JPH0436055A - 燃料タンクの蒸発ガス処理装置における自己診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、燃料タンクの蒸発ガス処理装置における自己
診断装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の燃料タンクの蒸発処理装置としては、例えば特公
昭５３−１９７２９号公報に開示されるようなものかあ
る。

このものは、燃料タンク内の圧力か所定値以上の正圧に
なった時に、燃料タンク内の蒸発ガスをキャニスタに導
き、該キャニスタ内に充填されている活性炭等の吸着剤
に前記蒸発ガスを吸着させ、該吸着剤に吸着された燃料
をパージ通路を介してエンジンの吸気通路に導入してエ
ンジンに供給するようにしている。

前記パージ通路には、スロットル負圧に応じて開閉され
るダイヤフラムバルブか介装されていてこのダイヤフラ
ムバルブは前記スロットル負圧か所定以上である予め定
められた適切なパージ領域でエンジンへの燃料パージ（
脱離）か行われるように制御する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記のような燃料タンクの蒸発ガス処理装置
においては、前記パージ通路の詰まりゃ漏れ等の発生に
よって正常なパージ動作を行わせることかできなくなっ
た場合に、これを診断して装置の信頼性を確保する必要
がある。

このため、従来では、活性炭等の吸着剤の温度変化を捉
えて装置の診断を行うようにしていた。

即ち、活性炭等の吸着剤は、蒸発ガスを吸着（チャージ
）しているときには温度か上昇し、また、燃料を脱離（
パージ）しているときには温度か下降するという性質を
有しているため、非パージ領域で吸着剤の温度上昇、又
は、パージ領域ての吸着剤の温度降下を検出することて
、処理装置の異常を診断していた。

ところか、かかるパージ領域と非パージ領域との制卸は
、吸着剤における吸着・脱離状況とは無関係に行われる
ため、例えば、パージ領域になってパージか開始されて
も、それまでの吸着剤に対する吸着量は不確定であり、
僅かにしか吸着されていない状況では温度降下か殆ど発
生しないから、パージを開始させても温度降下かないこ
とを理由にはシステムの異常を診断できないものとなっ
ていた。

そこで、蒸発ガスか吸着剤にある程度吸着されている状
態で診断する必要かあり、そのために診断前にパージを
ある期間停止して、この間に吸着されたことを吸着剤の
温度上昇によって検出してから診断を開始する方式が提
案された。

しかし、この方式を採用しても、吸着剤にある程度以上
に燃料か吸着すると吸着剤の温度上昇かなくなってしま
うため、パージ停止開始蒸発ガスの初期状態で検出部位
の吸着剤か既に吸着しきっている場合や、経時劣化によ
り吸着能力か部分的に無くなっているような場合には所
定の温度上昇が検出されないため、吸着状態の判定を行
えないという問題か残されている。

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、パージ開始前の蒸発ガスの吸着状態を正確に把握し
て、燃料タンクの蒸発ガス処理装置の自己診断を精度良
く行えるようにして、装置の信頼性を向上させることを
目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第１図に示すように、燃料タンク内の
燃料蒸発ガスを吸着剤に吸着捕集させ、前記吸着剤に吸
着された燃料をパージ通路を介してエンジンに供給する
ように構成された燃料タンクの蒸発ガス処理装置におい
て、 前記パージ通路を開閉制御する開閉制御手段と、前記吸
着剤の温度を蒸発ガス処理装置の深さ位置の異なる複数
箇所で検出する吸着剤温度検出手段と、 前記開閉制御手段により前記パージ通路を閉じてから吸
着剤温度検出手段により検出される複数箇所の吸着剤温
度の変化状態に基づいて吸着状態を判別し、所定の吸着
状態となった時に開閉制御手段によりパージ通路を開い
てパージを開始させるパージ開始手段と、 該パージ開始手段によりパージを開始させてから前記吸
着剤温度検出手段で検出される吸着剤温度の降下状態を
診て処理装置の異常の有無を診断する異常診断手段と、 を含んで構成した。

〈作用〉 かかる構成において、開閉制御手段によってパージ通路
を閉じると、燃料のパーツかなされず吸着剤への燃料の
吸着か進行する。そして、吸着剤温度検出手段により検
出されたキャニスタの深さ位置の異なる複数箇所の吸着
剤温度の変化状態に応じて、との部分まで吸着か進行し
ているかを判定することかできる。

