(57)【要約】【課題】  車両の運転状態の如何によらずに燃料の蒸発に関する性状を検出し、もって燃料の蒸発性状によってエバポパージシステムの故障を精度らく検出することを可能にする。【解決手段】  燃料タンク内の圧力の圧力検出結果より蒸気発生量測定手段２０３によって蒸気発生量を測定し、燃料タンク内の燃料液面の変動を検出する液面揺れレベル判定手段２０１による燃料液面の変動の検出結果から蒸気発生量推定手段２０２によって蒸気発生量を推定し、蒸発量推定値と蒸発量測定値から燃料性状判定手段２０６によって燃料性状を判定する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された燃料タンクの燃料性状を判定する燃料性状判定装置において、
揮発性の燃料を貯蔵する燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記燃料タンクの燃料液面の変動を検出する液面変動検出手段と、
前記圧力検出手段による圧力検出結果と前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から前記燃料タンク内の燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
を有することを特徴とする車両の燃料性状判定装置。
【請求項２】
前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から燃料の蒸発量を推定する蒸気発生量推定手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果から燃料の蒸発量を測定する蒸気発生量測定手段とを有し、前記燃料性状判定手段は、前記蒸気発生量推定手段による蒸発量推定値と前記蒸気発生量測定手段による蒸発量測定値から燃料性状を判定することを特徴とする請求項１記載の車両の燃料性状判定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両の燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料系のリークの有無を診断することを特徴とするリーク診断装置。
【請求項４】
リークの有無診断を車両運転の終了のタイミングで行うことを特徴とする請求項３記載のリーク診断装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の車両の燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の燃料性状判定装置およびリーク診断装置、エンジン制御装置に関し、特に燃料タンク内に発生する蒸発燃料の挙動により燃料性状の判定を行う燃料性状判定装置およびリーク診断装置、エンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される燃料タンクのエバポパージシステムの故障診断装置として、サンプリング様態をもってサンプリングしたエバポ通路の２つの内圧値の差分が所定値以上であり、かつ、エバポ通路の内圧値の変化度合いが所定値以上であることによって燃料液面の揺れに起因するエバポ経路の内圧変動を検出し、内圧変動の発生検出回数が所定回数以上となると、エバポパージシステムの故障を検出する診断の実行を禁止するエバポパージシステムの故障診断装置がある（例えば、特許文献１）。
上述のエバポパージシステムの故障診断装置は、内圧変動が生じる原因として、燃料液面の揺れが発生したときに、燃料の蒸発が促進され、もって該内圧が変動するとしている。
【０００３】
しかしながら、液面の揺れは、車両に加速度が発生したときに生じるものであり、その発生は能動的に制御できるものではない。したがってこのような従来のエバポパージシステムの故障診断装置では、車両の運転状態によっては、エバポパージシステムの故障を検出する診断を正しく実行することができない。
【特許文献１】特開２００１−１２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、燃料の蒸発に関する性状を検出し、燃料の蒸発性状によってリーク診断し、該診断に基づきエンジン制御（燃料供給制御）を精度よく行う装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による車両の燃料性状判定装置は、車両に搭載された燃料タンクの燃料性状を判定する燃料性状判定装置において、揮発性の燃料を貯蔵する燃料タンク内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃料タンクの燃料液面の変動を検出する液面変動検出手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果と前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から前記燃料タンク内の燃料性状を判定する燃料性状判定手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