(57)【要約】【課題】蒸発燃料処理装置のリーク診断において、燃料の蒸発に影響されてリーク診断の精度が低下することを回避する。【解決手段】診断区間を閉塞して加圧したときの圧力変化のカーブと、リークが無いときの基準圧力変化カーブとの差分を演算し、該差分を正規化する。前記正規化した差分の時間的変化カーブが、燃料の揮発性のみが異なる場合に示すカーブに一致しない場合は、リーク発生を一次判定する。リーク発生を判定したときには、リークが有るときの基準圧力変化カーブを用いることで、揮発性のみが異なる場合のカーブに一致する差分カーブを得る。そして、揮発性のみが異なる場合のカーブに一致する差分カーブについて、その正規化前後のレンジの変化率から揮発性を推定し、該揮発性に基づいて、圧力変化量に基づくリーク診断で用いる閾値を設定する。【選択図】  図２
2005002808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内を含む診断対象区間におけるリーク診断を行なう蒸発燃料処理装置のリーク診断装置であって、
前記診断対象区間を閉塞して加圧又は減圧したときの圧力の時間的変化と、予め記憶された基準の時間的変化との差分を演算すると共に、前記差分を正規化し、該正規化した差分の時間的変化カーブが、所定カーブに一致するか否かに基づいてリークの有無を診断する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】
燃料タンク内を含む診断対象区間におけるリーク診断を行なう蒸発燃料処理装置のリーク診断装置であって、
前記診断対象区間を閉塞して加圧又は減圧したときの圧力の時間的変化と、予め記憶された基準の時間的変化との差分を演算すると共に、前記差分を正規化し、該正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致するときの前記正規化前後の差分のレンジ変化率に基づいて燃料の揮発性を判定し、
前記加圧又は減圧による圧力変化に基づくリーク診断における閾値を、前記判定した揮発性に基づいて補正する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】
前記基準の時間的変化として、所定の揮発性の燃料に対応するリークが無いときの圧力の時間的変化とリークが有るときの圧力の時間的変化とを備え、これら２つの基準の時間的変化に基づき演算される前記正規化した差分の時間的変化カーブのうち、前記所定カーブに一致する時間的変化カーブに基づいて燃料性状を判定することを特徴とする請求項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、内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクにて発生する燃料蒸気を捕集して処理する蒸発燃料処理装置におけるリークを診断する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸発燃料処理装置のリーク診断装置としては、特許文献１に開示されるようなものがあった。
【０００３】
このものは、診断対象とする閉塞区間に機関の吸気管負圧を導入して減圧し、このときの圧力変化量に基づいてリークの有無を診断する構成である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３４３９２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、診断対象区間に燃料タンク内が含まれる場合、燃料の蒸発が診断対象区間の圧力に大きく影響し、リーク診断の精度を低下させる要因になっていた。
【０００６】
また、使用燃料の揮発性が変化するために、前記燃料蒸発の影響を排除して診断させることが困難であるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料の蒸発に影響されてリーク診断の精度が低下することを回避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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、燃料タンク内を含む診断対象区間を閉塞して加圧又は減圧したときの圧力の時間的変化と、予め記憶された基準の時間的変化との差分を演算すると共に、前記差分を正規化し、該正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致するか否かに基づいてリークの有無を診断する構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、前記正規化した差分の時間的変化カーブは、差分を求めた両圧力カーブにおいて燃料の揮発性のみが異なる場合には、略一定のカーブを示すのに対し、リークの有無が異なると、前記揮発性のみが異なる場合とは明確に異なる形状のカーブを示すようになるので、正規化した差分の時間的変化カーブが、揮発性の違いのみを示すパターンであるか、リークの有無の違いを示すパターンであるかによって、リークが発生したか否かを診断する。
【０００９】
従って、燃料蒸気の影響を排除して、圧力変化がリーク状態を示すか否かを判断でき、リークを精度良く診断できる。
