【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用エンジンの排気ガス制御関連システムの一つであるパージエア制御装置に関し、特にその故障検出を集中的に行う機能を内蔵させた自己診断機能部の制御内容(ロジック)に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】地球の環境問題がクローズアップされる中、自動車に対する排気ガス規制は厳しくなっていく傾向にある。 これに伴い、排気ガス制御関連部品(またはシステム)が正規に作動しているかどうかをモニターし、かつチェックする自己診断機能が必要となってくる。 排気ガス制御関連システムのひとつとして、燃料タンクから発生する蒸散ガスの制御を行うパージエア制御システムが挙げられる。 この発明は、上記パージエア制御システムの故障検出機能を内蔵させたエンジン制御用コンピュータユニット(ＥＣＵ)の制御内容に関するものである。

【０００３】図１はパージエア制御関連システムの全体構成図を表わしており、１は燃料タンク、２は燃料タンク１内の圧力を検出する圧力センサ、３は燃料タンク１
内の蒸散ガス(パージエア)を吸着する活性炭を内蔵するキャニスタ、Ａは外部(大気)に通じる大気通路４を開閉するソレノイド、Ｂはエンジン吸気管２０につながるエンジン側通路５を開閉するソレノイド、６は自動車用エンジン、７はエンジン制御コンピュータユニット(ＥＣ
Ｕ)、８はエンジン６に燃料を供給するインジェクタ、
９はＯ ₂センサー、１０はクランク軸センサー、１１は水温センサー、１２は燃圧レギュレータ、１３は燃料ポンプである。

【０００４】まず、図４により燃料タンク内圧力に基づくパージ制御システムの故障判定動作について説明する。 燃料タンク１内にたまった蒸散ガス(パージエア)はキャニスタ３の中の活性炭に吸着されてゆく。 キャニスタ３の大気通路４はソレノイドＡにより通常は大気開放となっているが、キャニスタ３内に異常にパージが吸着された場合のみ、本通路４を通して蒸散ガス(パージエア)をキャニスタ３外に放出する緊急通路の役割を果たしている。 ＥＣＵ(エンジン制御コンピュータユニット)
７はエンジン等に取り付けられた各種センサーからの情報をモニターし、パージエアがキャニスタ３に吸着される運転状態であると認識すれば、パージチェックモードと判断して(時刻Ｔ ₀ )、ソレノイドＡ,ＢをＯＦＦすることにより、キャニスタ３の大気通路４とエンジン通路５
を閉とし、パージ通路を密閉状態とする。 これにより、
燃料タンク１内のパージエアは逃げ場がなくなり燃料タンク１内はパージエアで充満して、燃料タンク１内の圧力が上昇する。 この状態が所定期間継続後、時刻Ｔ ₁ (燃料タンク内圧力はＰ ₀に上昇)に達した時点で、ソレノイドＢをＯＮさせ、キャニスタ３内に充満したパージエアを所定の期間(時刻Ｔ ₂まで)エンジン吸気管２０に放出し、これに伴って燃料タンク１の内圧はＰ ₁まで下がってくる。 その後、ソレノイドＢをＯＦＦさせて再度パージ通路を閉鎖し、燃料タンク内圧が所定圧力(ΔＰ ₂ )を越えるまでの時間(ｔ _m )を計測する。 ここで、パージ制御システムが正常な場合には、図４の燃料タンク圧曲線
(実線)で示されるように上記時間ｔ _mはｔ _m ＝ｔ ₂となるが、例えば燃料タンク１からエンジン６までのパージ通路の一部又はソレノイドＡ,Ｂが損傷してパージエアがリークしているような場合には、図４の点線の燃料タンク圧曲線で示されるように所定圧力(ΔＰ ₂ )を越える時間がｔ _m ＝ｔ ₁ (＞ｔ ₂ )となり燃料タンク内圧力の上昇に時間がかかることになる。 以上のようにして、圧力上昇時間(ｔ _m )の長短によりパージエア制御システムの故障を判定することができる。

