JP2019203394A - 蒸発燃料処理装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発燃料処理装置におけるパージ管の流路の詰まり異常を検出する。【解決手段】蒸発燃料処理装置は、蒸発燃料を吸着するキャニスタを備えている。キャニスタには、外気を導入する外気導入管が接続されている。キャニスタは、パージ管を介して、吸気管に接続されている。パージ管には、パージバルブと、バージバルブよりも下流側に圧力センサが取り付けられている。この蒸発燃料処理装置に適用された異常検出装置は、パージ管の流路の圧力を推定する圧力推定部と、パージ管の流路の圧力に基づいてパージ管の異常の有無を検出する検出部と、パージバルブを開閉制御するバルブ制御部とを備えている。バルブ制御部は、パージバルブを開状態及び閉状態のいずれか一方から他方に切り替えるバルブ開閉処理を行う。検出部は、バルブ開閉処理の際のパージ管の流路の圧力変動幅と予め設定された所定値との比較に基づいてパージ管の異常の有無を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、蒸発燃料処理装置の異常検出装置に関する。

特許文献１の蒸発燃料処理装置は、燃料タンクで発生した蒸発燃料が導入されるキャニスタを備えている。キャニスタは、燃料タンクで発生した蒸発燃料を吸着する。キャニスタには、当該キャニスタに外気を導入する外気導入管が接続されている。また、キャニスタは、上流側パージ管を介して、吸気管に接続されている。吸気管には、ターボチャージャのコンプレッサが設けられており、上流側パージ管は、コンプレッサよりも上流側の部分に接続されている。上流側パージ管には、当該上流側パージ管の流路を開状態及び閉状態のいずれか一方に切り替える上流側パージバルブが取り付けられている。さらに、キャニスタは、下流側パージ管を介して、吸気管におけるコンプレッサよりも下流側の部分に接続されている。下流側パージ管には、当該下流側パージ管の流路を開状態及び閉状態のいずれか一方に切り替える下流側パージバルブが取り付けられている。

特許文献１の蒸発燃料処理装置には、吸気管から上流側パージ管が外れる異常を検出する異常検出装置が適用されている。特許文献１の異常検出装置では、先ず、上流側パージバルブを閉状態としつつ下流側パージバルブを開状態にする。そして、上流側パージバルブを開状態に切り替えつつ下流側パージバルブを閉状態に切り替える。特許文献１の異常検出装置では、上述した上流側パージバルブ及び下流側パージバルブの切り替え前後において内燃機関の運転状態を比較する。特許文献１の異常検出装置では、内燃機関の運転状態の変化が小さい場合に上流側パージ管の異常がないと判定し、内燃機関の運転状態の変化が大きい場合に上流側パージ管の異常があると判定する。

特開２０１７−１３３４８１号公報

特許文献１の異常検出装置では、例えば、上流側パージ管の流路に詰まりが生じ、且つ、下流側パージ管の流路に詰まりが生じていると、上流側パージバルブ及び下流側パージバルブの切り替え前後において内燃機関の運転状態の変化が小さくなることがある。そのため、特許文献１の異常検出装置では、上流側パージ管や下流側パージ管の流路の詰まり異常が発生しているにも拘らず、上流側パージ管や下流側パージ管の流路の詰まり異常を検出できないおそれがある。

上記課題を解決するための蒸発燃料処理装置の異常検出装置は、燃料タンクで発生した蒸発燃料が導入されるとともに当該蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタに接続され、当該キャニスタに外気を導入する外気導入管と、前記キャニスタ及び吸気管を接続し、前記キャニスタ内の蒸発燃料を前記吸気管へと導くパージ管と、前記パージ管に設けられ、当該パージ管の流路を開状態及び閉状態のいずれか一方に切り替えるパージバルブと、前記パージ管における前記パージバルブよりも下流側の部分に設けられ、前記パージ管の流路の圧力を検出する圧力センサとを備えている蒸発燃料処理装置に適用される異常検出装置であって、前記圧力センサから入力される信号に基づいて前記パージ管の流路の圧力を推定する圧力推定部と、前記圧力推定部が推定する前記パージ管の流路の圧力に基づいて前記パージ管の異常の有無を検出する検出部と、前記パージバルブを開閉制御するバルブ制御部とを備え、前記バルブ制御部は、前記パージバルブを開状態及び閉状態のいずれか一方から他方に切り替えるバルブ開閉処理を行い、前記検出部は、前記バルブ開閉処理の際の前記パージ管の流路の圧力変動幅と予め設定された所定値との比較に基づいて前記パージ管の異常の有無を検出する。

