JPH0460163A - 内燃機関のエバポパージ異常検出装置 - 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〕 本発明はキャブレタや燃料タンク等の所謂、燃料貯蔵部
より飛散する燃料ガス（例えば、ガソリンベーパ）を−
時、キャニスタ内吸着剤に吸着させ、吸着された燃料を
車両走行時の所定条件（エバポパージ条件）下において
燃料供給系へと供給（パージ）して燃焼させるエバポパ
ージ機構を備えた内燃機関のエバポパージ異常検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

上記エバポパージ機構を備えた内燃機関に関し、例えば
キャニスタと吸気管とを連結するパージ通路やこの通路
に介装されたパージ制御弁につまりが発生するようなパ
ージ系の異常を検出するため、上記キャニスタと吸気管
とを連結するパージ通路内に、パージの際、パージ通路
の通気状態を検出する圧力センサや流量センサ等の通気
状態検出手段とを設け、検出された現実の通気状態に応
じて運転者に上記エバポパージ機構の異常の有無を知ら
せるエバポパージ異常検出装置を本ａ願人は先に出願し
ている（実開平２−２６７５４号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記エバポパージ異常検出装置においては、あくまでパ
ージ系の通気状態に関する異常を検出するものであって
、パージ通路内を流れる気体の性状まで検知することは
不可能である。即ち、キャニスタにおいて仮りにバーシ
ネ良が発生し、燃料ガスが吸気管にパージされないとし
てもパージ系の通気状態に問題がない限りにおいては、
パージ機構が正常と判定されてしまう恐れがある。本発
明はかかる問題に鑑み、パージ系の閉塞等による故障の
みならず、キャニスタのバーシネ良をも検出可能なエバ
ポパージ異常検出装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的のため本発明によれば、燃料貯蔵部から飛散す
る燃料ガスをキャニスタ内吸着剤に一時吸着し、車両走
行中の所定条件の際に吸気管内負圧により吸着剤に吸着
された燃料ガスを脱離して吸気管にパージし、これを燃
焼せしとるエバポパージ機構を備えた内燃機関において
、 上記キャニスタからの燃料ガスがパージされる吸気管の
パージポートよりも吸気下流側に上記燃料ガス濃度を検
出する燃料ガスセンサを設け、さらにキャニスタ内部の
蒸発燃料吸着状態を検出する吸着状態検出手段を設け、
以って機関がパージ条件下にある時、燃料ガスセンサに
よって検出された燃料ガス濃度を、上記吸着状態検出手
段によって検出された吸着状態に応じて定められる所定
値と比較し、燃料ガス濃度が所定値以下の時、上記エバ
ポパージ機構の異常と判断するパージ判定手段を備える
ことを特徴とするエバポパージ異常検出装置が提供され
る。

〔作　用〕

燃料ガスセンサはパージの際、吸気管を流れる吸気中の
燃料ガス濃度を検出する。従ってパージ条件の際、パー
ジ機構に何らかの異常があり、キャニスタへの燃料ガス
の吸着状態検出手段によって検出される吸着状態に対応
する分だけの燃料ガスがパージされない場合、パージ判
定手段はパージ機構の異常を検知する。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を図面を参照して説明する。第
１図は第１実施例としてのエバポパージ機構の構成図で
あって、１は排気管、２はエンジン本体、３は燃料噴射
弁、４は吸気管を夫々示している。また活性炭等の吸着
剤５を充填したキャニスタ６には３本の配管７．８及び
９が接続されており、配管７は例えば燃料タンク（図示
せず）等の燃料貯蔵部から発生する燃料ガス（ベーパ）
をキャニスタ６に導き、配管８は他端が大気に開放され
ており、これは吸着剤５に吸着されていたベーパ（特に
ベーパ中のＨＣ成分）を脱離してこれを吸気管４にパー
ジする際、キャニスタ６内に大気を導くためのものであ
る。

配管９はバイメタル負圧切換弁（ＢＶＳＶ）　１０を介
して、吸気管４に開口した配管１１と接続されており、
これら２つの配管９及び１１は、上述したパージの際、
ベーパを吸気管４へと導くパージ通路１２を構成する。

配管１１の吸気管４への開口部となるパージポート１３
に近接して吸気管４内にはスロットル弁１４が設けられ
ており、このスロットル弁１４の開度が所定値以上にな
ると、スロットル弁１４下流の吸気通路４ａがパージポ
ート１３に連通し、負圧がパージポート１３内へ導かれ
るようになっている。尚、このスロットル弁１４にはス
ロットルポジションセンサ１５が接続されており、また
スロットル弁１４より吸気上流側の吸気通路４ｂには、
吸入空気量を検出するエアフロメータ１６、吸気温セン
サ１７、エアクリーナ１８が取り付けられる。