そして、パージ開始手段か該吸着の進行か異常診断に適
切な状態となったところでパージを開始させると、燃料
かパージされることによって吸着剤の温度か降下するは
ずであり、所定以上の割合で温度降下しないときには、
異常診断手段によりパージ通路の詰まりなどのパージ系
の異常が発生しているものと見做し異常と診断する。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、エンジンｌには、スロ
ットルチャンバー２及び吸気マニホールド３を介して空
気が吸入される。

前記スロットルチャンバー２には、図示しないアクセル
ペダルと連動するスロットル弁４が設けられていて、吸
入空気流量Ｑを制御する。吸気マニホールド３には、各
気筒毎に電磁式燃料噴射弁５が設けられていて、図示し
ない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータに
より所定の圧力に制御される燃料を吸気マニホールド３
内に噴射供給する。前記燃料噴射弁５による燃料噴射量
の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユ
ニット６で行われるようになっている。

また、エンジン１の各気筒には、それぞれ点火栓７か設
けられていて、これらには点火コイル８にて発生する高
電圧かディストリビュータ９を介して順次印加され、こ
れにより、火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここ
で、点火コイル８は、付設されたパワートランジスタ１
０を介して高電圧の発生時期が制御されるようになって
いる。

前記スロットル弁４には、その開度ＴＶＯをポテンショ
メータによって検出するスロットルセンサ１１が付設さ
れており、また、前記ディストリビュータ９に内蔵され
たクランク角センサ１２からは、所定クランク角度毎に
検出信号か出力されるようになっている。

上記スロットルセンサ１１及びクランク角センサ１２の
検出信号に基づいて後述するようにエンジンｌの定常運
転状態を検出するよう構成しているので、前記各センサ
が本実施例における定常運転検出手段に相当する。

また、冷却水ジャケットには、エンジン温度を代表する
冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１３か設けられて
おり、また、排気マニホールド１４には、エンジン１の
吸入混合気の空燃比と密接な関係にある排気中の酸素濃
度を検出する酸素センサ１５か設けられている。

更に、前記エンジンｌには、燃料タンク２０の蒸発ガス
処理装置２１か備えられている。前記蒸発ガス処理装置
２１は、キャニスタ２２内に充填された活性炭などの吸
着剤２３に、燃料タンク２０内で発生した燃料の蒸発ガ
スを吸着捕集させ、該吸着剤２３に吸着された燃料を、
パージ通路２４を介してスロットル弁４下流側の吸気通
路に供給するものである。

前記キャニスタ２２には、燃料タンク２０内の正圧が所
定以上になったときに開くチエツクバルブ２５が介装さ
れた蒸発ガス通路２６を介して燃料タンク２０内の蒸発
ガスが導入されるようになっており、また、前記パージ
通路２４には、スロットル負圧か負圧導入路２７を介し
て導入される圧力室を備えたダイヤフラムバルブ２８か
介装されている。

前記ダイヤフラムバルブ２８は、エンジンｌか回転して
所定以上のスロットル負圧か加えられるとスプリング２
８ａの閉弁付勢力に抗してパージ通路２４を開き、エン
ジン１の回転停止時でスロットル負圧か大気圧になった
ときには前記スプリング２８ａの閉弁付勢力によって閉
弁してパージ通路２４を閉じるものであり、適性なパー
ジ領域で（本実施例ではエンジンｌの回転時に）燃料の
パージを行わせるようになっている。

また、前記パージ通路２４の前記ダイヤフラムバルブ２
８の下流側には、前記コントロールユニット６によって
通電側ａ（開閉側ａ）される常開型のソレノイドバルブ
２９か介装されている。該ソレノイドバルブ２９は開閉
制御手段に相当する。更に、前記キャニスタ２２内の温
度（吸着剤２３の温度）Ｔｃを上部と下部とで夫々検出
する吸着剤温度検出手段としてのキャニスタ温度センサ
３０．３１か設けられている。

コントロールユニット６は、前記各種のセンサからの信
号に基づいて燃料噴射弁５による燃料噴射量や点火時期
を制御すると共に、前記ソレノイドバルブ２９の開閉制
御を含む上記蒸発ガス処理装置２１の自己診断制御を行
うものてあり、該自己診断制胛を、第３図のフローチャ
ートに従って説明する。

尚、本実施例において、パージ開始手段、異常診断手段
としての機能は前記第３図のフローチャートに示すよう
にソフトウェア的に備えられている。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、イグニッ
ションスイッチ（ＩＧＳＷ）かＯＮされたときに実行さ
れるものであり、まず、ステップｌ　（図中ではＳｌと
しである。以下同様）では、水温センサ１３て検出され
るエンジン温度を代表する冷却水温度Ｔｗが所定温度（
例えば２０°Ｃ）以上であるか否かを判別する。

