を表している空気量は、制御装置によって、例えばアイドリング中にエンジンの負荷が一定である場合には、安定したエンジン回転数が得られるように制御される。システム全体が正しく機能している場合には、タンク排気弁の開弁の際に吸入管圧力は変化しない。何故なら、タンク排気弁の追加の開度は、スロットルバルブの開度の減少を通して消滅されるからである。スロットルバルブの開度の減少は、スロットルバルブを通るエネルギーの流れの変化と相関関係にある。
【００１４】
一つの実施例では、スロットルバルブが既にタンク排気弁の開弁の前にほとんど完全に閉じられている時には、開かれたタンク排気弁からの追加の充填から生じる追加トルクの消滅が、点火角効率の低下を通じて行われる。換言すれば、スロットルバルブ開弁角度を絞ることを通して回収ガス流入の十分な補償が出来なくなった時には、流入の結果として生じる追加トルクが別の制御量の効率低下を通して引き下げられる。
【００１５】
本発明に基づく方法は、回収ガス中の燃料成分とは係わり無く、欠陥のあるタンク排気弁と機能しているタンク排気弁との信頼性のある弁別を有利な方法で可能にする。
【００１６】
特にこの方法は、例えばガソリン直接噴射式の内燃機関の場合に大きな意味を持つリーンバーン運転の際に、有利な方法でタンク排気弁の診断を可能にする。リーンバーン運転の際に上記の診断を行うことが出来るということによって、タンク排気弁の診断のためにリーンバーン運転を中止する必要がない。このことはリーンバーン運転の外での診断と比べて燃料の節約をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明が適用される技術的環境を示している。
【図２】図２は、本発明に基づく方法の実施例としての流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施例が図面と関連させながら説明される。
【００１９】
図１の参照記号１は、内燃機関のシリンダの燃焼室を示している。吸気弁２を通して、燃焼室への空気の流入が制御される。空気は吸入管３を通して吸入される。吸気量は、制御装置５によって制御されるスロットルバルブ４を介して調整することが出来る。制御装置５には、例えばアクセルペダル６の位置を介したドライバーのトルク要求に関する信号、回転数センサ７からのエンジン回転数ｎに関する信号、空気量計８からの吸入された空気の量ｍｌに関する信号が送り込まれる。
【００２０】
更に空気質量計（“エアマス計”）８に対する追加として或いはその代わりとして、吸入管圧力センサ８ａおよび／またはスロットルバルブ位置センサ８ｂが空気量測定のために備えられている。以下の説明では、空気量測定という概念の代わりに、充填量測定という概念も用いられる。この充填量という概念は、個々のシリンダの中の空気量を示しており、これによって個々のシリンダの充填量に係わる空気量を意味している。第一次近似では、これは、シリンダ数と回転数で割られた、従って１ストローク当たりで規格化された、内燃機関の測定された吸気量である。
【００２１】
上記の入力信号及び場合によっては、吸気温度及び冷却剤温度等の様な、内燃機関のその他のパラメータに関するその他の入力信号から、制御装置５は調節器９によるスロットルバルブ角度αの調節のための、又燃料をエンジンの燃焼室内へ送り込む燃料噴射弁１０の制御のための出力信号を形成する。更に上記の制御装置によって、点火装置１１を介した点火の開始が制御される。
【００２２】
スロットルバルブ角度α及び噴射パルス幅ｔｉは、希望するトルクの実現のための、互いに相手に合わせて調整される重要な調節量である。トルクに対して影響を与えるためのもう一つの重要な調節量は、ピストン運動に対する点火の角度位置である。
【００２３】
トルクを調節するための調節量の確定は、その限りにおいて本開示の中へ採り入れられるべき、ＤＥ１ ９８５１ ９９０の対象となっている。
【００２４】
上記の制御装置は更に、タンク排気装置１２、並びに燃焼室内での燃料／空気混合気の効率的な燃焼を達成するためのその他の機能を制御する。燃焼から生じるガス力は、ピストン１３及びクランク機構１４によってトルクへ変換される。