上記構成において、パージ管の流路に詰まり異常がある状態でパージバルブが開状態に制御されていると、比較的に少ない蒸発燃料等のガスがパージ管の流路を流通する。そして、パージ管の流路に詰まり異常がある状態でバルブ開閉処理を行うと、パージ管の流路の圧力変動幅は比較的に小さくなる。したがって、上記構成のように、パージ管の流路の状態によって変化する圧力変動幅と予め設定された所定値とを比較することで、パージ管の流路における詰まり異常の有無を検出できる。

内燃機関の概略図。 異常検出処理を示すフローチャート。 （ａ）は、モニタ前提条件の成立状態を示すタイムチャート。（ｂ）は、バルブ開閉処理の状態を示すタイムチャート。（ｃ）は、パージバルブの開閉状態を示すタイムチャート。（ｄ）は、パージ圧の変化を示すタイムチャート。（ｅ）は、圧力変動幅の変化を示すタイムチャート。（ｆ）は、モニタ実行条件の成立状態を示すタイムチャート。（ｇ）は、正常カウンタのカウント値を示すタイムチャート。（ｈ）は、異常カウンタのカウント値を示すタイムチャート。

以下、本発明の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。先ず、本発明が適用された内燃機関１００の概略構成について説明する。なお、以下の説明において単に上流、下流というときは、吸気、排気、蒸発燃料、及び外気の流れにおける上流、下流を示すものとする。

図１に示すように、内燃機関１００は、当該内燃機関１００の外部から吸気を導入するための吸気管１１を備えている。吸気管１１には、吸気に含まれる異物を取り除くエアクリーナ２１が取り付けられている。吸気管１１におけるエアクリーナ２１よりも下流側には、ターボチャージャ３０におけるコンプレッサ３１が取り付けられている。コンプレッサ３１は、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側に吸気を圧送する。吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側には、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側の部分の圧力を検出する過給圧センサ９１が取り付けられている。

吸気管１１における過給圧センサ９１よりも下流側には、圧縮した吸気を冷却するためのインタークーラ２２が取り付けられている。吸気管１１におけるインタークーラ２２よりも下流側には、スロットルバルブ２３が取り付けられている。スロットルバルブ２３は、吸気管１１の流路を開閉することにより、当該吸気管１１を流通する吸気量を制御する。吸気管１１におけるスロットルバルブ２３よりも下流側には、吸気管１１におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分の圧力を検出するインマニ圧センサ９２が取り付けられている。

吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分には、コンプレッサ３１を迂回して吸気を流通させるバイパス管４１の一端が接続されている。バイパス管４１の他端は、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側の部分に接続されている。バイパス管４１には、当該バイパス管４１の流路を開状態及び閉状態のいずれか一方に切り替えるエアバイパスバルブ４２が取り付けられている。

吸気管１１の下流端には、燃料を吸気と混合して燃焼させる気筒１２が接続されている。気筒１２内には、当該気筒１２の内部に燃料を噴射する燃料噴射弁２４の先端が突出している。

気筒１２には、当該気筒１２から排気を排出するための排気管１３の上流端が接続されている。排気管１３には、ターボチャージャ３０におけるタービン３２が取り付けられている。

燃料噴射弁２４は、燃料を貯留するための燃料タンク２５からの燃料供給を受ける。燃料タンク２５は、燃料配管を介して燃料噴射弁２４と接続されている。また、燃料タンク２５内にはフィードポンプが収容されており、フィードポンプによって圧送された燃料が燃料配管を介して燃料噴射弁２４に供給される。なお、図１においては、燃料配管及びフィードポンプの図示を省略している。

燃料タンク２５には、当該燃料タンク２５内で発生した蒸発燃料の大気放出を抑える蒸発燃料処理装置５０が接続されている。蒸発燃料処理装置５０は、燃料タンク２５内で発生した蒸発燃料を吸着するキャニスタ５１を備えている。キャニスタ５１には、当該キャニスタ５１に蒸発燃料を導入するベーパ管５２の一端が接続されている。ベーパ管５２の他端は、燃料タンク２５内へと至っている。また、キャニスタ５１には、当該キャニスタ５１に外気を導入する外気導入管５３が接続されている。

