(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタに導く第１の通路と、
前記キャニスタとスロットルバルブ下流の吸気管とを連通する第２の通路と、
この第２通路を開閉するパージコントロールバルブと、
前記キャニスタの大気解放口を開閉するドレンカットバルブと、
エンジンの始動直後に前記パージコントロールバルブと前記ドレンカットバルブを全閉とすることにより、前記燃料タンクから前記パージコントロールバルブまでの流路を閉じた空間として保持する手段と、
前記流路の圧力を検出する手段と、
前記ドレンカットバルブを全閉にする前の圧力と前記保持後の圧力に基づいて圧力変化量を算出し、この圧力変化量に基づいてリーク診断を行う手段とを設けたことを特徴とする蒸発燃料処理装置の診断装置。
【請求項２】
前記リーク診断手段は、
前記保持の開始時からの経過時間を計測する手段と、
この計測値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、
この判定結果より計測値が判定値を超えたとき計測開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、
この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、
また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置の診断装置。
【請求項３】
前記リーク診断手段は、
前記保持の開始時からのタンク内燃料の消費量を積算する手段と、
この積算値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、
この判定結果より積算値が判定値を超えたとき積算開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、
この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、
また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の蒸発燃料処理装置の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は蒸発燃料処理装置の診断装置、特にリークを診断するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの停車中に燃料タンク内で発生した蒸発燃料をキャニスタ内の活性炭に吸着させておき、エンジン始動後の所定の運転条件でパージ通路を開き、吸入負圧を利用して、キャニスタに入ってくる新気で燃料粒子を、活性炭から脱離させてスロットルバルブ下流の吸気管に導いて燃焼させるようにした蒸発燃料処理装置がある。
【０００３】
この場合、燃料タンクより吸気管までの流路途中にリーク孔があいたり、パイプの接合部のシールが不良になると、蒸発燃料が大気中に放出されてしまうので、リーク診断を行うものが提案されている（特開平7-139439号公報参照）。前記流路を閉空間とし、かつその閉空間を大気圧に対して相対的に圧力差のある状態とした後の圧力変化をみればリークの有無がわかることから、このものでは、前記流路を閉空間とするためキャニスタの大気解放口にこの解放口を開閉するドレンカットバルブを、また閉空間に閉じ込められた気体の圧力変化をみるため前記流路に圧力センサをそれぞれ設け、スロットルバルブ下流に発生する負圧を用いて前記流路を負圧化することによりリーク診断を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸入負圧を用いて前記流路内の蒸発燃料の混じった空気を吸気管へと吸い込んだのでは、エンジンの空燃比が乱れるため、従来、空燃比のフィードバック制御中にリーク診断を行うようにしている。排気管に設けた三元触媒の転換効率は理論空燃比付近で最大となるので、空燃比のフィードバック制御では、三元触媒の上流に設けたＯ2センサの出力に基づいて、空燃比を理論空燃比を中心とした所定のウィンドウに収める。空燃比フィードバック制御により、前記流路内の蒸発燃料の混じった空気の吸気管への導入による空燃比の乱れに対処しようというのである。
【０００５】
しかしながら、空燃比フィードバック制御はインジェクタの流量特性やエアフローメータの流量特性の制作バラツキにより生じる定常偏差をなくすのがもともとの目的であるため、フィードバック制御の応答はそれほど速いものでなく、空燃比の乱れが生じた後に空燃比が理論空燃比付近に戻るまでのあいだ、三元触媒の転換効率を最大にすることができない。
【０００６】
また、空燃比フィードバック制御を行うには、Ｏ2センサが活性化する必要があるため、空燃比フィードバック制御の開始前（たとえば始動直後）にリーク診断を行うことはできなかった。
【０００７】
