(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着し、キャニスタと前記内燃機関の吸気管との途中に設けられた複数のパージ通路の途中にそれぞれ設けられた複数のパージ制御弁の開度を、蒸発燃料流量制御手段により内燃機関の運転状態に応じてそれぞれ個別に制御する内燃機関のための蒸発燃料制御装置において、前記複数のパージ制御弁の故障検出を行う故障検出手段を備え、
パージ制御弁の故障診断時、前記蒸発燃料流量制御手段は運転状態に応じて要求される蒸発燃料流量を一定に保持しながら、各パージ制御弁を開いている状態で開度をそれぞれ現状とは異なる開度に切り換え、
前記故障検出手段が、切り換え前後の空燃比の変化によりパージ制御弁の故障を判定することを特徴とする内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項２】
前記故障検出手段が、前記蒸発燃料流量制御手段によるパージ制御弁の開度の切り換え前後のそれぞれの空燃比を算出し空燃比の偏差が所定値以上の時にパージ制御弁の故障があると判断することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項３】
前記複数のパージ制御弁がサイズの異なるものを含み、前記蒸発燃料流量制御手段が故障診断時に、前記吸気管への蒸発燃料流量を一定に保持しながら、パージ制御弁の数及びサイズに応じて、各パージ制御弁の開度を任意に切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項４】
前記蒸発燃料流量制御手段は、各パージ制御弁の開度に差がある時にはより開き側であるパージ制御弁は閉じ側へ、逆により閉じ側のパージ制御弁は開き側になるようにそれぞれのパージ制御弁の開度を切り換えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項５】
前記蒸発燃料流量制御手段は、同じサイズの２つのパージ制御弁に対し、開度に差がある時には２つのパージ制御弁の開度を入れ替えるように開度を切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項６】
前記蒸発燃料流量制御手段は、同じサイズの２つのパージ制御弁に対し、開度が等しい時には一方の開度を所定開度分増加させ他方の開度を前記所定開度分減少させるように開度を切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項７】
前記故障検出手段が、切り換え前後の空燃比の変化方向及び切り換え後の各パージ制御弁の開度により故障パージ制御弁を特定する故障パージ制御弁判定手段を含むことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項８】
前記故障検出手段が、切り換え前後の空燃比の変化方向及び切り換え後の各パージ制御弁の開度により故障パージ制御弁を特定する故障パージ制御弁判定手段を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【請求項９】
前記故障パージ制御弁判定手段は、切り換え前後で空燃比がリッチ側になった時には切り換え後の開度の小さい方のパージ制御弁を故障と判定し、切り換え前後で空燃比がリーン側になった時には切り換え後の開度の大きい方のパージ制御弁を故障と判定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関のための蒸発燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関において燃料タンク内で発生する蒸発燃料を吸気管へ供給する蒸発燃料制御装置、特に複数のパージ制御弁を有する蒸発燃料制御装置の故障検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸発燃料を使用する自動車などの内燃機関のための蒸発燃料制御装置は、燃料タンク内で発生する燃料ガスを吸着するキャニスタと、吸着した蒸発燃料をキャニスタから吸気管へ供給するパージ通路と、パージ通路の途中に設けられ、吸気管へ供給する蒸発燃料流量を制御するパージ制御弁から構成される。
【０００３】