上述シたスロットルポジションセンサ１５、エアフロメ
ータ１６、吸気温センサ１７からの出力は全て制御回路
（Ｅ［’［Ｊ）１９に入力されるようになっており、Ｅ
Ｃ［Ｉ　１９にはこの他、図示しないエンジン回転数セ
ンサや０２センサ等、従来同様のセンサの出力値が人力
される。

以上のように構成されるエバポパージ機構において本実
施例によれば、キャニスタ６からの燃料ガスがパージさ
れることになるパージポート１３よりも吸気下流側の吸
気通路４ａには吸気中の燃料ガス濃度を検出する燃料ガ
スセンサ２０が設けられる。この燃料ガスセンサ２０は
例えば半導体表面へのＨＣガス吸着による電気伝導度変
化や熱伝導変化を測定するタイプの半導体式センサを使
用することが可能である。尚、このセンサ２０の出力信
号も前述したセンサ同様、ＥＣ［Ｉ　１９に入力される
。

以下、第１図を参照しながら、基本的なエバポパージ機
構の作動を簡単に説明する。

一般に、エンジン停止時、暖機前、及びアイドル運転時
等においてはＢＶＳＶＩＯは閉弁し、配管９と配管１１
を遮断する。即ちこの状態はエバポパージ機構において
燃料ガス吸着状態に相当し、従って燃料タンクより蒸発
した燃料ガスは配管７を通ってキャニスタ６内に導かれ
、吸着剤５に吸着されることになる。

また、例えばエンジン暖機後においてはＢＶＳＶＩＱに
設けられたバイメタルが上昇したエンジン冷却水温によ
り作動されてＢＶＳＶＩＯを開弁させ、配管９を配管１
１に連通させる。そしてこの状態のまま、エンジン負荷
が増大してスロットル弁１４の開度が所定値以上に達す
ると、パージ通路１２にはパージポート１３を介してス
ロットル弁１４下流の負圧が導かれるようになり、この
結果キャニスタ６内部においては配管８を介して外部よ
り大気が導入されることになる。そしてこの際、大気は
キャニスタ６内部の吸着剤５の間を通過することで吸着
されているベーパを吸着剤５より脱離させるパージガス
として作用し、以上のようにしてＨＣ成分を含むベーパ
の吸気管４へのパージが行われる。

以上がエバポパージ機構の基本的作動である。

本発明は上述したパージ作動の際のパージ系の異常発生
を検出可能にするものであり第２図はこの異常検８を実
行するＥＣＵ　１９の作動フローチャート図である。尚
、このプログラムはＥＣ［ｌ　１９の所定メモリ内に格
納されて、エンジン停止中においても、起動されるもの
である。

マスステラフ２１ではスロットルポジションセンサ１５
や図示しないエンジン回転数センサ等によって現在の運
転状態が読み込まれる。そして続くステップ２２では検
出された運転状態により、現在機関が停止状態、或はア
イドル運転状態のいずれかにあるか否かが判定される。

このステップ２２でＹｅ　ｓ、即ち機関が停止或はアイ
ドル運転状態にある時には、前述したようにキャニスタ
６においてベーパ吸着がなされていると判断されるため
、ステップ２３に進み、エンジン停止時間或はアイドル
運転時間を積算する。これはキャニスタ６に充填された
吸着剤５のベーパ吸着状態を検知するため、これらの時
間を吸着時間として積算することでこれを推定するもの
である。従って、吸着時間の積算処理が済んだ後は、再
びステップ２１へとループすることになる。

一方、ステップ２２でＮＯ１即ち車両が走行している時
など、停止でも或はアイドル運転状態でもない時は、ス
テップ２４に進み、本ステップ実行までに積算されたベ
ーパ吸着の積算時間Ｔを読み込み、これが予め定ｔられ
た所定時間Ｔｓより多いか否かを判定する。このステッ
プは、後述する機構のパージ異常作動の存無の判定を信
頼性あるものにするため、少ない吸着状態での判定を避
けるものである。何故なら、キャニスタ６へのベーパ吸
着量が少ない状況下におけるパージの際に、パージ異常
有無の判定をしようとすると、燃料タンクから蒸発し吸
着剤５に吸着されることなく直接パージポート１３へと
導かれるベーパの全ベーパに対する割合が大きくなり、
その測定誤差に起因して吸着剤５からベーパが脱離され
なくてもぐ即ち、パージ異常）、パージ正常と誤判断し
てしまうおそれがあり、また燃料タンクから蒸発するベ
ーパ量が少ないときには、逆にパージが正常に行われて
いるにもかかわらずパージ異常と誤判断するおそれがあ
るからである。尚、本ステップ２４における所定時間Ｔ
ｓは、既存のパージ機構モデルを用いて信頼性の実験を
し、設定され得るものである。