請求項２記載の発明は、燃料タンク内を含む診断対象区間を閉塞して加圧又は減圧したときの圧力の時間的変化と、予め記憶された基準の時間的変化との差分を演算すると共に、前記差分を正規化し、該正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致するときの前記正規化前後の差分のレンジ変化率に基づいて燃料の揮発性を判定し、前記加圧又は減圧による圧力変化に基づくリーク診断における閾値を、前記判定した揮発性に基づいて補正する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致し、基準の時間的変化の状態に対して燃料の揮発性のみが異なると判断されるときに、正規化前後の差分のレンジ変化率、即ち、基準の時間的変化に対する圧力レベルの相違に基づいて、燃料の揮発性を判定する。
【００１１】
そして、圧力変化に基づくリーク診断に用いる閾値を、燃料の揮発性に応じて補正することで、燃料の蒸発による圧力変化を見込んだリーク診断を行なわせる。
【００１２】
従って、燃料の揮発性を精度良くかつ容易に推定できると共に、診断区間の圧力変化に基づくリーク診断を精度良く行なわせることができる。
請求項３記載の発明は、前記基準の時間的変化として、所定の揮発性の燃料に対応するリークが無いときの圧力の時間的変化とリークが有るときの圧力の時間的変化とを備え、これら２つの基準の時間的変化に基づき演算される前記正規化した差分の時間的変化カーブのうち、前記所定カーブに一致する時間的変化カーブに基づいて燃料性状を判定する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、前記基準の時間的変化として、所定の揮発性の燃料に対応するリークが無いときの圧力の時間的変化とリークが有るときの圧力の時間的変化とを備えるから、実際にリークが無い場合には、リークが無いときに対応する基準の時間的変化に基づいて差分を演算させることで、揮発性のみの違いによる差分の特性を示す所定カーブに一致する時間的変化カーブが得られ、逆に、リークが発生している場合には、リークが有るときに対応する基準の時間的変化に基づいて差分を演算させることで、揮発性のみの違いによる差分の特性を示す所定カーブに一致する時間的変化カーブが得られる。
【００１４】
従って、リークの有無に関わらずに、燃料性状の判定が可能となり、前記差分の時間的変化からリークの発生が疑われるときでも、燃料の揮発性を考慮したより正確でリーク穴径の判定も可能な診断を行なわせることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は実施形態における内燃機関のシステム構成図である。
【００１６】
この図１において、内燃機関１は、図示省略した車両に搭載されるガソリン機関である。
前記内燃機関１の吸気系には、スロットル弁２が設けられていて、これにより機関１の吸入空気量が制御される。
【００１７】
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、気筒毎に電磁式の燃料噴射弁４が設けられている。
前記燃料噴射弁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噴射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。
【００１８】
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。
前記キャニスタ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。
【００１９】
また、前記キャニスタ７には、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。
前記パージ通路１０は、常閉型のパージ制御弁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。
【００２０】
前記パージ制御弁１１は、前記コントロールユニット２０から出力されるパージ制御信号により開弁するようになっている。
従って、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、ここに吸着捕集される。
【００２１】
そして、機関１の運転中に所定のパージ許可条件が成立すると、パージ制御弁１１が開制御され、これにより機関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る。
【００２２】
そして、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、その後、機関１の燃焼室内で燃焼処理される。
係る蒸発燃料処理装置のリーク診断を行なうために、キャニスタ７の新気導入口９側に、電動式エアポンプ１３が設けられる。
【００２３】
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の吐出口とに選択的に接続する電磁式の切換弁１４が設けられる。
尚、前記切換弁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】
また、前記大気開放口１２と前記エアポンプ１３の吸込口とに共通のエアフィルター１７が設けられている。
前記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するクランク角センサ２１、機関１の吸入空気量を計測するエアフローメータ２２、車速を検出する車速センサ２３、燃料タンク内５の圧力を検出する圧力センサ２４、燃料タンク５内の燃料残量を検出するタンク残量センサ（燃料計）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。
【００２７】
更に、コントロールユニット２０は、図２のフローチャートに示すようにして、蒸発燃料処理装置のリーク診断を行う。