キャニスタ５１には、当該キャニスタ５１内の蒸発燃料を吸気管１１へと導くパージ管５５が接続されている。パージ管５５は、途中で２つに分岐している。パージ管５５のうちの分岐箇所よりも上流側（キャニスタ５１側）に位置する共通管５８の上流端は、キャニスタ５１に接続されている。共通管５８には、当該共通管５８の流路を開状態及び閉状態のいずれか一方に切り替えるパージバルブ６１が取り付けられている。

パージ管５５における共通管５８の下流端からは、下流側パージ管５７及び上流側パージ管５６が延びている。下流側パージ管５７の下流端は、吸気管１１におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分に接続されている。下流側パージ管５７には、吸気管１１側からキャニスタ５１側への蒸発燃料等のガスの流通を防ぐ下流側逆止弁６７が取り付けられている。

上流側パージ管５６の下流端は、エゼクタ７０を介して、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側であってエアクリーナ２１よりも下流側の部分に接続されている。上流側パージ管５６には、吸気管１１側からキャニスタ５１側への蒸発燃料等のガスの流通を防ぐ上流側逆止弁６６が取り付けられている。また、上流側パージ管５６において上流側逆止弁６６よりも下流側には、当該上流側パージ管５６の流路の圧力を検出する圧力センサ９３が取り付けられている。すなわち、圧力センサ９３は、パージ管５５におけるパージバルブ６１よりも下流側の部分に取り付けられている。

吸気管１１におけるインタークーラ２２よりも下流側であってスロットルバルブ２３よりも上流側の部分には、還流管５４の上流端が接続されている。還流管５４の下流端は、エゼクタ７０を介して、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側であってエアクリーナ２１よりも下流側の部分に接続されている。

エゼクタ７０は、上流側パージ管５６側の蒸発燃料等のガスを吸引して吸気管１１側に導入する。具体的には、コンプレッサ３１によって吸気が圧送されると、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側の部分の圧力が、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分の圧力に比べて高くなる。すると、還流管５４及びエゼクタ７０を介して、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側の部分から吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分に吸気等のガスが還流する。そして、エゼクタ７０の流路の吸気等のガスの流通によって当該エゼクタ７０の内部に負圧が発生すると、パージ管５５における上流側パージ管５６の蒸発燃料等のガスが吸引されて吸気管１１の流路に導入される。

上記のパージバルブ６１は、制御装置８０によって開閉制御される。制御装置８０は、パージバルブ６１を開閉制御するためのバルブ制御部８１を備えている。バルブ制御部８１は、パージバルブ６１に対して、当該パージバルブ６１を開閉制御するための制御信号を出力する。なお、本実施形態では、制御装置８０は、上記のパージバルブ６１の制御の他にも、スロットルバルブ２３の開度や燃料噴射弁２４の燃料噴射量など、内燃機関１００全体を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）として構成されている。

制御装置８０は、各部の圧力を推定する圧力推定部８２を備えている。圧力推定部８２は、過給圧センサ９１から入力される信号に基づいて、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側であってインタークーラ２２よりも上流側の部分の圧力である過給圧Ｐｓを推定する。また、圧力推定部８２は、インマニ圧センサ９２から入力される信号に基づいて、吸気管１１におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分の圧力であるインマニ圧Ｐｉを推定する。圧力推定部８２は、圧力センサ９３から入力される信号に基づいて、パージ管５５における上流側パージ管５６の流路の圧力であるパージ圧Ｐｐを推定する。また、圧力推定部８２は、大気の圧力を検出する大気圧センサ９４から入力される信号に基づいて、大気圧Ｐａを推定する。圧力推定部８２には、パージバルブ６１の制御状況を示す信号がバルブ制御部８１から入力される。

また、制御装置８０は、圧力推定部８２が推定するパージ圧Ｐｐに基づいてパージ管５５等の異常の有無を検出する検出部８３を備えている。検出部８３には、圧力推定部８２が推定したパージ圧Ｐｐを示す信号が圧力推定部８２から入力される。このように、本実施形態において、制御装置８０は、蒸発燃料処理装置５０の異常検出装置としての機能を備えている。

次に、制御装置８０が行う蒸発燃料処理装置５０の異常の有無を検出する異常検出処理について説明する。本実施形態において、制御装置８０は、パージ管５５における上流側パージ管５６の流路の詰まり異常、還流管５４の流路の詰まり異常、パージ管５５における上流側パージ管５６がエゼクタ７０から外れる異常、及び還流管５４がエゼクタ７０から外れる異常を、蒸発燃料処理装置５０の異常として検出する。制御装置８０は、当該制御装置８０が動作を開始したときから当該制御装置８０が動作を終了するときまで、異常検出処理を繰り返し実行する。