この蒸発燃料制御装置において、例えば下記特許文献１のものでは、大量の蒸発燃料を高い分解能で制御するために、複数のパージ通路を並列に設け、パージ通路毎にパージ制御弁を設置している。そして蒸発燃料制御装置の故障検出については、複数のパージ制御弁を単独でそれぞれ同じ開口面積に開口させた時の内燃機関の空燃比を求め、複数のパージ制御弁の相互間における空燃比の違いに基づいて前記複数のパージ制御弁における故障の有無を診断している。さらに、異常を検出した場合に、前記複数のパージ制御弁を全て閉じた状態での空燃比と、複数のパージ制御弁をそれぞれ単独で開口させた時の空燃比との偏差をそれぞれに求め、前記空燃比偏差が所定範囲にあるか否かに基づいて故障が発生しているパージ制御弁を特定している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の装置では、故障の診断及び故障しているパージ制御弁の特定時には、１つのパージ制御弁のみ所定開度まで駆動し、その他のパージ制御弁は全閉にするため、蒸発燃料流量は、最大で動作させている１つのパージ制御弁の最大開度量までしか蒸発燃料を供給できず、故障診断中は運転状態に応じて要求された蒸発燃料流量を確保できないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、蒸発燃料をキャニスタから吸気管へ供給するためのパージ通路を複数設けて、それぞれのパージ通路にパージ制御弁を設置し、各パージ制御弁の開度を個別に制御することが可能な蒸発燃料流量制御手段を備える蒸発燃料制御装置において、パージ制御弁の故障診断中においても、運転状態に応じて要求された蒸発燃料流量を確保できる内燃機関のための蒸発燃料制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタで吸着し、キャニスタと前記内燃機関の吸気管との途中に設けられた複数のパージ通路の途中にそれぞれ設けられた複数のパージ制御弁の開度を、蒸発燃料流量制御手段により内燃機関の運転状態に応じてそれぞれ個別に制御する内燃機関のための蒸発燃料制御装置において、前記複数のパージ制御弁の故障検出を行う故障検出手段を備え、パージ制御弁の故障診断時、前記蒸発燃料流量制御手段は運転状態に応じて要求される蒸発燃料流量を一定に保持しながら、各パージ制御弁を開いている状態で開度をそれぞれ現状とは異なる開度に切り換え、前記故障検出手段が、切り換え前後の空燃比の変化によりパージ制御弁の故障を判定することを特徴とする内燃機関のための蒸発燃料制御装置にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、パージ制御弁の故障診断中においても、運転状態に応じて要求された蒸発燃料流量を確保できる内燃機関のための蒸発燃料制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態による内燃機関のための蒸発燃料制御装置の構成図である。なお、この実施の形態では２つの同サイズのパージ制御弁を使用した場合について説明しているが、２つ以上の異なるサイズのパージ制御弁を用いた実施の形態においても適用可能である。
【００１０】
図１において、エアクリーナ１を介して吸入された空気は、スロットルバルブ２及びサージタンク３を有する吸気管４を経由して内燃機関の各気筒５に吸入される。また、吸気管４にはインジェクタ６が設けられており、インジェクタ６は電子制御ユニット(以下、ＥＣＵという)７で運転状態に応じた燃料噴射量を算出し、算出された所定の燃料量を吸気管４内に噴射する。
【００１１】
蒸発燃料制御装置は、燃料タンク８と、キャニスタ９と、キャニスタ９と吸気管４との間を連通する２つの通路に分岐されたパージ通路１３(１３ａ，１３ｂ)にそれぞれ設けられたパージ制御弁１０ａ，１０ｂと、パージ制御弁１０ａ，１０ｂを開閉制御することによりキャニスタ９から吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量を制御する蒸発燃料流量制御手段(ＥＣＵ７に含まれる)とにより構成される。
【００１２】
キャニスタ９は、吸着体としての活性炭を備えており、燃料タンク８にて発生した蒸発燃料を吸着する。また、キャニスタ９は大気口１１を備えている。
【００１３】
また、ＥＣＵ７内の蒸発燃料流量制御手段は、運転状態に応じて要求される蒸発燃料量により、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度をそれぞれ個別に制御(開度はデューティ制御)する。このとき吸気管４内の負圧により、大気口１１から導入された空気がキャニスタ９内の活性炭を通過することで活性炭に吸着されていた蒸発燃料を含み、その蒸発燃料を含む空気が吸気管４内へ吸入される。
【００１４】
さらに、この蒸発燃料流量制御手段は、パージ制御弁の故障診断時においては吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量を一定に保持した状態で、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの現在の開度を比較し、パージ制御弁１０ａ，１０ｂが同じ開度である場合は、パージ制御弁１０ａの開度を開き側へ、パージ制御弁１０ｂの開度を閉じ側へ切り換える。一方で、パージ制御弁１０ａ，１０ｂが異なる開度である場合は、現在の目標開度が他方より開き側であるパージ制御弁は閉じ側へ、逆に現在の目標開度が他方より閉じ側であるパージ制御弁は開き側となるように、それぞれのパージ制御弁の開度を切り換える。