明による車両の燃料性状判定装置は、車両の燃料性状判定装置前記液面変動検出手段による燃料液面の変動の検出結果から燃料の蒸発量を推定する蒸気発生量推定手段と、前記圧力検出手段による圧力検出結果から燃料の蒸発量を測定する蒸気発生量測定手段とを有し、前記燃料性状判定手段は、前記蒸気発生量推定手段による蒸発量推定値と前記蒸気発生量測定手段による蒸発量測定値から燃料性状を判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によるリーク診断装置は、上述の発明による車両の燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料系のリークの有無を診断することを特徴とする。このリークの有無診断は、車両運転の終了のタイミングで行うことが好ましい。
【０００８】
本発明によるエンジン制御装置は、燃料性状判定装置による燃料性状の判定結果を用いて燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるの燃料性状判定装置は、燃料の蒸発に関する性状を、タンク内圧力挙動、すなわち、燃料タンク内の圧力と燃料液面の変動より、その場の条件で測定することができ。そして、燃料性状の判定結果を用いてリーク診断、エンジン制御を精度よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施形態の燃料性状判定装置が適用される車両用エンジンシステムの全体構成を示している。筒内噴射内燃機関１００は、燃焼室１０１を有する。燃焼室１０１に導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフローセンサ）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５を収容したスロットルボディ１０６を通ってコレクタ１０７に入る。
【００１１】
エアフローセンサ１０３は吸気流量を表す信号をエンジン制御装置であるコントロールユニット１５０に出力する。スロットルボディ１０６には電制スロットル弁１０５の開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられている。スロットルセンサ１０４はスロットル弁開度を表す信号をコントロールユニット１５０に出力する。
コレクタ１０７に吸入された空気は、内燃機関１００の各燃焼室１０１の吸気ポート１０８に接続された各吸気管１０９に分配され、各燃焼室１０１に導かれる。吸気ポート１０８はカムシャフト１１７によって駆動される吸気弁１１８により開閉される。
【００１２】
ガソリン等の揮発性を有する燃料は車載の燃料タンク１１０に貯蔵される。燃料は、燃料タンク１１０から燃料ポンプ１１１により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１２により一定の圧力に調圧される。燃料は、更に、高圧燃料ポンプ１１３でより高い圧力に二次加圧され、コモンレール（図示省略）へ圧送される。高圧燃料の圧力は燃料圧力センサ１２８によって監視され、燃料圧力センサ１２８は、燃料圧力の検出信号をコントロールユニット１５０に出力する。
【００１３】
高圧燃料は、各燃焼室１０１毎に設けられているインジェクタ１１４から燃焼室１０１に直接噴射される。燃焼室１０１に噴射された燃料は、点火コイル１１５によって高電圧化された電圧を印加される点火プラグ１１６によって着火される。燃焼室１０１の既燃焼ガスは、排気ポート１１９より排気管１２０、触媒コンバータ１２１へ排出される。排気ポート１１９はカムシャフト１２２によって駆動される排気弁１２３により開閉される。
【００１４】
排気弁１２３のカムシャフト１２２の回転角（位相）を検出するカム角センサ１２４が設けられている。カム角センサ１２４はカムシャフト１２２の位相を検出し、検出信号をコントロールユニット１５０に出力する。なお、カム角センサ１２４は吸気弁１１８側のカムシャフト１１７の回転角を検出するものでもよい。また、エンジン１００のクランクシャフト１２５の回転と位相を検出するために、クランク角センサ１２６が設けられている。クランク角センサ１２６は検出信号をコントロールユニット１５０に出力する。排気管１２０の触媒コンバータ１２１より上流側には空燃比センサ１２７が設けられている。空燃比センサ１２７は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出信号をコントロールユニット１５０に出力する。
【００１５】
コントロールユニット１５０は、マイクロコンピュータ式のものであり、図２に示されているように、ＭＰＵ１５１と、ＲＯＭ１５２と、ＲＡＭ１５３と、Ａ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ１５４とにより構成されている。
【００１６】