そこで本発明は、始動直後にタンク内燃料の消費によって前記流路を負圧化することにより、空燃比フィードバック制御の開始前にもリーク診断を可能とするとともに、リーク診断に伴う空燃比の乱れをなくすことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図６に示すように、燃料タンク４１内で発生した蒸発燃料をキャニスタ４２に導く第１の通路４３と、前記キャニスタ４２とスロットルバルブ４４下流の吸気管４５とを連通する第２の通路４６と、この第２通路４６を開閉するパージコントロールバルブ４７と、前記キャニスタ４２の大気解放口４２ａを開閉するドレンカットバルブ４８と、エンジンの始動直後に前記パージコントロールバルブ４７と前記ドレンカットバルブ４８を全閉とすることにより、前記燃料タンク４１から前記パージコントロールバルブ４７までの流路を閉じた空間として保持する手段４９と、前記流路の圧力を検出する手段５０と、前記ドレンカットバルブを全閉にする前の圧力と前記保持後の圧力に基づいて圧力変化量を算出し、この圧力変化量に基づいてリーク診断を行う手段５１とを設けた。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において前記リーク診断手段５１が、前記保持の開始時からの経過時間を計測する手段と、この計測値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、この判定結果より計測値が判定値を超えたとき計測開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなる。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明において前記リーク診断手段５１が、前記保持の開始時からのタンク内燃料の消費量を積算する手段と、この積算値が判定値を超えたかどうかを判定する手段と、この判定結果より積算値が判定値を超えたとき積算開始からの流路圧力の変化分を計算する手段と、この計算した流路圧力の変化分が判定値以上であるかどうかを判定する手段と、この判定結果より流路圧力の変化分が判定値以上であるときリーク無しと、また流路圧力の変化分が判定値未満であるときリーク有りと判定する手段とからなる。
【００１１】
【発明の効果】
第１、第２の各発明によれば、リーク診断中にパージコントロールバルブが開かれることがないので、燃料タンクからパージコントロールバルブまでの流路内に存在する蒸発燃料を含んだ空気が吸気管に流入することがなく、これによって、リーク診断に伴う空燃比の乱れを防止できる。
【００１２】
また、空燃比フィードバック制御の開始前であるエンジンの始動直後にもリーク診断が可能となった。
【００１３】
また、燃料消費により燃料タンク内を負圧化するに際して、大気圧より数mmＨg程度低くするだけとすれば、早期にリーク診断を終了できる。
【００１４】
タンク内燃料の消費量の積算値と流路の負圧化の程度との間には一定の関係があるので、第３の発明によれば、積算値と比較するための判定値の設定が容易となるほか、リーク診断の精度が高まる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、１は燃料タンク、４はキャニスタで、燃料タンク１上部のベーパ（蒸発燃料を含んだ空気）は、通路（第１通路）２を介してキャニスタ４に導かれ、燃料粒子だけがキャニスタ４内の活性炭４ａに吸着され、残りの空気はキャニスタ４の鉛直下部（図ではキャニスタ４の上部に示している）に設けた大気解放口５より外部に放出される。
【００１６】
３は燃料タンク側が大気圧より低くなると開かれるメカニカルなバキュームカットバルブである。なお、図２の流量特性で示したように燃料タンク１内での燃料蒸気の発生で燃料タンク側が所定圧（たとえば＋１０ｍｍＨｇ）になったときにも開かれる。図２においては、大気圧を基準（つまり０ｍｍＨｇ）とし、大気圧より高い場合の数値に「＋」を、大気圧より低い場合の数値に「−」をつけている。
【００１７】
キャニスタ４は、スロットルバルブ７下流の吸気管８ともパージ通路（第２通路）６で連通され、このパージ通路６にステップモータで駆動される常閉のパージコントロールバルブ１１が設けられる。一定の条件（たとえば暖機後の低負荷域）で、コントロールユニット２１からの信号を受けてパージコントロールバルブ１１が開かれると、スロットルバルブ７下流に大きく発達する吸入負圧によりキャニスタ４の大気解放口５から新気がキャニスタ４内に導かれる。この新気で活性炭４ａから燃料粒子が新気とともにパージ通路６を介して吸気管８内に導入され、燃焼室で燃やされる。
【００１８】
さて、燃料タンク１よりパージコントロールバルブ１１までの流路の途中にリーク孔があいたり、パイプの接合部のシールが不良になると、蒸発燃料が大気中に放出されてしまうので、スロットルバルブ下流に発生する負圧を用いて前記流路を負圧化することによりリーク診断を行うものがある。
【００１９】
この場合、吸入負圧を用いて前記流路内の蒸発燃料の混じった空気を吸気管へと吸い込んだのでは、エンジンの空燃比が乱れるため、従来、空燃比のフィードバック制御中にリーク診断を行っている。空燃比のフィードバック制御は、排気管に備えられる三元触媒の上流に設けたＯ2センサの出力に基づいて、空燃比を理論空燃比を中心とした所定のウィンドウに収めようとする制御であり、この空燃比フィードバック制御により、前記流路内の蒸発燃料の混じった空気の吸気管への導入による空燃比の乱れに対処しようというのである。