【００１５】
なお、この実施の形態では現在のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが同じである場合に、パージ制御弁１０ａを開き側、１０ｂを閉じ側へ制御しているが、蒸発燃料流量を一定に保持することが目的であり、１０ａを閉じ側、１０ｂを開き側へ制御しても良い。
【００１６】
ＥＣＵ７はＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにより構成され、Ｏ２センサ(空燃比センサ)１２等の各種センサからの様々な運転状態に関する信号入力を受け、それらの情報に基づいてインジェクタ６やパージ制御弁１０ａ，１０ｂ等の各種制御を行う。
【００１７】
このＥＣＵ７は、上記蒸発燃料流量制御手段を有しており、故障診断時における蒸発燃料流量を一定に保持した状態で、２つのパージ制御弁の開度を切り換え制御する。同様にＥＣＵ７で構成される故障検出手段は、切り換え前と切り換え後のそれぞれの空燃比を記憶し、この切り換え前後の空燃比の偏差が所定値以内の場合は正常判定とする。そして、所定値を超えている場合に切り換え前後の空燃比の変化の方向と、切り換え後の各パージ制御弁の開度により故障パージ制御弁を判定する故障パージ制御弁判定手段を含む。
【００１８】
上記故障パージ制御弁判定手段にて参照している空燃比は、排気中の酸素濃度に応じて、リーン／リッチを示す信号を出力するＯ２センサ１２からＥＣＵ７へ入力される信号により算出している。
【００１９】
以下、図２のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの実施の形態による蒸発燃料制御装置における故障検出手段について説明する。図２は２つの同じサイズのパージ制御弁１０ａ，１０ｂを備える蒸発燃料制御装置の故障診断(検出)動作に関するフローチャートである。Ｓ１０４が蒸発燃料流量制御手段を構成し、Ｓ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５〜Ｓ１０６が故障検出手段を構成し、故障検出手段中、Ｓ１０６が故障パージ制御弁判定手段を構成する。
【００２０】
なお、この実施の形態以外にも、３つ以上のパージ制御弁がある場合は、下記図２の蒸発燃料制御装置の故障診断を任意の２つのパージ制御弁について実施し、残りのパージ制御についても同様に下記図２の蒸発燃料制御装置の故障診断を実施すれば良い。さらに、サイズが異なるパージ制御弁の場合は、現在の蒸発燃料流量を一定に保持できるように、蒸発燃料流量制御手段での各パージ制御弁の開度量(開度比)を調整することで可能である。
【００２１】
図２において、まず現在の内燃機関の運転状態が定常状態であるか否かを判定し(ステップＳ１０１)、定常状態と判定すれば故障診断を実行し、定常状態でなければ、蒸発燃料制御装置の故障診断を終了する。
【００２２】
定常状態である場合に、パージ通路１３のパージ制御弁１０ａ、１０ｂの現在の開度により、蒸発燃料制御装置が現在パージ制御を行っているかどうかを判定する(ステップＳ１０２)。パージ制御弁１０ａ，１０ｂの両方もしくは、どちらかが開いており、現在パージ制御が行われている場合は故障診断を実行し、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの両方共が全閉で、現在パージ制御が行われていない場合は蒸発燃料制御装置の故障診断を終了する。
【００２３】
パージ制御が行われている場合は、定常状態でパージ制御を行っている現在の空燃比Ａ／ＦをＥＣＵ７内のＲＡＭであるＡＦＲＡＭへ記憶する(ステップＳ１０３)。
【００２４】
次に、蒸発燃料制御装置の故障診断のために、現在の定常状態において要求される、吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量を一定に保持した状態で(保持しながら)、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度を切り換える(ステップＳ１０４)。
【００２５】
次に、ステップＳ１０３にて記憶した空燃比ＡＦＲＡＭと、蒸発燃料制御装置の故障診断のために、ステップＳ１０４にてパージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度を切り換えた現在の空燃比の偏差を求める(ステップＳ１０５)。そしてこの偏差の絶対値が所定値以上となった場合には、パージ制御弁１０ａ，１０ｂのいずれかが故障しているものと判定し、ステップＳ１０６へ移行し故障パージ制御弁判定を行い(ステップＳ１０６)、一方で、偏差の絶対値が所定値未満の場合は、パージ制御弁１０ａ，１０ｂとも正常と判定し(ステップＳ１０７)、蒸発燃料制御装置の故障診断を終了する。
【００２６】