コントロールユニット１５０は、エンジンの運転状態を計測（検出）する手段であるエアフローセンサ１０３、スロットセンサ１０４、クランク角センサ１２６、空燃比センサ１２１、冷却水温度センサ１４０、燃料圧力センサ１２８、アクセルセンサ１２９、スタータスイッチ１３０といった各種のセンサ等から信号を入力し、所定の各種演算処理を実行し、演算結果として得られた内容に基づき、インジェクタ１１４、点火コイル１１５、電制スロットル駆動モータ１３１に対し、所定の制御信号を出力し、燃料噴射量制御、点火時期制御及び電制スロットル制御を実行する。
【００１７】
つぎに、燃料タンク１１０とそのエバポパージ系の構成を、図３を用いて説明する。燃料タンク１１０には、フロート１３２などを用いてタンク内の液面のレベルを測定し、燃料の残量を検出する燃料レベルセンサ１３３が装着されている。燃料レベルセンサ１３３は、燃料の液面レベルを電気信号に変換し、その信号はコントロールユニット１６０に出力する。なお、上述のコントロールユニット１５０は、実質的に、コントロールユニット１６０を兼ねている。
【００１８】
燃料タンク１１０には、その内部の圧力を測定する圧力センサ１３４が装着されている。圧力センサ１３４は、タンク内圧力（上部空間圧力）と外部（大気圧）との相対圧力差を電気信号に変換し、その信号をコントロールユニット１６０に出力する。
【００１９】
燃料タンク１１０の上部空間は連通管１３５によってキャニスタ１３６と連通接続されている。キャニスタ１３６は、チャコールキャニスタのようなものであり、燃料タンク１１０内で揮発、蒸発した燃料（エバポ）を吸着し、燃料蒸発がを大気中に放出されることを防いでいる。
【００２０】
キャニスタ１３６にはドレーンカットバルブ１３７が装着されている。ドレーンカットバルブ１３７は、電磁開閉弁により構成され、コントロールユニット１６０からの指令信号により、開弁、閉弁の状態を取ることができる。車両の運転を停止しているときにドレーンカットバルブ１３７を弁開すれば、燃料タンク１１０から蒸発する燃料はキャニスタ１３６内に導入され、吸着される。
【００２１】
キャニスタ１３６は連通管１３８によってエンジン１００の吸気管１０９に連通接続されている。連通管１３８の途中にはパージバルブ１３９が設けられている。パージバルブ１３９は、コントロールユニット１６０が出力するり電気信号によつて駆動され、開弁開度を制御することができる。
【００２２】
エンジン１００は、低負荷〜中負荷での運転中に、吸気管１０９に負圧を発生している。したがって、かかる状態のときに、パージバルブ１３９を所定開口面積で開弁し、ドレーンカットバルブ１３７を弁開とすれば、外気がキャニスタ１３６内に導入され、キャニスタ１３６が吸着していた蒸発燃料が脱離して吸気管１０９に導かれる。燃料蒸気は外気とともにエンジン１００で、通常の吸入空気、供給燃料とともに燃焼される。
【００２３】
キャニスタ１３６から供給される外気および蒸発燃料は、その量を管理しないと、エンジン１００の供給空燃比に想定外の影響を与える。このため、パージバルブ１３９の開度をエンジン１００の運転状態によって全閉状態も含めて調整し、エンジン１００の供給空燃比に与える影響を小さくするようにしている。また、エンジン１００の運転中に蒸発した燃料も、キャニスタ１３６を介して同様にエンジン１００に吸引されるため、この燃料蒸気も同じく外気に放出されることはない。
【００２４】
かかる動作から理解されるように、以上説明したエバポパージ機構は、蒸発燃料を大気に放出しないように作用するが、例えば、燃料タンク１１０や連通管１３５に大気と連通する漏れが発生してしまった場合には、その機能を果たさなくなる場合がある。
【００２５】
かかる故障を検出するため、以下に説明する手法で故障を検出することが良く行われている。図４はドレーンカットバルブ、パージバルブの制御状態と、それに伴う燃料タンク内の圧力を、時系列で示したものである。
【００２６】
図中Ａのタイミングで、ドレーンカットバルブ１３７を閉とし、併せてパージバルブ１３９を適正な開口面積だけ開口する。すると、吸気管１０９からキャニスタ１３６、燃料タンク１１０へ負圧が伝播する。燃料タンク１１０内の負圧が所定範囲となったタイミングＢでパージバルブ１３９を閉とする。
【００２７】
これにより、燃料タンク１１０、キャニスタ１３６、連通管１３５、１３８は、閉空間となり、外部からの気体流入がなければ、一定の負圧を保持することとなる。ここで云う外部とは、空間内での蒸発も含むため、燃料の蒸発があれば、タンク内の圧力は上昇する。図の実線で示す特性は、タイミングＢからタイミングＣの間でゆるやかに上昇しているが、これは燃料の蒸発が発生している場合の挙動例である。同じ条件で、実際に漏れが発生しているときの挙動例を、図中の破線に示す。漏れから外気が閉空間内に流入するため、実線に比べタンク内圧力が大気圧に近くなっている。
【００２８】
図中のＣのタイミングでは、故障の検出のための、一連の制御が終了したため、初期と同じ状態へとドレーンカットバルブ１３７、パージバルブ１３９の制御状態を復帰させており、これに伴いタンク内圧力は初期の状態へと復帰している。
【００２９】
以上説明したような一連の制御を行い、図中のタイミングＢからタイミングＣまでの間の、圧力の挙動を観察し、かつ燃料の蒸発量を知ることができれば、閉空間に発生した漏れの大きさを検出することができる。