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、所定の診断条件が成立しているか否かを判断し、診断条件が成立していれば、ステップＳ２へ進む。
【００２８】
ステップＳ２では、前記キャニスタ７の新気導入口９を大気解放させて、燃料タンク５内の圧力を大気圧に初期設定する。
ステップＳ３では、前記パージ制御弁１１及び前記キャニスタ７の新気導入口９を閉じることで、パージ制御弁１１〜キャニスタ７〜燃料タンク５の診断対象区間を閉塞し、前記エアポンプ１３による所定時間の加圧を開始させる。
【００２９】
ステップＳ４では、前記加圧開始後の所定時間内において、タンク内圧力を所定微小時間毎にサンプリングして記憶する。
ステップＳ５では、前記ステップＳ４での記憶結果に基づくタンク内圧力の時間的変化カーブと、予め記憶されている基準圧力値カーブ（基準の時間的変化カーブ）との差分を演算し、かつ、前記差分のレンジ（変化幅）を一定にする正規化を行なう。
【００３０】
前記基準圧力値カーブは、基準の揮発性を示す燃料を使用し、かつ、リークがない場合の圧力上昇カーブを示すものである。
ステップＳ６では、前記正規化された差分の時間的変化カーブと、予め記憶された基準蒸気圧差カーブＣ１との近似度合いを算出する。
【００３１】
具体的には、前記正規化された差分の時間的変化カーブを、逐次同定によって数式化したときの係数と、前記基準蒸気圧差カーブＣ１を示す数式の係数とを対比して、近似度合いを判断することができる。
【００３２】
また、前記正規化された差分の時間的変化カーブと基準蒸気圧差カーブＣ１との相関係数を評価することで、近似度合いを判断することができる。
更に、前記正規化された差分の時間的変化カーブの曲率と、基準蒸気圧差カーブの曲率とを対比して、近似度合いを判断することができる。
【００３３】
ここで、前記基準蒸気圧差カーブＣ１は、図３に示す特性であり、タンク内圧力の時間的変化カーブを得た条件と、基準圧力値カーブを得た条件とで、燃料の揮発性のみが異なる場合には、前記正規化された差分の時間的変化カーブは、前記基準蒸気圧差分カーブＣ１上に全て乗ることになる。
【００３４】
即ち、燃料の揮発性が変化することで、図４に示すように、燃料の蒸発に影響されて圧力値のカーブは変化することになるが、リークについて同じ条件であると、これら揮発性が異なるもの同士の差分を正規化すると、前記図３に示すような基準蒸気圧差カーブＣ１に略一致するカーブとなる。
【００３５】
前記揮発性が異なるもの同士の差分は、加圧開始から急激に増大するものの、時間経過に伴って差分の拡大が収束する傾向を示すため、前記基準蒸気圧差カーブＣ１は、加圧開始時から急激に増大し、最大レンジ付近にまで到達すると、その後は横ばいか若しくは僅かに減少傾向を示すカーブとなる。
【００３６】
一方、リークの有無による圧力値のカーブの変化は、図５に示すように、揮発性のみが異なる場合の変化（図４参照）とは、明らかに違う特性を示し、リーク無しの状態に対応する基準圧力値カーブと、リーク発生時に検出されたタンク内圧力の時間的変化カーブとの差分は、正規化すると、図３に示すリーク差カーブＣ２に一致するようになる。
【００３７】
前記リークの有無が異なるもの同士の圧力カーブの差分は、時間経過に伴って増大する傾向を示すので、前記リーク差カーブＣ２は、略一定の傾きを示す線となる。
【００３８】
本実施形態では、基準圧力値カーブがリーク無しの状態に適合されているので、係る基準圧力値カーブと実際のタンク内圧力の時間的変化カーブとの差分を正規化したときに、図３に示す基準蒸気圧差カーブＣ１に一致すれば、前記差分は、リークによるものではなく燃料の揮発性の差のみで生じたものと判断できる。
【００３９】
一方、基準圧力値カーブと実際のタンク内圧力の時間的変化カーブとの差分を正規化したときに、図３に示すリーク差カーブＣ２に一致すれば、前記差分は、リーク分を含むものと判断でき、以って、リークの発生が推定される。
【００４０】
そこで、ステップＳ７では、前記正規化された差分の時間的変化カーブが、前記基準蒸気圧差カーブＣ１に略一致しているか否かを判定する。
そして、前記正規化された差分の時間的変化カーブが、前記基準蒸気圧差カーブＣ１に略一致する場合には、圧力変化カーブからは、リークの発生が認められないと判断する。
【００４１】
一方、前記正規化された差分の時間的変化カーブが、前記基準蒸気圧差カーブＣ１とは異なり、リーク差カーブＣ２により近い場合には、リークの発生があるものと推定し、ステップＳ８へ進んで、リーク発生の一次判定を下す。
【００４２】
ステップＳ８で、リーク発生を判定した場合には、次にステップＳ９へ進んで、前記ステップＳ４での記憶結果に基づくタンク内圧力の時間的変化カーブと、予め記憶されているリーク発生時用の基準圧力値カーブとの差分を演算して、該差分を正規化する。
【００４３】
前記ステップＳ９で正規化される差分は、リーク発生状態同士の差分であって、揮発性の違いのみによって生じるものであるから、図３の基準蒸気圧差カーブＣ１にのることになる。
【００４４】
ステップＳ１０では、図３の基準蒸気圧差カーブＣ１に一致する差分カーブを正規化したときの正規化前後におけるレンジの変化率を演算し、該変化率を燃料の揮発性を示すデータとして記憶する。
【００４５】
前記レンジの変化率は、基準圧力値カーブが対応する燃料の揮発性と、実際の燃料の揮発性との違いを示すデータである。
基準蒸気圧差カーブＣ１に一致する差分カーブは、基準圧力値カーブを得た条件に対して燃料の揮発性のみが異なる圧力値カーブに基づくものであるから、リークに影響されることなく、燃料の揮発性のみの違いによる圧力差を判定でき、以って、燃料の揮発性を精度良く判定できる。