パージ制御弁１０ａ，１０ｂのいずれかが故障しているものと判定された場合には、ステップＳ１０３にて記憶した空燃比ＡＦＲＡＭと、ステップＳ１０４にてパージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度を切り換えた現在の空燃比との偏差により、切り換え後の空燃比が、切り換え前に比べてリーン／リッチのどちらになっているかを判定する。さらに、ステップＳ１０４にて切り換えた後のパージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度により、故障しているパージ制御弁を特定する(ステップＳ１０６)。
【００２７】
次に、図３、図４を参照しながら、図２内の各処理ステップ中のＳ１０４での蒸発燃料流量制御手段、Ｓ１０６での故障パージ制御弁判定手段について詳細に説明する。
【００２８】
図３は、図２で説明した蒸発燃料制御装置の故障診断時にステップＳ１０４にて行われる蒸発燃料流量制御手段による動作についての詳細なフローチャートである。故障診断時以外は、運転状態に応じて要求される吸気管４へ供給する蒸発燃料流量を制御するために、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度を制御している。蒸発燃料制御装置の故障診断時においては、現在の蒸発燃料流量を一定に保持した状態で、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度をそれぞれ現在の開度とは異なる開度に切り換える。
【００２９】
まず、現在のパージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度が同じかどうかを判定する(ステップＳ１０４１)。現在のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが同開度の場合はステップＳ１０４２へ、一方で、現在のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが異なる開度である場合はステップＳ１０４３へ、それぞれ移行する。
【００３０】
現在のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが同開度の場合は、現在の蒸発燃料流量を一定に保持した状態で、パージ制御弁１０ａ，１０ｂそれぞれの開度を切り換える制御を行う(ステップＳ１０４２)。ステップＳ１０４２では、切り換え前のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが同一開度であるため、パージ制御弁１０ａを開き側へ、パージ制御弁１０ｂを閉じ側へ切り換える。パージ制御弁１０ａ，１０ｂの合計開度が切り換え前と切り換え後で同一となるように、パージ制御弁１０ａの切り換え後の開度を、「切り換え前の開度＋α」(αは任意の所定値とする)とし、パージ制御弁１０ｂの切り換え後の開度を、「切り換え前の開度−α」とする。
【００３１】
一方、現在のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが異なる開度である場合は、現在の蒸発燃料流量を一定に保持した状態で、パージ制御弁１０ａ，１０ｂそれぞれの開度を切り換える制御を行う(ステップＳ１０４３)。ステップＳ１０４３では、切り換え前のパージ制御弁１０ａ，１０ｂが異なる開度であるため、切り換え後のパージ制御弁１０ａは、切り換え前のパージ制御弁１０ｂの開度に、切り換え後のパージ制御弁１０ｂは、切り換え前のパージ制御弁１０ａの開度となるように制御する。
【００３２】
図４は、図２で説明した蒸発燃料制御装置の故障診断時にステップＳ１０６にて行われる故障パージ制御弁判定手段の動作についての詳細なフローチャートである。故障パージ制御弁判定手段は、図２のステップＳ１０５にて、パージ制御弁１０ａ，１０ｂの切り換え前後における空燃比の偏差の絶対値が所定値以上で、パージ制御弁１０ａ，１０ｂのいずれかが故障しているものと判断した場合に行われる、故障パージ弁を特定するための手段である。
【００３３】
まず、図２のステップＳ１０４にてパージ制御弁１０ａ，１０ｂの開度を切り換えた後の現在の空燃比が、図２のステップＳ１０３にて記憶したパージ制御弁１０ａ，１０ｂを切り換える前の空燃比ＡＦＲＡＭを基準として、リッチ側もしくはリーン側のどちら側へ変化しているか判定する(ステップＳ１０６１)。リッチ側となっている場合は、ステップＳ１０６２、Ｓ１０６３へ移行し、リーン側となっている場合はステップＳ１０６４、Ｓ１０６５へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１０６２、Ｓ１０６３は、パージ制御弁１０ａ，１０ｂを切り換えた後の現在の空燃比が切り換える前を基準として、リッチとなった場合における、故障パージ制御弁特定処理である。パージ制御弁１０ａ，１０ｂそれぞれの現在の開度を比較し、パージ制御弁１０ａの開度がパージ制御弁１０ｂより大きい場合は(ステップＳ１０６２)、パージ制御弁の切り換え前後で蒸発燃料流量が一定となるように、パージ制御弁１０ａを開き側、パージ制御弁１０ｂを閉じ側へ切り換えた後の現在の空燃比がリッチとなっていることから、閉じ側へ開度を切り換えたパージ制御弁１０ｂが、設定した開度まで閉じていないために、吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量が増加していると判断し、パージ制御弁１０ｂが故障しているものと判定する(ステップＳ１０６２ａ)。