ここで、かかる始動時水温か所定温度未満であるときに
は、外気温度も低く、ガソリン蒸気が殆ど発生しないた
め、本実施例の自己診断を精度良く行わせることができ
ないので、ステップ２へ進み、ソレノイドバルブ２９を
閉状Ｑ　（ＯＦＦ）状態に維持させたまま本プログラム
を終了させ、今回の運転においては自己診断を行わずソ
レノイドバルブ２９を開いたままにする。

一方、ステップ１て冷却水温度Ｔｗか所定温度以上であ
ると判別されたときには、ステップ３へ進み、エンジン
１の運転か開始されて回転し始めたか否かを判別し、エ
ンジンか回転し始めるまではこのステップ３の判別を繰
り返す。敵この間はソレノイドバルブ２９は開状態に維
持されるか、ダイヤフラムバルブ２８はエンジン１か回
転し始めて所定以上のスロットル負圧になってから開く
ので、パージは行われない。

エンジン１か回転し始めて、ダイヤフラムバルブ２８か
開くようになり、ダイヤフラムバルブ２８及びソレノイ
ドバルブ２９を介してパージか行われるようになると、
ステップ３から抜は出し、ステップ４てソレノイドバル
ブ２９の開状態（ＯＦＦ）の維持を指示してから、次の
ステップ５でパージ時間を計測するタイマＴをセロスタ
ートさせる。

そして、次のステップ６ては、前記タイマＴによって計
測されるパージ時間Ｔか所定時間Ｔ１を越えたか否かを
判別し、前記所定時間Ｔまたけパージされるまでは、ス
テップ６の判別を繰り返す。

このようにして始動直後に所定時間Ｔまたけパーンさせ
ることにより、それまでに吸着されていた燃料をパーツ
（脱離）させ、次にパージ通路２４を閉じたときに再吸
着か行われるようにするものである。

前記所定時間Ｔまたけパージされると、ステップ６から
ステップ７へ進む。このステップ７ては、ソレノイドバ
ルブ２９への通電を開始（ＯＮ）することによりパージ
通路２４を閉制御し、別途ソレノイドバルブ２９の開制
御（ＯＦＦ）か指示されるまで、閉状態を維持する（第
４図参照）。

このようにしてパージ通路２４をソレノイドバルブ２９
て閉しると、次のステップ８ては、ソレノイドバルブ２
９を閉したときに上部のキャニスタ温度センサ３０て検
出された温度ＴｃＡか上昇しているかを単位時間当たり
の変化量△Ｔ　ＣＡか正の所定値ΔＴ、以五であるか否
かによって判定する。

そして、温度Ｔ　ＣＡか上昇中であると判定された場合
は、未だ吸着か十分てないと判断してソレノイドバルブ
２９を閉状態に保持し、温度Ｔ。、か上昇中てないと判
定された時は、ステップ９へ進む。

ステップ９ては、温度Ｔ　ＣＡか上昇しきった後に変化
しない若しくはやや下降する状態となったか、否かを判
別する。ここで、否と判定されるのは、未だ、殆と吸着
されていないため温度上昇か始まらない場合の他、経時
劣化等により最初から変化しない場合か含まれる。

そして、ステップ９て前者と判定された場合は、異常診
断するのに十分な吸着量か得られたと判断してステップ
１３へ進み、ソしノイドバルブ２９への通電を停止して
パージ通路２４を開き、パージを開始させる。ステップ
９て後者と判定された場合は、未だ吸着量か不足若しく
は吸着状懸か不明であるためステップ１０へ進み、下部
のキャニスタ温度センサ３１て検出された温度ＴＣ［ｌ
か上昇しているかを前記同様単位時間当たりの変化量△
ＴＣＢか正の所定値△Ｔ、以上であるか否かによって判
定する。

そして、下部の温度Ｔ。８か上昇中と判定された場合は
、吸着か十分であると判断してステップ１３へ進みパー
ジを開始させる。

ステップ１０て温度Ｔ。８が上昇中てないと判定された
場合はステップ１１へ進み、温度Ｔ。Ｂが上昇しきった
後に変化しない若しくはやや下降する状態となったか、
否かを判別する。