図２に示すように、制御装置８０は、異常検出処理を開始するとステップＳ１１の処理を実行する。ステップＳ１１において、制御装置８０は、後述するステップＳ３４で計時を開始する計時時間Ｔの計時（カウントアップ）が行われているか否かを判定する。ステップＳ１１において、計時時間Ｔの計時が行われていないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置８０は、処理をステップＳ２１に進める。

一方、ステップＳ１１において、計時時間Ｔの計時が行われていると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ１２に進める。ステップＳ１２において、制御装置８０は、計時時間Ｔが予め設定された所定時間Ｔｘ以上になっているか否かを判定する。ここで、所定時間Ｔｘは、例えば、数十秒程度の時間が設定されている。ステップＳ１２において、計時時間Ｔが予め設定された所定時間Ｔｘ以上になっていないと判定した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、制御装置８０は、今回の異常検出処理を終了する。

一方、ステップＳ１２において、計時時間Ｔが予め設定された所定時間Ｔｘ以上になっていると判定した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ１３に進める。ステップＳ１３において、制御装置８０は、計時時間Ｔをリセットする。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ２１に進める。

ステップＳ２１において、制御装置８０は、モニタ前提条件が成立しているか否かを判定する。モニタ前提条件としては、例えば、内燃機関１００が始動中である、冷却水の温度が所定の温度（例えば、数度）以上になっている、エンジンの回転数が所定の回転数（例えば、数千ｒｐｍ）以下になっている等の条件である。これらの条件を全て満たした場合に、制御装置８０は、モニタ前提条件が成立していると判定する。ステップＳ２１において、モニタ前提条件が成立していないと判定した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、制御装置８０は、今回の異常検出処理を終了する。

一方、ステップＳ２１において、モニタ実行条件が成立していると判定した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ２２に進める。ステップＳ２２において、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、パージバルブ６１を開状態及び閉状態の一方から他方に切り替えるバルブ開閉処理を行う。具体的には、バルブ制御部８１は、ステップＳ２１の処理開始時点でパージバルブ６１が開状態になっている場合、パージバルブ６１を閉状態に切り替え、再び開状態に切り替えるように制御する。また、バルブ制御部８１は、ステップＳ２１の処理開始時点で、パージバルブ６１が閉状態になっている場合、パージバルブ６１を開状態に切り替え、再び閉状態に切り替えるように制御する。また、ステップＳ２２においてパージバルブ６１を開状態（閉状態）から閉状態（開状態）に切り替え、閉状態（開状態）から再び開状態（閉状態）に切り替えるまでを１開閉周期としたとき、１開閉周期中の時間のうち、ステップＳ２２においてパージバルブ６１を開側に制御する時間の割合をパージデューティとする。このパージデューティは、ステップＳ２２のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの最大値及び最小値の差が大きくなるような値が設定されている。本実施形態において、パージデューティは、１５％〜５０％であることが好ましい。パージデューティの値は、例えば試験やシミュレーションを行って適宜設定できる。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、制御装置８０は、モニタ実行条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、インマニ圧Ｐｉが大気圧Ｐａに比べて第１基準値以上大きくなっている、過給圧Ｐｓが大気圧Ｐａに比べて第２基準値以上大きくなっている等の条件を全て満たした場合に、モニタ実行条件が成立していると判定する。上記のモニタ実行条件は、内燃機関１００が過給運転を行っていることで、蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通せず、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を流通する状態であることを検出するための条件である。なお、第１基準値は、インマニ圧Ｐｉが大気圧Ｐａよりも十分に大きくなり、蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通しない状態になるような値が予め設定されている。また、第２基準値は、過給圧Ｐｓが大気圧Ｐａよりも十分に大きくなり、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を適切に流通する状態になるような値が予め設定されている。ステップＳ２３において、モニタ実行条件が成立していないと判定した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、制御装置８０は、今回の異常検出処理を終了する。