従って、ステップ２４においてＴ≦Ｔｓの場合（Ｎｏ）
、ルーチンはステップ２５へと進み、今回はパージ異常
有無の判定は実施しないこととして、これまで積算され
てきた時間Ｔをリセットして、再びステップ２１へと復
帰することになる。

一方、本ステップ２４においてＴＮＴｓと判定された場
合（ＹｅＳ）、積算時間Ｔはパージ機構の作動異常を判
定するに充分信頼性あるものとしてステップ２６以下の
パージ機構異常判定モードに進む。

ステップ２６においては、例えばスロットルポジション
センサ１５やエンジン回転数センサ等の出力値を読み込
むことによって再度、現在のエンジン運転状態を検出し
、続くステップ２７において現在のエンジン運転状態が
、予め定められたパージ条件（例えば、中・高速時）に
含まれるか否かが判定される。そして本ステップでＮｏ
、即ち吸着積算時間Ｔは満たされているものの、現在パ
ージ条件下にない場合、ルーチンは来たるべきパージの
際の異常判定処理まで待機することとしてステップ２１
へと戻ることになる。

一方、ステップ２７で現在キャニスタ６から吸気管４へ
とベーパがパージされるべきエンジン運転状態にあると
判断されたならば、ステップ２８に進み、吸気管４に設
けられた燃料ガスセンサ２Ｑによって、吸気中に含まれ
るＨＣ成分の濃度を読み込む。尚、吸気系に導入される
このベーパは、当然の事ながらエアフロメータ１６によ
って取り込まれた新気により希釈され、また燃料ガスセ
ンサ２０の出力特性は、吸気管４内の吸入空気流量や吸
気温によって影響を受ける。従って、続くステップ２９
においては、エアフロメータ１６や吸気温センサ１７か
らの出力値を読み込み、これを以て先のステップ２８で
検出されたセンサ出力値を、予ぬ制御回路１９内に記憶
されるセンサ特性に基づいて補正する。

ところで、上述したようなパージ機構に異常がないなら
ば、キャニスタ６内の吸着剤５に吸着されたベーパは機
構のパージ作動によって離脱され、高濃度のＨＣ成分が
吸気管４に流入する。これに対して、例えば前出の配管
７．８又は９等に詰まりが発生したり、或はＢＶＳＶＩ
Ｏが開弁しなかったりしてパージガスが流れないような
場合、当然ながら燃料ガスセンサ２０のセンサ出力はＨ
Ｃ濃度ゼロに相当する値となる。また、何らかの原因に
よってキャニスタ６内に捕捉されたベーパを吸着剤５よ
り離脱できない場合、吸気管４へは燃料タンクから蒸発
したベーパが直接、吸気管４内に流入するのみとなるの
で、パージされるガス中のＨＣｍ度が、正常作動の場合
と比較して低濃度となる。

従ってステップ２９に続くステップ３０では、以上のよ
うにして補正されたセンサ出力値Ｃを、予め制御回路１
９内に記憶されたパージ作動異常判定値としての所定出
力レベルＣｓと比較し、Ｃ≧Ｃｓの場合（Ｙｅｓ）、パ
ージ機構において正常なパージ作動が達成されていると
判断し、ルーチンはステップ２５へと進み、これまで積
算されてきた時間Ｔをリセットして、再びステップ２１
へと復帰することになる。また、これに対して逆にＣ＜
Ｃｓの場合（Ｎｏ）、パージ機構において何らかの異常
が発生し、この結果、出力レベルＣｓに相当する程のＨ
Ｃガスがパージされていないと判断し、ステップ３１に
進み、例えば異常発生を知らせる警告ランプ等（図示せ
ず）を点滅させるなどの異常発生表示処理を実行して本
ルーチンを終了することになる。尚、前述したようにパ
ージポート１３を介して吸気管４内にパージされるこの
ＨＣガスの濃度は、その時吸気管４内を流れる吸入空気
流量によって影響されるたｔ１当然ながらステップ３０
０所定出力値Ｃｓは先のステップ２９において検出され
た吸入空気流量によって変動するものであり、またこの
値Ｃｓは前述した所定積算時間Ｔｓの設定いかんによっ
ても変動し得るものである。