【００３０】
つぎに、漏れの大きさを求める方法について説明する。開口面積Ａの絞りを通過する空気の流量は、絞り前後の差圧ΔＰの平方根に比例し、開口面積Ａに比例する。上記説明した例では、流入した空気量によりタンク内の圧力が大気側になり、その速度は閉空間の中の、気体の体積により決まる。したがって、所定時間での圧力の変化量と、閉空間内の気体の体積がわかれば、開口面積Ａを求めることができる。開口面積Ａは漏れの大きさであり、閉空間内の気体の体積は、総体積から液体ガソリンの体積を減じたものであるから、燃料残量を検知すれば求めることができる。
【００３１】
以上の説明から理解できるように、図３で説明した構成を備え、ガソリンの蒸発量を知ることができれば、漏れの大きさをコントロールユニット１６０で演算することができる。
【００３２】
次に、ガソリンの蒸発の挙動について説明する。図５はガソリンの温度に対する飽和蒸気圧の関係の一例である。温度が高くなると、急激に高い蒸気圧を示す。ここで、ガソリンは、種々の炭化水素の混合物であるため、その組成により蒸気圧の特性はさまざまなものとなる。図５では、その一例として、軽質な特性Ｇｔａと重質な特性Ｇｔｂを示す。これらのように、温度に対し蒸発特性の異なるガソリンは、市中でも様々な種類が販売されており、またガソリンの保存方法によっても、その特性は変化する。したがって、図４の破線の特性を観察したとしても、これがガソリンの蒸発によるものか、漏れからの外気の進入によるものか、ガソリンの特性を知ることなしには判別することができない。
【００３３】
ここで、別の、ガソリンの蒸発の挙動について説明する。ガソリンを容器に入れ、揺らすなどすると、蒸発が促進される。図６はその特性の一例を示したものである。横軸にガソリンに与える振動のエネルギを取り、縦軸には蒸気圧を取っている。図に示すように、ガソリンに振動エネルギを与えると、蒸気圧は上昇し、あるレベル以上の振動エネルギでは蒸気圧の上昇は緩やかになる。さらにその特性は、図５で説明したガソリンの蒸発特性と相関がある。すなわち、軽質のガソリンほど蒸気圧は高くなる。図６では、その一例として、軽質な特性Ｇｖａと重質な特性Ｇｖｂを示す。
【００３４】
この現象が車両の使用条件で現れる例を説明する。燃料タンク１１０は、当然ながら、車両（車体）に概略固定されているので、車両の発進、加速、減速、停止、旋回、振動に伴って燃料タンクも加減速を受け、液面に揺れが発生する。これをスロッシュと称する。
【００３５】
この挙動の一例を図７に示す。図中のＤのタイミングで加減速が発生すると、それに伴い液面に揺れが生じ、それが燃料レベルセンサ１３３に図のように検出される。液面揺れは振動であるから、タイミングＤで受けた起振力に伴って図のように減衰しながら所定時間持続する。これに伴い、図６で説明した理屈により、燃料の蒸発が促進され、燃料タンクの圧力が所定の遅れをもって上昇し、揺れが収束すると、安定する。
【００３６】
圧力の上昇度合いは、図４で説明したように、燃料タンク１１０が閉空間であるときに大きく、また前述の閉空間中の気体の体積が小さいほど大きい。ここで、パージバルブ１３９の作動状態と閉空間中の気体の体積は、前述したように、コントロールユニット１６０にとって既知であるため、図７に示すようなタンク内圧力を測定することで、発生したガソリンの蒸発量を知ることができる。
【００３７】
以上説明した現象を利用して燃料の蒸発特性を検知し、リーク判定を行う装置を、図８を用いて説明する。液面揺れレベル判定手段２０１は、燃料タンク１１０の燃料液面の変動を検出する液面変動検出手段であり、燃料レベルセンサ１３３からの入力、あるいは間接的には車両の速度から、図７で説明したような液面の揺れレベルを測定する。これは、揺れの大きさ、周期、揺れが持続した時間などで、揺れの規模を定量的に測定するものである。
【００３８】
蒸気発生量推定手段２０２は、液面揺れレベル判定手段２０１で測定した揺れの規模をもとに、大気圧、外気温などの情報から、その時点のガソリンがおかれている環境での、ある基準となる組成のガソリン蒸発特性におけるガソリン蒸発量の推定値を算出する。
蒸気発生量測定手段２０３は、図７に示されている特性を利用して、タンク内圧力と、その時点でのパージバルブの作動状態から、実際に発生したガソリン蒸発量を測定する。
【００３９】
燃料性状判定手段２０４は、蒸気発生量推定手段２０２によるガソリン蒸発量の推定値と蒸気発生量測定手段２０３によるガソリン蒸発量の測定値をもとに、その時点のガソリンの蒸発特性である燃料性状を判定する。すなわち、蒸気発生量推定手段２０２での演算結果は基準の組成での蒸発量であり、蒸気発生量測定手段２０３での演算結果の比を取るなど比較を行えば、該燃料性状を知ることができる。
【００４０】
リーク診断結果記録手段２０５は、図４で説明したような故障を診断する制御でのタンク内圧力の挙動を記憶している。リーク診断とは、図４で説明した燃料タンク他の漏れの有無、程度を診断する制御、すなわちリークを診断する制御の名称であり、入力のリーク診断ステータスとは、図４で示すＡ、Ｂ、Ｃのタイミングで遷移する制御のステータスのことである。