【００４６】
ステップＳ１１では、加圧による圧力上昇量及び／又は加圧停止後の圧力下降量に基づくリーク診断における閾値を、前記揮発性に応じて設定する。
ステップＳ１２では、前記揮発性に応じて設定された閾値を用いたリーク診断を行なう。
【００４７】
前記ステップＳ７による判別で、リークの有無が判定されているが、燃料の揮発性を加味したより信頼性が高く精度の高い診断を、ステップＳ１２で行なわせるものであり、最終的には、ステップＳ１２での診断結果を優先する。
【００４８】
具体的には、例えば図６のフローチャートに示すようにしてリーク診断を行なう。
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、前記加圧開始から所定時間における圧力上昇量Ａが閾値ａ以下であったか否かを診断する。
【００４９】
前記圧力上昇量Ａが閾値ａ以下であれば、ステップＳ２２へ進んで、大径リーク穴有りを判定する。
一方、前記圧力上昇量が閾値ａを超える場合には、ステップＳ２３へ進み、前記圧力上昇量Ａが閾値ｂ（＞閾値ａ）を超え、かつ、加圧停止後の圧力を閉じ込めた状態での所定時間における圧力降下量Ｂが閾値ｃ未満であるか否かを判別する。
【００５０】
尚、前記閾値ａ，ｂ，ｃは、燃料の揮発性に応じて設定された値であり、燃料の蒸発による圧力変化を加味した診断が行なえ、使用する燃料の揮発性が変化しても、精度良くリークを診断できる。
【００５１】
圧力上昇量Ａ＞閾値ｂ、かつ、圧力降下量Ｂ＜閾値ｃであれば、ステップＳ２４へ進んで、リーク穴無しを判定し、圧力上昇量Ａ＞閾値ｂ、かつ、圧力降下量Ｂ＜閾値ｃでない場合には、ステップＳ２５へ進んで、小径リーク穴有りを判定する。
【００５２】
尚、上記実施形態では、診断対象区間を加圧したときの圧力変化と基準圧力値カーブとの差分から、燃料性状を判定させ、また、リーク診断を行なわせる構成としたが、診断対象区間を機関の吸気管負圧で減圧したときの圧力変化と基準圧力値カーブとの差分から、燃料性状を判定させ、また、リーク診断を行なわせる構成とすることができる。
【００５３】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３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において、
前記正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致するか否かを、前記正規化された差分の時間的変化カーブを数式化したときの係数と、前記所定カーブを示す数式の係数とを対比して判断することを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
【００５４】
かかる構成によると、前記正規化した差分の時間的変化カーブを示す数式の係数と、所定カーブを示す数式の係数とを比較することで、所定カーブに一致するか否かを精度良く判断できる。
（ロ）請求項１〜３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において、
前記正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致するか否かを、前記正規化された差分の時間的変化カーブの曲率と、前記所定カーブの曲率とを対比して判断することを特徴とする蒸発燃料処理装置のリーク診断装置。
【００５５】
かかる構成によると、前記正規化した差分の時間的変化カーブの曲率と、所定カーブの曲率とを比較することで、所定カーブに一致するか否かを簡便に判断できる。
（ハ）燃料タンク内を含む空間を閉塞して加圧又は減圧したときの圧力の時間的変化と、予め記憶された基準の時間的変化との差分を演算すると共に、前記差分を正規化し、該正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致するときの前記正規化前後の差分のレンジ変化率に基づいて燃料の揮発性を判定することを特徴とする燃料性状判定装置。
【００５６】
かかる構成によると、正規化した差分の時間的変化カーブが所定カーブに一致し、基準の時間的変化の状態に対して燃料の揮発性のみが異なると判断されるときに、正規化前後の差分のレンジ変化率、即ち、基準の時間的変化に対する圧力レベルの相違に基づいて燃料の揮発性を判定する。
【００５７】
従って、燃料の揮発性を精度良くかつ容易に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における機関のシステム構成図。
【図２】実施の形態におけるリーク診断のメインルーチンを示すフローチャート。
【図３】揮発性の条件が異なる圧力カーブの差分、及び、リークの有無が異なる圧力カーブの差分の特性を示す線図。
【図４】揮発性の条件の違いによる圧力変化の違いを示す線図。
【図５】リークの有無による圧力変化の違いを示す線図。
【図６】揮発性に応じて設定される閾値を用いたリーク診断の例を示すフローチャート。
【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，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…車速センサ，２４…圧力センサ，２５…タンク残量センサ
【図１】
2005002808.tif 000003
【図２】
2005002808.tif 000004
【図３】
2005002808.tif 000005
【図４】
2005002808.tif 000006
【図５】
2005002808.tif 000007
【図６】
2005002808.tif 000008