一方、ステップＳ２３において、モニタ実行条件が成立していると判定した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ２４に進める。ステップＳ２４において、制御装置８０における検出部８３は、ステップＳ２２のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が予め設定された所定値Ｘ以上になっているか否かを判定する。本実施形態において、パージ圧Ｐｐの圧力変動幅は、ステップＳ２２のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの最大値及び最小値の差である。ここで、蒸発燃料処理装置５０に異常がない理想的な状態（内燃機関１００の工場出荷時の状態）であっても、パージバルブ６１のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅は、上流側パージ管５６の流路を流通する蒸発燃料等のガスの流通量によって変化する。そして、上流側パージ管５６の流路を流通する蒸発燃料等のガスの流通量は、内燃機関１００の運転状態やパージ管５５の構成等によって変化する。したがって、蒸発燃料処理装置５０に異常がない理想的な状態であって、モニタ前提条件が成立、且つ、モニタ実行条件が成立している場合において、バルブ開閉処理の際に生じるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅の最小値が実験等によって求められ、そのパージ圧Ｐｐの圧力変動幅の最小値よりも小さい値が上記の所定値Ｘとして予め設定されている。

ステップＳ２４において、ステップＳ２２のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が予め設定された所定値Ｘ以上になっていると判定した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ３１に進める。ステップＳ３１において、制御装置８０における検出部８３は、正常カウンタをカウントアップする。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ３２に進める。

ステップＳ３２において、制御装置８０における検出部８３は、正常カウンタが予め設定された正常判定値Ａ以上になっているか否かを判定する。本実施形態において、正常判定値Ａは、９回に設定されている。ステップＳ３２において、正常カウンタが予め設定された正常判定値Ａ以上になっていないと判定した場合（Ｓ３２：ＮＯ）、制御装置８０は、今回の異常検出処理を終了する。

一方、ステップＳ３２において、正常カウンタが予め設定された正常判定値Ａ以上になっていると判定した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ３３に進める。

ステップＳ３３において、制御装置８０における検出部８３は、蒸発燃料処理装置５０が正常であると判定する。また、制御装置８０は、正常カウンタ及び異常カウンタをリセットする。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ３４に進める。ステップＳ３４において、制御装置８０は、計時時間Ｔの計時を開始する。その後、制御装置８０は、今回の異常検出処理を終了する。

一方、ステップＳ２４において、ステップＳ２２のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が予め設定された所定値Ｘ以上になっていないと判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、制御装置８０は、処理をステップＳ４１に進める。ステップＳ４１において、制御装置８０における検出部８３は、異常カウンタをカウントアップする。その後、制御装置８０は、処理をステップＳ４２に進める。

ステップＳ４２において、制御装置８０における検出部８３は、異常カウンタが予め設定された異常判定値Ｂ以上になっているか否かを判定する。本実施形態において、異常判定値Ｂは、２回に設定されている。ステップＳ４２において、異常カウンタが予め設定された異常判定値Ｂ以上になっていないと判定した場合（Ｓ４２：ＮＯ）、制御装置８０は、今回の異常検出処理を終了する。

一方、ステップＳ４２において、異常カウンタが予め設定された異常判定値Ｂ以上になっていると判定した場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、制御装置８０は、処理をステップＳ４３に進める。

ステップＳ４３において、制御装置８０における検出部８３は、蒸発燃料処理装置５０が異常であると判定する。また、制御装置８０は、正常カウンタ及び異常カウンタをリセットする。その後、制御装置８０は、異常検出処理の繰り返しを終了する。

本実施形態の作用について説明する。
内燃機関１００において、キャニスタ５１側から吸気管１１側へ蒸発燃料を流通させるパージ処理を実行しない場合には、制御装置８０によってパージバルブ６１が閉状態に制御される。この場合、燃料タンク２５内で発生した蒸発燃料がベーパ管５２を介して、キャニスタ５１内に流入する。キャニスタ５１内に流入した蒸発燃料は、キャニスタ５１内に吸着される。

一方、内燃機関１００において、キャニスタ５１側から吸気管１１側へ蒸発燃料を流通させるパージ処理を実行する場合には、制御装置８０によってパージバルブ６１が開状態に制御される。ここで、内燃機関１００が過給運転を行っていない場合には、吸気管１１におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分の負圧によって、外気導入管５３を介してキャニスタ５１内に外気が流入する。そして、キャニスタ５１内に吸着されていた蒸発燃料と外気とが、パージ管５５における共通管５８及び下流側パージ管５７を介して吸気管１１におけるスロットルバルブ２３よりも下流側の部分に流入する。