【００２０】
しかしながら、空燃比フィードバック制御の応答はそれほど速いものでなく、、空燃比の乱れが生じた後に空燃比が理論空燃比付近に戻るまでのあいだ、三元触媒の転換効率を最大にすることができない。また、空燃比フィードバック制御を行うには、Ｏ2センサが活性化する必要があるため、空燃比フィードバック制御の開始前（たとえば始動直後）にリーク診断を行うことはできなかった。
【００２１】
これに対処するため本発明の実施の形態では、始動直後にタンク内燃料の消費によって前記流路を負圧化する。
【００２２】
まず、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路を閉空間とするため、キャニスタ４の大気解放口５に常開のドレンカットバルブ１２が設けられる。また、上記のバキュームカットバルブ３には、これと並列に常閉のバイパスバルブ１４が設けられる。したがって、コントロールユニット２１からの指令によりドレンカットバルブ１２をパージコントロールバルブ１１とともに閉じ、かつバイパスバルブ１４を開くことで、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路が連通し、かつ当該該流路が閉じた空間となる。なお、バキュームカットバルブ３を備えないものでは、バイパスバルブ１４が不要となることはいうまでもない。
【００２３】
キャニスタ４とパージコントロールバルブ１１のあいだのパージ通路には圧力センサ１３を備える。この圧力センサ１３はリーク診断時に閉空間とされた流路の圧力（大気圧を基準とする相対圧）に比例した電圧を図３に示したように出力する。なお、圧力センサは、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路のいずれかにあればよく、また燃料タンクに設けてもかまわない。
【００２４】
マイコンからなるコントロールユニット２１では、上記の３つのバルブ（パージコントロールバルブ１１、ドレンカットバルブ１２、バイパスバルブ１４）を開閉制御することで、燃料タンク１よりパージコントロールバルブ１１までの流路にリークがあるかどうかの診断を行う。
【００２５】
コントロールユニット２１で実行されるこの診断の手順を、図４を参照して説明する。
【００２６】
〈１〉始動直後にはパージコントロールバルブ１１が全閉状態となっているが、この始動直後のタイミングt1で燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路の圧力をＰ１としてサンプリングしたあと、ドレンカットバルブ１２を閉じ、バイパスバルブ１４を開ける。この操作により、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路が連通しつつ閉空間になる。
【００２７】
〈２〉t1のタイミングよりタンク内燃料の消費量を積算する。これは、上記の閉空間を大気圧よりも低い状態（つまり負圧状態）にするためである。これを以下に説明する。
【００２８】
ドレンカットバルブ１２が全開状態にある通常時（つまり診断時以外）は、燃料タンク１内が負圧状態になることはない。燃料タンク１内が負圧状態になると、すぐにバキュームカットバルブ３が開かれ大気が燃料タンク１内に導入されるからである。
【００２９】
一方、電子制御方式の燃料噴射装置では、燃料ポンプ（図示しない）により燃料タンク１内の燃料を燃料供給通路３１に吐出し、一定圧の燃料をインジェクタ３２に供給するようになっており、運転条件に応じたエンジントルクが得られるように、コントロールユニット２１からの指示を受けて、各気筒に設けたインジェクタ３２より所定量の燃料が間欠的に噴射されるので、始動とともにタンク内燃料が消費されてゆく。
【００３０】
したがって、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路を閉じた空間とした状態で、燃料タンク１内の燃料を消費すると、その消費される燃料量に応じて閉空間内の圧力が、大気圧を基準にして図４最下段に示したように低下してゆく。なお、燃料消費により燃料タンク内を負圧化するといっても、大気圧より数mmＨg程度低くするだけである。
【００３１】
〈３〉タンク内燃料の消費量の積算値が判定値を超えるタイミングt2で、前記流路の圧力をＰ２（Ｐ２＜Ｐ１）としてサンプリングし、流路を閉空間とする前の流路圧力との変化分ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）を計算する。
【００３２】
ここで、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路にリークがない場合とリークがある場合を比較すれば、リークがある場合のほうが、圧力低下分ΔＰの値が小さくなる。
【００３３】
したがって、圧力低下分ΔＰと判定値を比較し、ΔＰが判定値未満（図４最下段参照）であればリーク有りと、また、ΔＰが判定値以上であればリークなしと判定することができる。
【００３４】