【００４１】
リーク判定手段２０６は、燃料性状判定手段２０４とリーク診断結果記録手段２０５の結果を受けて、記録しているタンク内圧力挙動が、ガソリン蒸発による変化であるか、漏れによる圧力変化であるかを判別し、リークを判定する。
【００４２】
また、リーク診断結果記録手段２０５は、診断制御中の蒸気発生推定量も蒸気発生量推定手段２０２の結果から記憶する。これにより、リーク判定手段２０６では、スロッシュによるガソリン蒸発による圧力変化も、漏れによる圧力変化と区別できる。
【００４３】
以上、説明したように、液面揺れが発生したときのタンク内圧力挙動を利用してガソリンの蒸発の挙動をその場の条件で測定することができ、もってリーク診断を精度よく行うことができる。
【００４４】
以下に、燃料性状判定の詳細について説明する。
図９は、燃料液面の揺れを燃料レベルセンサにより検出したときの挙動を示したものである。燃料の液面は、車両の加減速によって、図に示すように振動し、減衰して静定する。
【００４５】
かかる挙動の最大値と最小値のピークホールドを行い、図中の丸印の点をサンプリング値として測定する。そして、各サンプリング値を最大値、最小値の履歴として記憶しておく。さらに、各最大値、最小値を記録した時刻をそれそれ併せて記憶しておく。サンプリングの処理は、燃料液面の揺れが図のように収束したことを判定し、停止させる。
【００４６】
このようにして求めた各サンプリング値から、図のように燃料液面の揺れを振れ幅、周期で捉えることができる。すると、振動のエネルギは、振幅の２乗に比例し、周期の逆数である振動数の２乗に比例するから、該触れ幅の２乗と、該周期の逆数の２乗を積算すれば、液面揺れのエネルギを求めることができる。
【００４７】
図６で説明したように、振動のエネルギと燃料の蒸発量には、燃料の性状、大気圧、温度を中間パラメータとする相関があるから、ある基準の燃料性状、大気圧、温度における燃料の蒸発量を求めることができる。さらに、実条件での大気圧、温度は各々を計測すれば求めることができるから、実条件における、ある基準の燃料性状における燃料の蒸発量を推定することができる。以上説明した処理は、図８の液面揺れレベル判定手段２０１、蒸気発生量推定手段２０２によって行われる。
【００４８】
図１０は、振動エネルギの算出を行う処理ブロックを示している。液面揺れ発生判定手段３０１は、液面の単位時間当りの変化量が所定量以上発生したかを監視し、液面揺れの発生を判定する。
ピーク検出手段３０２は、液面揺れ発生を判定している間、図９で説明した液面の最大値と最小値のピークホールドを行う。揺れ幅演算手段３０３は、ピーク検出手段３０２によって検出された液面の最大値と最小値より揺れ幅を演算し、周期演算手段３０４は同じく振れの周期を求める。
振動エネルギ算出手段３０５は、図９の説明で述べたように、揺れ幅と振れの周期より、振動のエネルギを算出する。
【００４９】
ここで、各手段による演算タイミングは、液面揺れ発生判定中、液面揺れ発生判定手段３０１で複数のピーク値を保持し、液面揺れ判定終了後に、揺れ幅演算手段３０３、周期演算手段３０４、振動エネルギ算出手段３０５による演算を一括して実行してもよいし、ピーク検出手段３０２によって１周期分の最大値ピークと最小値ピークを測定したタイミングで、揺れ幅演算手段３０３、周期演算手段３０４、振動エネルギ算出手段３０５による演算を実行し、液面揺れ判定終了時に振動エネルギを確定するようにしてもよい。
【００５０】
図１１は、図９での説明における振動エネルギを求める処理を処理フローで表したものである。まず、ステップ４０１で、液面の最大値と最小値を検出（ピーク検出）を行う。ステッ４０２では、ピーク値の最大値と最小値の差から振れ幅を求める。ここで、振動の振幅は振れ幅の約２分の１となるが、ここではエネルギの絶対量は必ずしも必要でなく、燃料の蒸発量を求めるのであるから、振れ幅で処理することが可能であり、その方が演算を単純化できる。ステップ４０４では、振れ幅を２乗し、１周期毎に積算する。
【００５１】
一方、ステップ４０３では、前回最大値サンプリング時刻と今回最大値サンプリング時刻との差を求める。この値は振動の周期である。ステップ４０５では、周期分の１を２乗し、ステップ４０４と同様に１周期毎に積算する。
ステップ４０６では、ステップ４０４とステップ４０５で求めた結果を合計し振動エネルギを算出する。振動エネルギは、１回の液面揺れ判定毎に１つの値を求める。
以上説明した処理は、図８の液面揺れレベル判定手段２０１と蒸気発生量推定手段２０２によって行われる。
【００５２】
図８の蒸気発生量測定手段２０３による蒸気発生量測定法を、図１２を参照して説明する。図１２に示されているタイミングＧ、Ｈは、液面揺れ発生と終了のタイミングであり、前述した振動エネルギの算出は、タイミングＨで行う。その一方、タンク内の圧力を観察しておくようにする。図中のＪのタイミングからベーパが発生し始めるため、タンク内圧力が上昇を始めが、その後のタイミングＫにおいて圧力変動発生を判定する。圧力値が有意に変化していることで、圧力変動が発生したことを判定するためで、微小な圧力変化を圧力変動と判定することによる、誤判定を防止するためのものである。