【００２５】
タンク排気装置１２は、対応する配管或いは接続路を介して、タンク、外気、及び内燃機関の吸入管と連絡している活性炭フィルタ１５、から成り立っており、その際吸入管への配管の中にはタンク排気弁１６が配置されている。
【００２６】
上記の活性炭フィルタ１５は、タンク５内に蒸発された燃料を蓄えている。制御装置６によってタンク排気弁１１が開弁するように制御されると、空気が周囲１７から活性炭フィルタを通して吸入され、その際に、該フィルタは蓄えられていた燃料を空気に対して引き渡す。タンク排気混合気とも或いは回収ガスとも呼ばれるこの燃料／空気混合気は、全体として内燃機関に供給される混合気の組成に影響を与える。他方、混合気中の燃料成分の決定には、吸入された空気量に適合された、燃料分配装置１０を介した燃料の分配も関与している。その際、タンク排気装置を介して吸入された燃料は、極端なケースでは燃料量全体のおよそ三分の一から二分の一の割合に対応していることがある。
【００２７】
図２は本発明に基づく方法の実施例としての流れ図を示している。
【００２８】
ステップ２．１ではタンク排気弁が開弁するように制御される。ステップ２．２は、タンク排気弁が開弁するように制御された後に、スロットルバルブを通るエネルギーの流れの変化ΔＥの確定のために用いられる。ΔＥの確定のための例が次に続いている。
【００２９】
ステップ２．３では、エネルギーの流れの変化ΔＥと前もって定められた閾値との比較が行われる。
【００３０】
閾値（閾）を越えない小さなエネルギーの流れの変化は、ステップ２．４でエラーと評価される。この評価は、例えばエラーランプの制御装置で、或いは制御装置におけるエラー通報の記憶装置で行うことも出来る。
【００３１】
それに対して、閾値（閾）を越えた十分に大きなエネルギーの流れの変化は、ステップ２．５でタンク排気弁が正しく機能していることの徴として評価される。
【００３２】
エネルギーの流れの変化は、例えば次の様にして確定することが出来、その際には先ず吸入管圧力センサを介した第一の充填量の決定と、回転数と結び付いたスロットルバルブ位置の評価を介した第二の充填量の決定とが前提とされる。
【００３３】
空気によるシリンダの充填は、与えられた回転数の時には吸入管圧力に対する空気の分圧分によって確定される。
【００３４】
その際、スロットルバルブを通って流れる、エネルギーの流れの一要素を表している空気量が、例えばアイドリング時にエンジンの負荷が同じままである場合には、安定したエンジン回転数に合わせられるように制御される。
【００３５】
測定された吸入管圧力を介した充填量の決定と並行して、スロットルバルブ位置αと回転数ｎからの充填量の決定（α、ｎ充填量決定）が行われる。
【００３６】
タンク排気弁が閉じられている場合には、両方の充填量の決定が等しくなるか或いは両方の決定の値が互いに等しく配分される。
【００３７】
続いてタンク排気弁の開弁制御が行われる。
【００３８】
正しく機能しているタンク排気弁の場合に、回収ガスは吸入管の中へ流れ込む。先ず吸入管圧力が上昇する。この上昇は充填量の決定によって確認され、そこで再び出力吸入管圧力が到達されるまで、スロットルバルブが閉弁するように制御される。これが充填量を、又これに伴って実際トルクを確定する。
【００３９】
改めて空気量或いは充填量が、αとｎから計算される。今では変化しているスロットルバルブ位置（より小さな弁開度）の故に、α、ｎ充填量決定からは変化した値が得られる。この変化は、スロットルバルブを通るエネルギーの流れの変化に比例している。
【００４０】
上記の方法に対する代わりの方法として、スロットルバルブを通るエネルギーの流れの変化を、回転数コントローラの反応から確定することも出来る。即ち、スロットルバルブを通るエネルギーの流れは、例えば、タンク排気弁を通って吸入管の中へ到る燃料／空気混合気の流れに対する回転数コントローラの反応によって変化する。スロットルバルブ位置の変化が無ければ、吸入管圧力又これに伴ってシリンダ充填量は、空気或いは燃料蒸気の流入の際に上昇するであろう。シリンダ充填量が上昇すれば、トルクの上昇の故に回転数の上昇がもたらされるであろう。これに対して回転数コントローラが、スロットルバルブを閉じるように制御することによって反応する。閉じる方向へのこの調整の量から、ステップ２．２で、エネルギーの流れの変化を確定することが出来る。