また、内燃機関１００が過給運転を行っている場合には、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも下流側の部分から還流管５４及びエゼクタ７０を介して、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分に吸気等のガスが還流する。このようにエゼクタ７０の流路の吸気等のガスの流通によって当該エゼクタ７０の内部に負圧が発生すると、外気導入管５３を介してキャニスタ５１内に外気が流入する。そして、キャニスタ５１内に吸着されていた蒸発燃料と外気とが、パージ管５５における共通管５８、上流側パージ管５６、及びエゼクタ７０を介して、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分に流入する。

ここで、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ０において、パージバルブ６１が開状態になっているものとする。また、同時刻ｔ０において、内燃機関１００が過給運転を行わないことでインマニ圧Ｐｉが大気圧Ｐａよりも小さくなり、蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通しているものとする。この場合、過給圧Ｐｓは大気圧Ｐａと略同じになり、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を流通しないものとする。

図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１において、モニタ前提条件が成立すると、図３（ｂ）に示すように、制御装置８０におけるバルブ制御部８１は、バルブ開閉処理を開始する。そして、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ１以降において、パージバルブ６１が開状態から閉状態、閉状態から開状態に、繰り返し切り替えられる。なお、図３（ｃ）では、パージデューティが約５０％に設定されているものとして図示している。

図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ１以降において、パージバルブ６１のバルブ開閉処理に伴って、パージ圧Ｐｐが変動する。すると、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ２において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間についてのパージバルブ６１のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が算出される。同様に、時刻ｔ３において、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間についてのパージバルブ６１のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が算出される。ただし、図３（ｆ）に示すように、時刻ｔ２及び時刻ｔ３では、モニタ実行条件がＯＦＦであるため、制御装置８０における検出部８３は、正常カウンタ及び異常カウンタのいずれのカウントアップも行わない。

図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ４において、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間についてのパージバルブ６１のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が算出される。ここで、図３（ｆ）に示すように、時刻ｔ４以降において、内燃機関１００が過給運転を行うことで、インマニ圧Ｐｉが大気圧Ｐａよりも十分に大きくなり、蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通しなくなったとする。この場合、過給圧Ｐｓが大気圧Ｐａに比べて十分に大きくなり、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を流通するようになったとする。そして、モニタ実行条件がＯＮになったとする。すると、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ４において、制御装置８０における検出部８３は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間についてのパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が所定値Ｘ以上になっているため、図３（ｇ）に示すように正常カウンタをカウントアップする。

同様に、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ５において、制御装置８０における検出部８３は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間についてのパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が所定値Ｘ以上になっているため、図３（ｇ）に示すように正常カウンタをカウントアップする。また、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ６において、制御装置８０における検出部８３は、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間についてのパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が所定値Ｘ以上になっているため、図３（ｇ）に示すように正常カウンタをカウントアップする。

ここで、仮に、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間内において、上流側パージ管５６の流路の一部が詰まる異常が発生したとする。この場合、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ７において、制御装置８０における検出部８３は、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの期間についてのパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が所定値Ｘ以上になっていないため、図３（ｈ）に示すように異常カウンタをカウントアップする。

さらに、図３（ｅ）に示すように、時刻ｔ８において、制御装置８０における検出部８３は、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間についてのパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が所定値Ｘ以上になっていないため、図３（ｈ）に示すように異常カウンタをカウントアップする。そして、図３（ｈ）に示すように、制御装置８０における検出部８３は、異常カウンタが異常判定値Ｂ（２回）以上になっているため、蒸発燃料処理装置５０が異常であると判定する。

本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態において、内燃機関１００が過給運転を行っていることで上流側パージ管５６の流路を蒸発燃料等のガスが流通しやすい状態であって、上流側パージ管５６及び還流管５４の流路に詰まり異常がない状態においてパージバルブ６１が開状態に制御されていると、比較的に多くの蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６の流路を流通する。ここで、パージバルブ６１のバルブ開閉処理を行うと、パージ圧Ｐｐの圧力変動幅は比較的に大きくなる。

一方、内燃機関１００が過給運転を行っていることで上流側パージ管５６の流路を蒸発燃料等のガスが流通しやすい状態であって、上流側パージ管５６の流路に詰まり異常がある状態においてパージバルブ６１が開状態に制御されていると、上流側パージ管５６の流路を流通できる蒸発燃料等のガスは少なくなる。ここで、パージバルブ６１のバルブ開閉処理を行うと、パージ圧Ｐｐの圧力変動幅は比較的に小さくなる。