〈４〉ドレンカットバルブ１２を開き、バイパスバルブ１４を閉じてリーク診断を終了する。
【００３５】
図５のフローチャートは、前述したリーク診断の手順を具体的に実行させるためのものである。
【００３６】
ステップ１では診断経験フラグをみる。このフラグは、後述するように今回の運転時にリーク診断を終了したとき“１”になるフラグである。始動直後にリーク診断を行っていないときは“０”であるので、ステップ２、３に進み、イグニッションスイッチ（ＩＧＮ  ＳＷで略記）とスタータスイッチ（ＳＴ  ＳＷで略記）をみる。イグニッションスイッチがＯＮでかつスタータスイッチのＯＮからＯＦＦへの切換時（つまり始動直後）であれば、ステップ４、５、６に進み、圧力センサ１３の検出値をＰ１に移し、タンク内燃料の消費量の積算値をクリアした後、ドレンカットバルブ１２を閉じ、バイパスバルブ１４を開く。このとき、パージコントロールバルブ１１は全閉状態にある。
【００３７】
次の回からは、ステップ３よりステップ７に進むことになり、スタータスイッチとエンジン回転数をみる。スタータスイッチがＯＦＦでかつエンジン回転数が所定値以上であれば、エンジンが運転されているとしてステップ８に進み、タンク内燃料の消費量の積算値と判定値を比較する。タンク内燃料の消費量の積算値が判定値以下であるあいだはステップ９に進んでタンク内燃料の消費量を積算し、ステップ６の操作を継続する。ステップ９でのタンク内燃料の消費量の積算を繰り返すと、やがてタンク内燃料の消費量の積算値が判定値を超え、そのタイミングでステップ８からステップ１０以降に進む。
【００３８】
ステップ１０、１１では圧力センサ１３の検出値をＰ２に移し、圧力低下分ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）を計算し、この圧力低下分ΔＰと判定値（ステップ８での判定値とは値が異なる）をステップ１２において比較する。ΔＰが判定値以上であればステップ１４に進んでリーク無しと、またΔＰが判定値未満であるときはステップ１３に進んでリーク有りとそれぞれ判定する。
【００３９】
ステップ１５、１６では、ドレンカットバルブ１２を開き、バイパスバルブ１４を閉じ、診断経験フラグ＝１とする。この診断経験フラグ＝１により、次回からはステップ２以降に進むことがない。
【００４０】
このように本発明の実施の形態では、エンジンの始動直後に燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路を閉空間とし、燃料タンク内の燃料を消費させることによって前記閉空間を負圧化し、燃料消費量の積算値が判定値を超えたタイミングで、閉空間とする前の流路圧力との変化分ΔＰを計算し、この変化分ΔＰに基づいてリーク診断を行うようにした。つまり、リーク診断中にパージコントロールバルブ１１が開かれることがないので、燃料タンク１からパージコントロールバルブ１１までの流路内に存在する蒸発燃料を含んだ空気が吸気管に流入することがなく、これによって、リーク診断に伴う空燃比の乱れを防止できる。
【００４１】
また、空燃比フィードバック制御の開始前であるエンジンの始動直後にもリーク診断が可能となった。
【００４２】
また、燃料消費により燃料タンク内を負圧化するといっても、大気圧より数mmＨg程度低くするだけであり、これによって早期にリーク診断を終了できる。
【００４３】
実施の形態では、始動直後からのタンク内燃料の消費量の積算値が判定値を超えたタイミングでリーク診断を行わせているが、始動直後から一定の期間が経過したタイミングでリーク診断を行わせてもかまわない。
【００４４】
ただし、始動時の冷却水温に応じて始動直後からの燃料消費量が相違するので、始動直後からの経過時間を用いるときは、前記圧力変化分ΔＰの値が始動時の冷却水温により異なることになり、その分だけリーク診断の精度が悪くなる。
【００４５】
これに対して、タンク内燃料の消費量の積算値を用いるときは、タンク内燃料の消費量の積算値と流路の負圧化の程度との間に一定の関係があるので、積算値と比較するための判定値の設定が容易となるほか、リーク診断の精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のシステム図。
【図２】バキュームカットバルブ３の流量特性図。
【図３】圧力センサ１３の出力特性図。
【図４】リーク診断時にリークありと診断されるときの圧力変化を示す波形図。
【図５】リーク診断を説明するためのフローチャート。
【図６】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１  燃料タンク
２  通路（第１通路）
３  バキュームカットバルブ
４  キャニスタ
６  パージ通路（第２通路）
７  吸気絞り弁
８  吸気管
１１  パージコントロールバルブ
１２  ドレンカットバルブ
１３  圧力センサ
２１  コントロールユニット
３１  燃料供給通路
３２  インジェクタ
【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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