以上説明したように、本実施例によるパージ機構の異常
検出装置によれば、パージされる蒸発燃料ガス中のＨＣ
成分の量を検定することによってパージ機構の異常発生
の有無を判定するため、パージ通路の流動性によってパ
ージ経路の異常判定をする従来装置と異なり、キャニス
タ６それ自体がパーシネ能となった時も異常発生として
外部に知らせることができる。

尚、上記異常検出装置によれば、上述したパージ機構の
各部位の異常発生に加えて、同時に燃料タンクからキャ
ニスタ６へと続く配管７に目詰まり等が発生した時にも
、異常発生として表示される。これは仮に配管７が閉塞
されると、キャニスタ６へのベーパの吸着が行われなく
なり、積算時間Ｔ≧Ｔｓとなりパージ作動の判定がなさ
れた場合、燃料ガスセンサ２０によって検出されるＨＣ
ｌ度は判定レベルＣｓ未満となってしまうためである。

このように本実施例によれば、これまでの異常発生の検
査対象となる部位を拡大することができる。そして、第
２図には示さないが、例えばステップ３０に代わるもの
として、出力値Ｃと所定出力値Ｃｓとの差や、出力値Ｃ
そのものを見ることによって、ステップ３１において異
常発生箇所をある程度推定した形態で外部に表示するよ
うにしても良い（−例：ＨＣＩ度０の場合、パージ通路
１２又は配管７の異常；ＨＣＣ濃度が０に近い場合、配
管８異常；ＨＣ濃度すがａより大で異常判定濃度より小
の場合、吸着剤５のベーパ脱離不良・・・等）。

第３図に示すフローチャートは、上述した実施例に類似
しパージ作動の際の燃料タンクからの直接的な燃料蒸気
のパージを排除して、パージ通路１２及びキャニスタ６
の異常判定の信頼性を更に向上させるものである。尚、
このプログラムに対応するパージ機構としては、第１図
に示すパージ機構に加えて、キャニスタ６と燃料タンク
を接続する配管７に、機構のパージ作動時のみ閉弁して
燃料タンクとキャニスタ６とを遮断する流路開閉弁（図
示せず）が介装されることとなる（機構構成図省略）。

従って第３図に関し、第２図フローチャートと異なる点
は、ステップ４７（第２図ステップ２７に相当）におい
て現在のエンジン運転状態が、予め定められたパージ条
件に含まれるか否かが判定され、Ｙｅｓと判定されたな
らば、ステップ４８に進み直ちに流路開閉弁を閉弁させ
、燃料タンクからベーパが供給されないようにして、そ
の後ステップ４９（第２図ステップ２８に相当）で燃料
ガスセンサにより吸気管中のＨＣ濃度を検８することと
、ステップ５１（第２図ステップ３０に相当）において
パージ作動正常と判断された際に（Ｙｅｓ）　、再度ス
テップ４１に復帰する過程でステップ５２で上記流路開
閉弁を開弁作動させ、燃料タンクからのキャニスタへの
燃料ガス供給を再開することである。尚、本フローチャ
ートの他のステップは第２図の各ステップと同じなため
、ここではその説明を省略することにする。

即ち上述した実施例は、パージ機構としては第１図に示
すそれよりも若干複雑になるが、パージ作動の異常判定
の際、燃料タンクからのＨＣ成分流入分量考慮しなくと
も良くなり、キャニスタからのみパージされたＨＣガス
を以て判定でき、従って異常判定値としてのセンサの判
定レベルＣｓを第２図に示す値よりも小さく設定するこ
とができ、キャニスタ及びパージ系の異常判断としては
、迅速かつ正確な判定が可能となる。

第４図及び第５図に、第１図及び第２図に示した実施例
とは若干具なる実施例を示す。尚、第４図に示すパージ
機構を構成する要素に関し、第１図に示す要素と同一な
るものは同一番号を付す。

本実施例によれば、吸気管４にはパージポート１３下流
側に設けられる燃料ガスセンサ２０に加えて、パージポ
ート１３より上流側にこの燃料ガスセンサ２０と同種の
燃料ガスセンサ２０′が設けられる。そしてこの燃料ガ
スセンサ２０′からの出力信号もまた制御回路１９に入
力される。