そして、前者と判定された場合には吸着がキャニスタ２
２の奥深くまで進行し、やや過剰ぎみ（オーバーフロー
状態）であると判断してステップ１２へ進み、吸入空気
流量が十分大きくパージ量を大きくしても空燃比の変化
か少ない運転条件か否かを判定する。かかる運転条件か
満たされている場合はステップ１３へ進んでパージを行
わせるか、満たされない場合は運転条件が満たされるま
でソレノイドバルブ２９を閉としてパージを停止する。

通常は、前記したように下部の温度Ｔ　ＣＢの上昇中に
パージが開始されるため、吸着のオーバーフローを回避
できるか、オーバーフローした場合でも上記のように条
件を決めてパージを継続することにより、パージによる
運転性への悪影響を避けられる。

また、ステップ１１て後者と判定された場合は、未だ吸
着か殆ど行われていない空状態であると判断し、診断を
開始できないのでソレノイドバルブ２９を閉状態に保持
してパージの停止を保つ。

このようにして、十分高い信頼性を有して異常診断か行
える程度にキャニスタ２２への吸着が進行するのを待っ
て、パージを開始させるのである。

尚、ステップ８〜ステツプ１３の部分がパージ開始手段
に相当する。

ステップ１３でソレノイドバルブ２９を開制御してパー
ジ通路２４を開くと、次のステップ１４ては所定時間の
デイレ−を行わせ、実際にパージか進行してこれが吸気
着剤２３の温度変化（降下）として表れる時期になって
からステップ１５へ進む。

ステップ１５では、エンジン１が定常運転されているか
否かを、例えばスロットルセンサ１１て検出されるスロ
ットル弁開度ＴＶＯの変化か殆ど零で、かつ、クランク
角センサ１２から出力される検出信号に基づいて算出さ
れるエンジン回転速度の変動が略零である場合を定常運
転として判別する。

ここて、エンジン１か定常運転されていると判別された
ときには、ステップ１６へ進み、パージ状態においてサ
ンプリングされた吸着剤２３の温度Ｔ。

の温度変化か、所定以上の割合の減少変化を示している
か否かを判別する。

ステップ１１で開始させたパージは、それまでにあるレ
ベル以上の燃料が吸着剤２３に吸着されていることを予
測確認してから行わせているから、パージか正常に実行
されれば、パージによって吸着剤２３の温度Ｔ、か急激
に低下するはずであり、ここで、吸着剤２３の温度Ｔｃ
か所定以上の割合で低下していない場合には、パージが
正常に行われていない可能性がある。尚、この場合も、
パージの進行に応じて温度降下発生はキャニスタ２２の
上部から下部にかけて進行する。

従って、ステップ１６で上部の温度Ｔ　ＣＡ又は下部の
温度Ｔ　ｅ　ａのいずれがか所期の降下を示すか否かを
判別し、いずれもが初期の降下を示していないと判別さ
れたときには、これか真にパージ系の異常によるもので
あるかを確かめるために、ステップ１７で酸素センサ１
５の出力か空燃比のり・Ｉチ変化を示しているか否かを
判別する。

本実施例における酸素センサ１５は、特開昭６０３６９
４９号公報等に開示されるような大気中の酸素濃度を基
準として、酸素濃度の高い領域から低い領域まで広範囲
に測定てきる公知のセンサて、該基準濃度に対する排気
中酸素濃度か低いときほと大きな出力を発生させるもの
であり、空燃比かリッチ化すれば排気中の酸素濃度か低
下するから、酸素センサ１５の出力か増大している場合
には、空燃比かリッチ化していることを示す。

従って、ステップ１７ては、前記酸素センサ１５の出力
αか所定以上の割合で増加しているが否かを判別し、出
力αが増大変化している場合には、ページによって空燃
比かリッチ化したものと見做し、吸着剤２３の温度Ｔｃ
は所期通りに変化しなかったものの、実際には正常にパ
ージか行われたものと判断し、ステップ１８へ進んでパ
ージシステムの正常判断を下す。

尚、ステップ１６て吸着剤２３の温度Ｔ。か所期通りに
低下した場合にも、ステップ１８へ進んで正常判断を下
す。吸着剤２３にあるレベル以上に燃料か吸着されてい
る状態からパージさせると、ある程度のバラツキはある
にしても、吸着剤２３の温度Ｔｃか降下するから、かか
る温度降下によってパージの正常状態を判別できるもの
である。

一方、ステップ１７て出力αか空燃比のリッチ化傾向を
示していないと判断されたときには、吸着剤２３の温度
ＴＣか降下せず、然も、パージによる空燃比のリッチ化
かないことから、パージか正常に行われず、パージ通路
２４の詰まりなどによって、エンジン１にパージされた
燃料か供給されていないものと推測し、ステップ１９へ
進んでパージシステムの異常判断を下す（異常検出信号
を出力する）。