【００５３】
そして、このタイミングＫでのタンク内圧力を記憶するようにする。その後、タンク内圧力は上昇を続けやがて収束するが、単位時間中の圧力変化が所定範囲内となった時点で、圧力変動の終了を判定する。これは、図中のＬのタイミングである。
【００５４】
そして、タイミングＫとタイミングＬでのタンク内圧力測定値から、図中に示す圧力差ΔＰを求めることができる。この圧力差ΔＰはベーパ発生による圧力上昇の値を示している。パージバルブ１３９の作動状態と閉空間中の気体の体積は、前述したようにコントロールユニット１６０にとって既知であるため、圧力差ΔＰより発生したガソリンの蒸発量を算出することができる。
【００５５】
ドレーンカットバルブ１３７が開状態であって、かつ燃料タンク１１０とキャニスタ１３６の間の配管１３５の通気抵抗が小さい場合には、図１２で説明したような圧力上昇が生じにくい。なぜならば、燃料タンク１１０で発生したベーパは配管１３５を通じてキャニスタ１３６へ容易に流入し、燃料タンク１１０の圧力を上昇させることはないからである。
【００５６】
かかる場合において、圧力変動を計測したい場合の対応法を、図１３を用いて説明する。図中のＭのタイミングにおいて、燃料液面の揺れを検出することができるので、それと同時にドレーンカットバルブ１３７を閉とし、かつキャニスタパージ制御を停止してパージバルブ１３９を閉とする。
【００５７】
これにより、燃料タンク１１０を中心とする空間は閉空間となり、燃料タンク１１０で発生したベーパは注入する先がなくなるので、燃料タンク１１０の内圧は図のように上昇する。燃料液面の揺れが収束し、タンク内圧力の変動がそれに従って収束すると、この状態は前述のように検出することができるので、図中のＮのタイミングにおいてドレーンカットバルブ１３７の閉を解除し、またキャニスタパージ制御の停止を解除する。ここで、該処理を実行するか否かの判定は、パージ制御を中断する跳ね返りと、燃料性状の推定の重要度、優先度から判断すればよい。
【００５８】
その判断処理の一例を図１４に示す。ステップ５０１で、車両の運転開始からその時点までにキャニスタ１３７を介してエンジン１００に吸入したキャニスタ１３７のパージガス量の累積値を演算する。該値が小さいときには、キャニスタ１３７に吸着している蒸発ガソリンを十分に脱離、すなわちパージしていない状態を表す。
【００５９】
ステップ５０２では、累積パージ率を受け、推定優先度を判断するためのスライスレベルを検索する。該スライスレベルは累積パージ量が小さいほど小さい値を取るよう設定する。続いてステップ５０４では、スライスレベル値に車両運転開始からその時点までに燃料性状の推定を実行した回数を乗じる演算を行う。
【００６０】
一方、ステップ５０３では、吸入空気量Ｑａと、その時点での目標のパージ率を乗じる演算を行う。目標パージ率とは吸入空気量とパージガスの量比であり、該乗算結果は、目標のパージガス量を表す。
【００６１】
そして、ステップ５０５では、ステップ５０４の演算結果とステップ５０３の演算結果同士の大小関係を比較する。すなわち、累積パージ量が小さいほど、燃料性状の推定回数が少ないほど、目標のパージ量が少ないほど、燃料性状の推定動作を実行する要求が生じやすいようにしている。該要求が成立しているときに、燃料液面の揺れが発生すると、図１３で説明した動作を行うようにする。
【００６２】
次に、図８の燃料性状判定手段２０４による燃料性状判定処理の詳細を、図１５を参照して説明する。まず、ステップ６０１で、図６で説明した現象をもとに、振動エネルギから燃料の蒸発量を推定する。その手法は、図示のような振動エネルギ−蒸気圧特性によるテーブル検索が考えられる。かく求めた蒸発量は単位面積あたりのものであるため、ステップ６０２で、表面積と乗じる。燃料液面の表面積は、燃料残量が分れば、タンクの形状毎に知ることができる。かかる処理により、標準状態における燃料蒸発量の推定値を求めることができる。
【００６３】
ステップ６０３では、その時点での大気圧とタンクの温度から、燃料蒸発量の温度、大気圧の補正係数を求める。この補正係数は、標準状態に対する燃料蒸発量の割合を表す。図に示す例では、マップ検索で求めるようにしている。他に、計算式から求める方法も考えられる。
したがって、ステップ６０４にて、標準状態蒸発量とステップ６０３で求めた結果を乗じると、標準の燃料性状における気体の体積変化の推定値を求めることができる。
【００６４】
一方、ステップ６０５では、図１２で説明した手法によって測定した圧力の変化量と、タンク内の空間容積を乗じることにより、実際に生じた体積変化、すなわち、ベーパの発生量の測定値を求めることができる。
【００６５】
以上の処理により、液面の揺れが生じた現象を観察することで、標準の燃料性状における気体の体積変化の推定値と、実際に生じた気体の体積変化の推定値を求めることができた。
【００６６】
ステップ６０６では、標準の燃料性状における気体の体積変化の推定値と、実際に生じた気体の体積変化の推定値の比を求める。この比は、その時点の燃料の、標準の燃料に対する蒸発のしやすさを示す指標であり、すなわち燃料性状である。