本実施形態では、上流側パージ管５６の流路の詰まり異常の有無によって変化するパージバルブ６１のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅と予め設定された所定値Ｘとを比較する。これにより、本実施形態では、上流側パージ管５６の流路の詰まり異常の有無を検出できる。

（２）内燃機関１００が過給運転を行っている状態であっても、還流管５４の流路に詰まり異常がある状態では、還流管５４及びエゼクタ７０を還流する吸気等のガスは少なくなる。すると、エゼクタ７０の内部に発生する負圧が小さくなり、パージ管５５における上流側パージ管５６からエゼクタ７０を介して、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分に流入する蒸発燃料等のガスは少なくなる。すなわち、内燃機関１００が過給運転を行っていることで上流側パージ管５６の流路を蒸発燃料等のガスが流通しやすい状態であって、還流管５４の流路に詰まり異常がある状態においてパージバルブ６１が開状態に制御されていると、上流側パージ管５６の流路を流通できる蒸発燃料等のガスは少なくなる。ここで、パージバルブ６１のバルブ開閉処理を行うと、パージ圧Ｐｐの圧力変動幅は比較的に小さくなる。そのため、本実施形態では、還流管５４の流路の詰まり異常の有無も検出できる。

（３）同様に、内燃機関１００が過給運転を行っていることで上流側パージ管５６の流路を蒸発燃料等のガスが流通しやすい状態であって、上流側パージ管５６や還流管５４がエゼクタ７０から外れる異常がある状態においてパージバルブ６１が開状態に制御されていると、比較的に少ない蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６の流路を流通する。ここで、パージバルブ６１のバルブ開閉処理を行うと、パージ圧Ｐｐの圧力変動幅は比較的に小さくなる。そのため、本実施形態では、上流側パージ管５６や還流管５４がエゼクタ７０から外れる異常の有無を検出できる。

（４）本実施形態では、ステップＳ３２の正常判定値Ａ及びステップＳ４２の異常判定値Ｂとして、複数回の値が設定されている。そのため、本実施形態では、パージバルブ６１のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が予め設定された所定値Ｘ以上になっているか否かの判定を複数回行って正常判定又は異常判定を行っている。これにより、本実施形態では、パージバルブ６１のバルブ開閉処理の際におけるパージ圧Ｐｐの圧力変動幅が予め設定された所定値Ｘ以上になっているか否かの判定を一回行って正常判定又は異常判定を行う場合に比べて、正常判定又は異常判定の判定精度を高めることができる。

（５）本実施形態では、ステップＳ４２の異常判定値Ｂは、ステップＳ３２の正常判定値Ａに比べて小さい値が設定されている。そのため、本実施形態では、ステップＳ４２の異常判定値ＢがステップＳ３２の正常判定値Ａと同じ値に設定されている場合に比べて、上流側パージ管５６や還流管５４の異常を、より早期に検出できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、パージ管５５における上流側パージ管５６の下流端は、エゼクタ７０を介さず、吸気管１１におけるコンプレッサ３１よりも上流側の部分に接続されていてもよい。この場合にも、パージバルブ６１のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅と予め設定された所定値Ｘとの比較に基づけば、上流側パージ管５６の流路の詰まり異常の有無は検出できる。なお、この場合には、エゼクタ７０及び還流管５４を省略してもよい。

・上記実施形態において、上流側パージ管５６に取り付けられた圧力センサ９３に代えて、下流側パージ管５７に圧力センサを取り付けてもよい。この構成においては、内燃機関１００が過給運転を行っていない等で下流側パージ管５７の流路を蒸発燃料等のガスが流通しやすい状態であって、下流側パージ管５７の流路に詰まり異常がある状態においてパージバルブ６１が開状態に制御されていると、比較的に少ない蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６の流路を流通する。ここで、パージバルブ６１のバルブ開閉処理を行うと、パージ圧Ｐｐの圧力変動幅は比較的に小さくなる。そして、パージバルブ６１のバルブ開閉処理の際に下流側パージ管５７の圧力センサから入力される信号に基づくパージ圧の圧力変動幅と予め設定された所定値との比較に基づけば、下流側パージ管５７の流路の詰まり異常の有無は検出できる。なお、この場合には、上流側パージ管５６、エゼクタ７０、及び還流管５４を省略してもよい。