ここて、前記異常判断に伴って、運転席付近などに設け
た警報ランプを点灯させるようにしても良い。以上ステ
ップ１４〜ステツプ１９の部分か異常診断手段に相当す
る。

尚、空燃比のリッチ化傾向を確認する場畝酸素センサ１
５か例えば理論空燃比を境にオン・オフ的に出力変化す
る特性である場合（酸素センサ１５がリッチ・リーンセ
ンサである場合）には、パージによるリッチ化傾向を出
力の変化割合に基づいて検出てきないのて、かかる酸素
センサ１５の出力に基づいて実際の空燃比を理論空燃比
に近つけるように燃料噴射量をフィードバック制御する
空燃比フィードバック補正制御をコントロールユニット
６か行う場合には、前記フィードバック制御の制御方向
に基づいてパージによるリッチ化傾向を知ることができ
る。

具体的には、燃料噴射量を補正するフィードバック補正
係数を酸素センサ１５て検出される実際の空燃比の理論
空燃比に対するリッチ・リーンに基づいて増減制御する
場合に、前記フィードバック補正係数の減少制御時間か
所定以上に長くなっている場合にパージによるリッチ化
を判断することかできる。

尚、本実施例では、スロットル負圧によってパージ通路
２４を開閉するダイヤフラムバルブ２８を備える構成と
したか、常閉型のソレノイドバルブのみをパージ通路２
４に備えるの構成として、該ソレノイドバルブをパージ
領域においてＯＮさせる構成とし、該ソレノイドバルブ
をパージ領域において強制的に所定期間閉じてからパー
ジを開始させて自己診断させるよう構成しても良い。

また、本実施例てはダイヤフラムバルブ２８がエンジン
停止時のみパージ通路２４を閉しるものとしたか、アイ
ドル運転時なとのスロットル負圧か比較的低い場合にも
パージ通路２４を閉しる構成であっても良く、この場合
には、かがるダイヤフラムバルブ２８によるパージ領域
・非パージ領域をエンジンｌの回転速度や負荷なとの運
転状態から判別して、パージ領域においてソレノイドバ
ルブ２９を所定期間閉じてからパージを開始させ自己診
断させれば良い。

また、キャニスタ温度センサを、キャニスタの上部、中
央部、下部等３箇所配設して、小、中、大の３段階に吸
着状態を判別してパージを開始させるような構成として
もよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、パージ時の吸着剤
の温度降下に基ついて装置の自己診断を行わせるに当た
って、複数箇所での温度変化検出に基ついであるレベル
以上に蒸発ガスを確実に吸着させたことを確認してから
パージを開始させることかできるようにしたので、前記
パージ時の温度降下に基つく自己診断の信頼性を向上さ
せることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム図、第３図は同上実施例に
おける自己診断の内容を示すフローチャート、第４図は
同上実施例における制御特性を示すタイムチャートであ
る。 １・・・エンジン　　６・・・コントロールユニット２
０・・・燃料タンク　　２１・・・蒸発ガス処理装置　
　２２・・・キャニスタ　　２３・・吸着剤　　２４・
・・パージ通路２６・・・蒸発ガス通路　　２９・・・
ソレノイドバルブ３０゜ ３１・・・キャニスタ温度センサ 特許呂願人　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　富二雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　燃料タンク内の燃料蒸発ガスを吸着剤に吸着捕集させ
   、前記吸着剤に吸着された燃料をパージ通路を介してエ
   ンジンに供給するように構成された燃料タンクの蒸発ガ
   ス処理装置において、 前記パージ通路を開閉制御する開閉制御手段と、前記吸
   着剤の温度を前記蒸発ガス処理装置の深さ位置の異なる
   複数箇所で検出する吸着剤温度検出手段と、 前記開閉制御手段により前記パージ通路を閉じてから吸
   着剤温度検出手段により検出される複数箇所の吸着剤温
   度の変化状態に基づいて吸着状態を判別し、所定の吸着
   状態となった時に開閉制御手段によりパージ通路を開い
   てパージを開始させるパージ開始手段と、 該パージ開始手段によりパージを開始させてから少なく
   とも前記吸着剤温度検出手段で検出される吸着剤温度の
   降下状態を診て処理装置の異常の有無を診断する異常診
   断手段と、 を含んで構成したことを特徴とする燃料タンクの蒸発ガ
   ス処理装置における自己診断装置。