【００６７】
図８の液面揺れレベル判定手段２０１に車速を入力している理由について、図１６を用いて説明する。車速、すなわち車両の速度は、車輪の回転速度を計測するなどして測定できるが、車速を微分すれば、具体的には、所定時間での車速の変化を計算すれば、車両の前後方向の加速度を知ることができる。
【００６８】
燃料タンク１１０内の燃料は、前後加速度で液面揺れを起こす。液面揺れの程度は、加速度と、燃料タンクの形状によっては燃料残量により一義的に定まる。したがって、液面揺れの振動エネルギも、加速度と燃料残量から求めることができる。
【００６９】
図１１は、その一例を示したものである。加速度が微小の場合には、振動エネルギは大きくないが、所定値より加速度が大きくなると、比例的に振動エネルギが増加する。さらに、加速度が所定値より大きくなると、与えられる液面揺れ量が物理的に制限されだすため、振動エネルギの増加は緩やかになる。また、前述したように、燃料タンク１１０の形状によって、液面の揺れが発生する自由度が異なるから、図中の特性Ｅａ、Ｅｂのように、燃料残量によって振動エネルギに差が生じている。例えば、燃料残量が容量全量に近いときには、液面揺れの自由度が小さくなる。
【００７０】
また、本実施例では、加速側と減速側の振動エネルギ感度が等しい場合の例を示しているが、燃料タンクの形状が前後方向に対象でない場合には、加速側と減速側に異なる特性となる場合もある。
【００７１】
以上の説明から理解されるとおり、車速から車両の前後方向の加速度を検出することで、燃料液面の振動エネルギを求めることができる。したがって、図９で説明した液面揺れレベルの測定に加え、車両の前後方向の加速度で、燃料液面の振動エネルギをより正確に検定できる。具体的には、両測定値のいずれかを、他方の上下限リミッタ値として設定する、両測定値の平均値を求める、両測定値にそれぞれ重みを付けて平均値を求める、などが考えられる。
【００７２】
以上は、車両の前後方向の加速度を測定する方法についての説明であるが、車両の左右方向の加速度についても同様の手法を用いることができる。車両の左右加速度は、主に車両の旋回によって生じるものであるから、車速と、ステアリングの舵角から、左右加速度を求め、以下は上述の通り振動エネルギを求める。この場合、加速度と液面揺れの感度は、図１６で説明したような前後方向の感度とは異なる特性となるのが一般的である。
【００７３】
また、車両の横すべり防止などの姿勢制御で、車両の挙動を検出し、制御するシステムの場合には、その情報を入力として左右方向の加速度を検出することも可能である。例えば、ヨーレイトの検出値から左右加速度を求めるといったことである。
【００７４】
さらに、車両の上下方向の加速度についても、同様の手法を用いることができる。例えば、悪路などで、車両の上下方向に加速度が与えられる場合は、エンジンの回転挙動等にその影響が現れる。例えば、回転変動を検出し、失火診断を行う場合には、誤診断を防止するため、悪路判定を行っているため、この情報を利用し、車両の上下方向の加速度を検出することが可能である。検出した車両の加速度を用いる処理は前述のとおりである。
【００７５】
以上説明した方法で、燃料性状を判定することができるので、リーク診断において、図４のタイミングＢからタイミングＣの間で発生する燃料蒸発量を推定することができる。すなわち、燃料性状と、燃料温度と、燃料レベルと、大気圧が既知なので、単位時間あたりの蒸発量を、前述のように求めることができる。
【００７６】
したがって、図４のタイミングＢからタイミングＣの間の燃料蒸発による圧力変化を求めることができる。例えば、図１７で、同じ燃料温度と、燃料レベルと、大気圧において、重質の燃料と軽質の燃料では、それぞれ特性Ｐｆａ、Ｐｆｂ、Ｐｆｃを取るが、本圧力挙動を推定できる。
【００７７】
したがって、実際の圧力挙動が、軽質燃料において特性Ｐｆａとなったときには、特性Ｐｆｂと特性Ｐｆｃの差が、漏れにより生じていることになるから、漏れによる圧力変化を分離することができ、漏れの大きさを計算することができる。この処理は、図８のリーク判定手段２０６が行う。
【００７８】
ここで、図８のリーク判定手段２０６によるリーク処理を、車両運転終了のタイミングで実行すると、以下に説明する効果がある。図１８は、図４で説明した動作を行うリーク診断、加速度の発生により液面揺れが生じたときに実行する前述の性状判定、そして漏れの量を判定するリーク判定のそれぞれが、車両運転中のどのタイミングで発生するかを、パターンＡ、パターンＢ、パターンＣで表している。車両電源投入は、イグニッションスイッチの投入、断を示している。
【００７９】
いずれのパターンにおいても、リーク判定は、車両電源がＯＮからＯＦＦとなったタイミングで行う。車両電源がＯＦＦされることは、車両運転終了であることを意味し、また、コントロールユニット（１５０、１６０）への電源供給は、コントロールユニット自身が制御でき、かつ、判定した結果は電源供給ＯＦＦ時にも消去されない記憶エリアへ記憶するようにするので、該タイミングでの診断は可能である。
【００８０】