【００４１】
低下方向へのこの変化が十分に大きいことは、タンク排気弁が正しく機能していることを示している。
【００４２】
問題となるのは、アイドリング中にスロットルバルブが既に近似的に完全に閉じられているということである。その場合には、開かれたタンク排気弁からの追加の充填の結果として生じる追加のトルクは、最早スロットルバルブの再度の閉弁によって補償されることが出来ない。この場合には、追加のトルクは、例えば点火角度効率の引き下げを通じて補償される。ここで、エネルギーの流れとして確定される大きさに対する
−効率と
−スロットルバルブを通る空気量の流れと
の積の割り当てが利用される。スロットルバルブを通るエネルギーの流れは、特にスロットルバルブを通る空気量の流れと点火角度効率との積に対して比例している。
【００４３】
例えば１００％の点火角度効率は、吸入された空気量から燃料との混合の後で獲得される最大限度の燃焼エネルギーがトルクに変換されるということを意味している。
【００４４】
点火角度効率が、例えば８０％であるときには、該効率に対応して、理論的最大値の８０％がトルクに変換されるのに過ぎない。
【００４５】
このことは効率からいえば、対応するエアマスの８０％だけが１００％トルクに変換されるということと同じことである。
【００４６】
換言すれば、一方では、点火角度効率とエアマスの積に、仮想のエアマスが割り当てられる。他方では、点火角度効率との結合によって、スロットルバルブを通って流れるエアマスの流れに、燃料との混合の後で１００％エネルギー或いはトルクに変換される仮想のエアマスに対応するエネルギーの流れが割り当てられる。
【００４７】
診断の前に完全に閉じられていたスロットルバルブの場合には、この状態で流れている漏れ空気量は、１時間当たり４ｋｇとなるであろう。この空気量は、１００％の点火角度効率の場合にはトルクに変換されるであろう。
【００４８】
この結果として、点火角度効率が８０％の場合には、同じトルクが５ｋｇの空気から変換されるということになる。
【００４９】
換言すれば、２０％の点火角度効率の低下には、１ｋｇの仮想のエアマスが割り当てられる。
【００５０】
このことは、本発明に基づいて次の様に診断に利用される。
【００５１】
タンク排気弁の開弁の後の望ましくないトルク上昇は吸気量の更なる絞り込みを通じて補償することが出来ないという前提の下に、点火角度効率の引き下げを介した補償が行われる。
【００５２】
点火角度効率は制御装置の中で知られているから、エネルギーの流れの変化が確定されて診断のために利用される。
【００５３】
ガソリン直接噴射式のエンジンの成層運転の際における診断の場合には、アイドリングの際にスロットルバルブがほとんど閉じられているという問題は発生しない。
【００５４】
ガソリン直接噴射式の場合の成層運転は、高い空気過剰率でのほとんど絞りを絞られていない運転を特徴としている。
【００５５】
ここでは、スロットルバルブが約８０％まで開いている。トルクは、混合気の量を介してではなく、混合気の質、即ち燃料量を介して調節される。その際、高い空気過剰率の混合気の燃焼能力は、燃焼室内における空間的に不均質な混合気の分布によって達成される。この運転様式は成層運転とも呼ばれる。これと区別されるべき運転は、空気過剰無しの或いは低い空気過剰率での均質の混合気分布による運転である。成層運転の際に完全には開かれていないスロットルバルブは、いわゆる絞り込みの作用をし、これが絶対吸入管圧力が前もって定められた値をオーバーしないという結果をもたらす。この値の閾値についての基準は、例えば、与えられたシリンダ充填量の下で燃料量の変化によって調節することの出来る最小トルクである。そうすることによって、燃料量は、その値を割り込むと混合気が最早燃焼することが出来ないという最小値以下に下がることがない。この最小値が高い吸入管圧力の下で高いトルクと結び付いている場合には、吸入管圧力は、上述のスロットルバルブの絞り込みによって引き下げられなければならない。