しかるにこの燃料ガスセンサ２０′を設置した意図は、
先の実施例における第２図フローチャートのステップ２
９に示されるような燃料ガスセンサ２０の出力値補正を
不要とするものであって、その前提にはセンサの出力値
と実際のガス濃度が比例するような出力特性を持つ燃料
ガスセンサを使用することがあげられ、この条件を満た
した上で、パージポート１３の上下流に燃料ガスセンサ
２０．２０’を設け、その出力差（或は出力比）を見る
ことによって、吸気温や吸入空気流量に対するセンサの
出力値補正を無くしたものである。

従って、第５図に示す制御回路１９の作動フローチャー
トにおいては、第２図のステップ２８に対応するステッ
プ６８で２つの燃料ガスセンサ２０．２０’からの出力
値Ｃａ　、Ｃｂを読み込み、続くステップ６９ではこの
２つのセンサ２０・２０′の出力差Ｃａ−Ｃｂ（或は、
出力比Ｃａ／Ｃｂ）を計算し、燃料ガスセンサ２０にお
ける吸入空気流量、圧力、湿度、温度による出力値への
影響をキャンセルする。そして次のステップ７０では予
め制御回路１９内のメモリに記憶されている判定出力レ
ベルＣｄ（出力差の場合）、又はＣｒ（＄力比の場合）
と比較し、以下第２図フローチャートと同様にその大小
よりパージ作動が異常であるか否かを判定する（尚、こ
の実施例においても判定値Ｃｄ又はＣｒは、吸入空気流
量によって変動させる必要がある）。

以上説明した以外のフローチャートの各ステップに関し
ては、先に説明した第２図のそれと同様なた於ここでは
説明を省略する。即ちこの実施例は、燃料ガスセンサ２
０の出力補正方法を除けば、第１図及び第２図に示す実
施例と何ら変わりなく、従って燃料タンクとキャニスタ
６との間に流路開閉弁を設ける先の変形実施例もこの実
施例に関連して可能であり、また異常発生時の表示も発
生部所に応じて種々の形態をとり得る。

以上本発明の各実施例を説明してきたが、キャニスタの
吸着状態を検出する手段としては、上述した吸着時間の
積算による方法に限定されず、例えばキャニスタ内の温
度履歴を見ることで現在の吸着状態を判断したりする方
法でも良い。又、燃料ガスセンサとしては実施例で述べ
た半導体式の外、出力とガス濃度がリニアな出力特性を
持つ接触燃焼式（触媒表面でのガスの接触燃焼による白
金線コイルの温度上昇を測定）や、気体熱伝導式（ガス
の熱伝導度の差による発熱体の温度変化を測定）並びに
、高分子材の燃料蒸気に対する膨潤性を抵抗値の変化と
して測定するオルガスタ式のガスセンサを使用しても良
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば吸気管に開口する
パージポートより下流側にパージされた燃料ガス濃度を
検出する燃料ガスセンサを設けるため、パージ通路の流
動性のみでパージ機構の異常を検出する従来装置と異な
り、パージ通路の詰まりのみならず、キャニスタからの
パーシネ能も検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例に相当し、パージ機構を
備えた内燃機関の概略的構成図；第２図は第１図のパー
ジ機構において異常を検出する制動フローチャート図；
第３図は第１図に示すパージ機構にふいてパージの際、
燃料タンクからのガス供給を阻止する実施例の制御フロ
ーチャート図；第４図はセンサ出力補正を不要とする実
施例の異常検出装置の概略的構成図；第５図は第４図の
パージ機構において異常を検８する制御フローチャート
図。 ４・・・吸気管、　　　　　　５・・・吸着剤、６・・
・キャニスタ、１３・・・パージポート、１９・・・制
御回路、　　　　２０・・・燃料ガスセンサ。 第２図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料貯蔵部から飛散する燃料ガスをキャニスタ内吸
   着剤に一時吸着し、車両走行中の所定条件の際に吸気管
   内負圧により吸着剤に吸着された燃料ガスを脱離して吸
   気管にパージし、これを燃焼せしめるエバポパージ機構
   を備えた内燃機関において、 上記キャニスタからの燃料ガスがパージされる吸気管の
   パージポートよりも吸気下流側に上記燃料ガス濃度を検
   出する燃料ガスセンサを設け、さらにキャニスタ内部の
   燃料ガス吸着状態を検出する吸着状態検出手段を設け、
   以って、機関がパージ条件下にある時、燃料ガスセンサ
   によって検出された燃料ガス濃度を、上記吸着状態検出
   手段によって検出された吸着状態に応じて定められる所
   定値と比較し、燃料ガス濃度が所定値以下の時、上記エ
   バポパージ機構の異常と判断するパージ判定手段を備え
   ることを特徴とするエバポパージ異常検出装置。