パターンＡとパターンＢにおいて、リーク診断と性状判定の順番が前後しても、性状判定の結果と、リーク診断のときの圧力変化と、推定蒸気発生量を記憶しているので、リーク判定を、車両電源がＯＮからＯＦＦとなったタイミングで行うと、リーク判定に必要な情報が揃っているので、正確なリーク判定ができる。
【００８１】
さらに、パターンＣでは、液面揺れが発生し、燃料性状判定を行っている最中にリーク診断を実行する場合を示している。本パターンにおいても、パターンＡ、Ｂの場合と同様に、リーク判定に必要な情報が揃っているので、正確なリーク判定ができる。
【００８２】
すなわち、リーク判定を、車両電源がＯＮからＯＦＦとなったタイミングで行うようにすると、燃料性状判定とリーク診断をその運転中に、順序に関係なく実行すれば、正確なリーク診断を行うことができる。
【００８３】
また、以上説明したパターンでは、性状判定、リーク診断とも１回ずつの場合での説明であるが、試行の回数が多いほど判定の精度は増すため、複数回の試行があった場合はそれを統計処理するなどして、リーク判定の精度を向上するのが良い。
【００８４】
以上説明した実施例は、液面揺れと燃料蒸発量に精度よい相関がある前提での実施例であるが、液面揺れのレベルによっては、該相関の精度がよくない場合がある。かかる場合には、リーク判定を行わないようにする。具体的には、燃料の温度が高く蒸発燃料の量が多いと考えられるときに、リーク診断中に大きい液面揺れが発生したときには、燃料性状の推定の精度がよくないと考えられるため、かかる場合にはリーク判定を行わないようにする。
【００８５】
以上説明したように、本発明によれば、燃料の蒸発に関する性状を検出することができるので、検出した性状をエンジン制御に使用することもできる。例えば、エンジンを始動した直後の吸気ポートの温度は高くなっていないため噴射した燃料の蒸発が遅く、良好な燃焼を得るために燃料量を増量して供給するようにしている。このエンジン制御は、コントロールユニット１５０によって行うことができる。
【００８６】
必要な燃料量は燃料の蒸発性状により異なり、蒸発しやすい燃料では、より少量の燃料増量で良好な燃焼を得ることができる。かかる場合の必要でない燃料は、結局燃焼することなく排気管から放出されてしまう。したがって、本発明により燃料性状を検出した結果により、エンジン始動直後の燃料増量を調整すれば、排気管から放出する未燃燃料の量を低減することができる。
【００８７】
以上説明した種々の実施例は、本発明を適用する車両の特性にしたがって適用範囲を適宜選定すればよく、より簡略な具体的手段を用いても意図する効果が得られる場合は、簡略化して本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明による燃料性状判定装置が適用される車両用エンジンシステムの全体構成を示す構成図。
【図２】図１の車両用エンジンの制御系を示すブロック図。
【図３】車両用の燃料タンクおよびそのエバポパージ系の構成を示す構成図。
【図４】ドレーンカットバルブ、パージバルブの制御状態と、それに伴う燃料タンク内の圧力を、時系列に示すタイムチャート。
【図５】燃料の性状（蒸気圧−燃料温度特性）を示すグラフである。
【図６】燃料の蒸発性状（蒸気圧−振動エネルギ特性）を示すグラフである。
【図７】燃料液面の揺れとタンク内圧力との関係を示すタイムチャート。
【図８】本発明による燃料性状判定装置を含むリーク診断系の一実施例を示すブロック図。
【図９】燃料液面の揺れ特性を示すグラフ。
【図１０】振動エネルギを算出する処理ブロックを示す図。
【図１１】振動エネルギを求める処理のフローチャート。
【図１２】蒸気発生量測定のタイミング等を示すタイムチャート。
【図１３】燃料タンクの圧力上昇が緩慢の場合の蒸気発生量測定のタイムチャート。
【図１４】燃料性状の推定を実行する判断を行う処理のブロック図である。
【図１５】燃料性状判定処理を示すブロック図である。
【図１６】車両加速度と振動エネルギの関係を示すグラフである。
【図１７】燃料蒸発による圧力変化特性を示すグラフである。
【図１８】リーク診断と性状判定を行うタイミングパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００  筒内噴射内燃機関
１１０  燃料タンク
１１１  燃料ポンプ
１１３  高圧燃料ポンプ
１１４  インジェクタ
１３３  燃料レベルセンサ
１３４  圧力センサ
１３６  キャニスタ
１３７  ドレーンカットバルブ
１３９  パージバルブ
１５０、１６０  コントロールユニット
２０１  液面揺れレベル判定手段
２０２  蒸気発生量推定手段
２０３  蒸気発生量測定手段
２０４  燃料性状判定手段
２０５  リーク診断結果記録手段
２０６  リーク判定手段
３０１  液面揺れ発生判定手段
３０２  ピーク検出手段
３０３  揺れ幅演算手段
３０４  周期演算手段
３０５  振動エネルギ算出手段
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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