【００５６】
成層運転の際の吸入管圧力に対する外部からの要求は更に、例えば排気ガス再循環やタンク排気が或る程度の圧力勾配を要求するということから生まれる。最低の吸入管圧力を生じさせるというこの要求は、最小値の選択とスロットルバルブ位置への介入とによって実現される。
【００５７】
成層運転の下では、診断は次の様に進められる。先ず、タンク排気弁の開弁の際に燃焼能力の限界が割り込まれてしまわないようにするために、一定の絞り込み、例えば、７００ｍｂａｒの吸入管圧力までの絞り込みがスロットルバルブによって調節される。
【００５８】
その後に続いて、欠陥のないタンク排気弁が開弁されると、圧力は、例えば８００ｍｂａｒへ上昇し、この圧力が吸入間圧力センサによって記録される。
【００５９】
かくして圧力上昇は、タンク排気弁に欠陥が無いことを示している。圧力上昇が大き過ぎると、絞込みが強化される。この場合には、絞り込みの強化がタンク排気弁の機能に関する尺度となる。
【００６０】
別の方法
均質運転のもとでの診断の場合には、吸入管圧力センサによる充填量の決定の代わりに、ホットフィルム・エアマスセンサによる充填量決定が行われる。
【００６１】
エネルギーの流れの変化を閾値と比較する代わりに、その変化を、システムが正しく機能している時に調節される期待値と比較することも出来る。この場合には、大き過ぎる偏差は欠陥を示している。
【図１】
2011252499.tif 000003
【図２】
2011252499.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と燃料蒸気タンクとの間のタンク排気弁の機能を試験する方法であって、
前記タンク排気弁を開く方向に制御するステップと、
前記内燃機関で発生するトルクおよびエンジン回転数のうちの少なくとも一つが一定となるように、スロットルバルブを閉じる方向に制御するステップと、
前記スロットルバルブを閉じる方向に制御する前後の、前記スロットルバルブを通して前記内燃機関に流れる空気が燃料と混合された後に燃焼されて発生する機械的エネルギーの変化量を求めるステップと、
前記機械的エネルギーの変化量を所定の閾値と比較するステップと、
前記機械的エネルギーの変化量が前記閾値を越えない場合には、前記タンク排気弁が故障していると評価するステップと、
を含むタンク排気弁の機能を試験するための方法。
【請求項２】
内燃機関と燃料蒸気タンクとの間のタンク排気弁の機能を試験する方法であって、
前記タンク排気弁を開く方向に制御するステップと、
前記内燃機関で発生するトルクおよびエンジン回転数のうちの少なくとも一つが一定となるように、点火時期を変更して熱効率の低下させるステップと、
前記点火時期を変更する前後の、スロットルバルブを通して前記内燃機関に流れる空気が燃料と混合された後に燃焼されて発生する機械的エネルギーの変化量を求めるステップと、
前記機械的エネルギーの変化量を所定の閾値と比較するステップと、
前記機械的エネルギーの変化量が前記閾値を越えない場合には、前記タンク排気弁が故障していると評価するステップと、
を含むタンク排気弁の機能を試験するための方法。
【請求項３】
前記機械的エネルギーが、前記スロットルバルブを通って流れる空気量と、この空気が燃料と混合された後に燃焼される際の効率との積として定義されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記機械的エネルギーの変化量を求めるステップが、
吸入管圧力センサの出力に基づいて、内燃機関のシリンダの充填量を表す第一の充填量の決定するステップと、
スロットルバルブの位置とエンジン回転数とに基づいて、スロットルバルブから供給される空気による充填量の要素を表す第二の充填量を決定するステップと、
第一の充填量と第二の充填量との差に基づいて前記機械的エネルギーの変化量を決定するステップと、
を含む請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の試験方法を実施するための電子制御装置。