【００３５】
逆に、パージ制御弁１０ｂの開度がパージ制御弁１０ａより大きい場合は(ステップＳ１０６３)、パージ制御弁１０ｂを開き側、パージ制御弁１０ａを閉じ側へ切り換えた後の現在の空燃比がリッチとなっていることから、閉じ側へ開度を切り換えたパージ制御弁１０ａが、設定した開度まで閉じていないために、吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量が増加していると判断し、パージ制御弁１０ａが故障していると判定する(ステップＳ１０６３ａ)。
【００３６】
ステップＳ１０６４，Ｓ１０６５では、パージ制御弁１０ａ，１０ｂを切り換えた後の現在の空燃比が切り換える前を基準として、リーンとなった場合における、故障パージ制御弁特定処理である。パージ制御弁１０ａ，１０ｂそれぞれの現在の開度を比較し、パージ制御弁１０ａの開度がパージ制御弁１０ｂより大きい場合は(ステップＳ１０６４)、パージ制御弁の切り換え前後で蒸発燃料流量が一定となるように、パージ制御弁１０ａを開き側、パージ制御弁１０ｂを閉じ側へ切り換えた後の現在の空燃比がリーンとなっていることから、開き側へ開度を切り換えたパージ制御弁１０ａが設定した開度まで開いていないために、吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量が減少していると判断し、パージ制御弁１０ａが故障しているものと判定する(ステップＳ１０６４ａ)。
【００３７】
逆に、パージ制御弁１０ｂの開度がパージ制御弁１０ａより大きい場合は(ステップＳ１０６５)、パージ制御弁の切り換え前後で蒸発燃料流量が一定となるように、パージ制御弁１０ｂを開き側、パージ制御弁１０ａを閉じ側へ切り換えた後の現在の空燃比がリーンとなっていることから、開き側へ開度を切り換えたパージ制御弁１０ｂが設定した開度まで開いていないために、吸気管４へ吸入される蒸発燃料流量が減少していると判断し、パージ制御弁１０ｂが故障しているものと判定する(ステップＳ１０６５ａ)。
【００３８】
以上のように、この発明によれば、内燃機関に燃料を供給する燃料タンクと、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタと、キャニスタと内燃機関の吸気管との途中に設けられた複数のパージ通路と、パージ通路の途中にそれぞれ設けられた複数のパージ制御弁と、運転状態に応じて前記パージ制御弁の開度をそれぞれ個別に制御する蒸発燃料流量制御手段とを備える蒸発燃料制御装置の故障検出手段において、故障診断時の運転状態に応じて要求される蒸発燃料流量を一定に保持しながら、各パージ制御弁の開度をそれぞれ現状とは異なる開度に切り換える蒸発燃料流量制御手段と、切り換え前後のそれぞれの空燃比を算出し、その空燃比の変化の方向と、切り換え後の各パージ制御弁の開度により故障パージ制御弁を特定する故障パージ制御弁判定手段を含む故障検出手段を備えることで、パージ弁の故障診断中においても、運転状態に応じて要求された蒸発燃料流量を確保することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施の形態による内燃機関のための蒸発燃料制御装置の構成図である。
【図２】この発明の一実施の形態による蒸発燃料制御装置の故障診断(検出)動作のフローチャートである。
【図３】図２の蒸発燃料流量制御手段でのより詳細な動作を示すフローチャートである。
【図４】図２の故障パージ制御弁判定手段でのより詳細な動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１  エアクリーナ、２  スロットルバルブ、３  サージタンク、４  吸気管、
５  気筒、６  インジェクタ、７  ＥＣＵ、８  燃料タンク、９  キャニスタ、１０ａ，１０ｂ  パージ制御弁、１１  大気口、１２  Ｏ２センサ(空燃比センサ)、１３，１３ａ，１３ｂ  パージ通路。
【図１】
0004629711.tif 000002
【図２】
0004629711.tif 000003
【図３】
0004629711.tif 000004
【図４】
0004629711.tif 000005