・上記実施形態において、ステップＳ２２におけるバルブ開閉処理の回数は適宜変更できる。例えば、ステップＳ２４においてステップＳ２２のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅を算出できるのであれば、ステップＳ２２においては、パージバルブ６１を開状態及び閉状態の一方から他方に１回切り替えてもよいし、３回以上切り替えてもよい。

・上記実施形態において、ステップＳ３２における正常判定値Ａの回数は適宜変更できる。正常判定値Ａを大きな値にすれば正常であると判定されにくくなり、小さな値にすれば正常であると判定されやすくなる。そこで、例えば、所定値Ｘの値や、一連の異常判定に求められる判定精度等を勘案して、適切な正常判定値Ａを設定すればよい。

・同様に、上記実施形態において、ステップＳ４２における異常判定値Ｂの回数は適宜変更できる。また、異常判定値Ｂは、正常判定値Ａよりも小さな値である必要もない。ただし、異常判定値Ｂを大きな値にすると、実際に異常が発生してから異常判定されるまでのタイムラグが長くなる。

・上記実施形態において、ステップＳ２３におけるモニタ実行条件は変更できる。例えば、ステップＳ２３において、蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通せず、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を流通する状態を検出できるのであれば、ステップＳ２３における第１基準値や第２基準値は、内燃機関１００の運転状態やパージ管５５の構成等に合わせて適宜変更してもよい。また、例えば、ターボチャージャ３０の運転状態に基づいて、蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通せず、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を流通する状態を検出してもよい。

・また、ステップＳ２３におけるモニタ実行条件は、例えば、蒸発燃料等のガスが上流側パージ管５６を流通する状態であることを検出できれば、比較的に少ない蒸発燃料等のガスが下流側パージ管５７を流通する状態であってもよい。この場合にも、上流側パージ管５６を流通する蒸発燃料等のガスが一定以上あれば、ステップＳ２４においてステップＳ２２のバルブ開閉処理の際のパージ圧Ｐｐの圧力変動幅を適切に算出できる。

Ａ…正常判定値、Ｂ…異常判定値、Ｔ…計時時間、Ｘ…所定値、Ｐａ…大気圧、Ｐｉ…インマニ圧、Ｐｐ…パージ圧、Ｐｓ…過給圧、Ｔｘ…所定時間、１１…吸気管、１２…気筒、１３…排気管、２１…エアクリーナ、２２…インタークーラ、２３…スロットルバルブ、２４…燃料噴射弁、２５…燃料タンク、３０…ターボチャージャ、３１…コンプレッサ、３２…タービン、４１…バイパス管、４２…エアバイパスバルブ、５０…蒸発燃料処理装置、５１…キャニスタ、５２…ベーパ管、５３…外気導入管、５４…還流管、５５…パージ管、５６…上流側パージ管、５７…下流側パージ管、５８…共通管、６１…パージバルブ、６６…上流側逆止弁、６７…下流側逆止弁、７０…エゼクタ、８０…制御装置、８１…バルブ制御部、８２…圧力推定部、８３…検出部、９１…過給圧センサ、９２…インマニ圧センサ、９３…圧力センサ、９４…大気圧センサ、１００…内燃機関。

Claims (1)

1. 燃料タンクで発生した蒸発燃料が導入されるとともに当該蒸発燃料を吸着するキャニスタと、前記キャニスタに接続され、当該キャニスタに外気を導入する外気導入管と、前記キャニスタ及び吸気管を接続し、前記キャニスタ内の蒸発燃料を前記吸気管へと導くパージ管と、前記パージ管に設けられ、当該パージ管の流路を開状態及び閉状態のいずれか一方に切り替えるパージバルブと、前記パージ管における前記パージバルブよりも下流側の部分に設けられ、前記パージ管の流路の圧力を検出する圧力センサとを備えている蒸発燃料処理装置に適用される異常検出装置であって、
   前記圧力センサから入力される信号に基づいて前記パージ管の流路の圧力を推定する圧力推定部と、前記圧力推定部が推定する前記パージ管の流路の圧力に基づいて前記パージ管の異常の有無を検出する検出部と、前記パージバルブを開閉制御するバルブ制御部とを備え、
   前記バルブ制御部は、
   前記パージバルブを開状態及び閉状態のいずれか一方から他方に切り替えるバルブ開閉処理を行い、
   前記検出部は、
   前記バルブ開閉処理の際の前記パージ管の流路の圧力変動幅と予め設定された所定値との比較に基づいて前記パージ管の異常の有無を検出する
   ことを特徴とする蒸発燃料処理装置の異常検出装置。