【０００５】次に、図５によりエンジンの空燃比(Ａ／
Ｆ)変化によるパージエア制御システムの故障判定動作について説明する。 ＥＣＵ(エンジン制御コンピュータユニット)７はクランク軸センサー１０によりエンジンの回転速度を、水温センサー１１によりエンジンの暖機状態をそれぞれ検出し、エンジン６の運転状態を判定する。 そして、エンジン運転状態が暖機完了でかつＯ ₂フィードバック制御可能なモードであれば、パージエア制御システムのチェックモードと判定し(時刻Ｔ ₁₀ )、ソレノイドＡ,ＢをＯＦＦすることによりキャニスタ３の大気通路４とエンジン通路５を閉とし、パージ通路を密閉状態とする。 これにより、パージエアは逃げ場がなくなり燃料タンク１内はパージエアで充満する。 この密閉状態を所定期間後の時刻Ｔ ₁₁まで継続させた後、ソレノイドＢをＯＮさせ、キャニスタ３内に充満したパージエアを一気にエンジン吸気管２０に放出する。 一方、当チェックモード中はＯ ₂フィードバック制御継続中であり、
図５に示すようにＯ ₂フィードバック補正量(Ｋ _FB )はＯ ₂
センサー出力が反転するように(空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７
となるように)動作し、この値をもとにインジェクタ８
への指令信号幅を補正してエンジンへの供給燃料を制御する。 ここで、時刻Ｔ ₁₀ 〜Ｔ ₁₁のパージカット期間において、Ｏ ₂センサー出力がリーンからリッチに反転したときのＫ _FBを(Ｋ _FBU1 ,Ｋ _FBU2 ,…)、逆にリッチからリーンに反転したときのＫ _FBを(Ｋ _FBL1 ,Ｋ _FBL2 ,…)とし、下記の式(1)に従ってパージカット期間中の平均Ｏ ₂フィードバック補正量(Ｋ _FBM )を算出する。 Ｋ _FBM ＝(Ｋ _FBU1 ＋Ｋ _FBL1 )／２＋(Ｋ _FBU2 ＋Ｋ _FBL2 )／２＋…… 式(1) その後、時刻Ｔ ₁₁からパージエアをエンジン側に所定期間供給した後、時刻Ｔ ₁₂におけるＫ _FB (Ｋ _FB12 )を測定し、上記Ｋ _FBMとの偏差(ΔＫ _FB )を演算する。 ΔＫ _FB ＝Ｋ _FBM −Ｋ _FB12式(2) パージエア制御システムが正常に動作している場合には、時刻Ｔ ₁₀ 〜Ｔ ₁₁でキャニスタ３内に充満したパージエア(リッチの混合気)は、時刻Ｔ ₁₁以降にエンジン６に供給されることになり、この排気ガスをＯ ₂センサー９
が検出してＯ ₂フィードバックにより空燃比Ａ／Ｆ＝１
４.７に制御しようとするため、Ｏ ₂フィードバック補正量Ｋ _FBは小さくなり(リーン化補正)、上記式(2)によるΔＫ _FBは大きい値となる。 ここで、例えば燃料タンク１
からエンジン吸気管２０までのパージ通路の一部が損傷したりソレノイドＡ,Ｂが機能しなくてパージエアがリークしているような場合には、時刻Ｔ ₁₀ 〜Ｔ ₁₁内においてキャニスタ３にリッチ混合気が充満しないため、時刻Ｔ ₁₁以降でソレノイドＢをＯＮさせても、エンジンへの供給空燃比Ａ／Ｆはリッチとならず、その結果としてＯ
₂フィードバック係数によるリーン化補正が行われず、
パージエア制御システムの正常時の場合と比較して上記偏差ΔＫ _FBが小さい値となる。 なお、図５においてパージ制御システムが正常状態の場合は、Ｏ ₂センサ出力及びＯ ₂フィードバック補正量曲線は実線のようになり、
故障の場合は点線のようになる。 以上のようにＯ ₂フィードバック補正量の偏差(ΔＫ _FB )をモニターすることによりパージエア制御システムの故障を判定することができる。

【０００６】従来の自動車用エンジンに装着されているパージエア制御システムに関する故障診断は、上記において説明したように、パージチェックモードに入れば、
まず所定時間強制的にパージエアをキャニスタ３に充満させ、その後一気にエンジンに供給したときの燃料タンク内の圧力変化をモニターするか、または燃料制御に使用するＯ ₂フィードバック補正量の変化が所定値以上であるか又は以下であるかにより判断していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のパージエア制御システムの故障判定動作においては、チェックモード開始後、パージエアをキャニスタ３に充満させる期間(図４のＴ ₀ 〜Ｔ ₁期間、または図５のＴ ₁₀ 〜Ｔ ₁₁期間)でのパージエア充満量は、エンジンの運転状態によって異なってくる。 当該システムではパージエア量を直接計測しているわけではないため、ＥＣＵ７は、エンジン制御に使用するためにエンジン各部に装着されたセンサー情報から、エンジン状態を認識し、上記期間内パージエアをカットし、パージエアが十分キャニスタに充満できたものとして、それぞれ故障判定を実施している。 ここで、
図６はパージエア制御システムの故障判定時の燃料リターン量の影響を示したものであり、図に示す正常時Ｘはキャニスタ３へのパージエア吸着量が十分行われている場合の燃料タンク内圧及びＯ ₂フィードバック補正量(Δ
Ｋ _FB )の動きを示している。 しかしながら、燃料タンク１への燃料リターン量が少なくかつ燃料温度の上昇が小さいためにパージエア発生量が少ない場合には、パージ通路を遮断しても燃料タンク１内の圧力上昇は小さくなり、またその後たまったパージエアをエンジンに供給してもパージエア濃度が低いため、空燃比(Ａ／Ｆ)への影響は少なくなり、図６の正常時Ｙに示すような動きを示す。 その結果、正常時Ｙの場合、燃料タンク内圧及びＯ
₂フィードバック補正量は、正常時Ｘの場合に比べて故障時Ｚ(図中点線)の場合の動きに近くなり、チェックモード中の燃料タンク内圧の上昇、及びＯ ₂フィードバック補正量の変化量が小さくなり故障測定値の設定が困難な場合がある。 更に、検出系の誤差又はその他の要因で、燃料タンク内圧またはＯ ₂フィードバック補正量に変化があれば、最悪故障判定を誤判定してしまう可能性がある。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、パージエア制御システムの自己診断機能における故障判定の信頼性を向上することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るパージエア制御システムの自己診断装置は、燃料タンク内の燃料蒸散ガスを吸着剤に吸着捕集させて、パージ通路に設けられた制御弁を開閉することによりエンジン吸気側に供給するパージエア処理装置を備え、制御弁の開閉による燃料タンク内圧力又はエンジンの空燃比の変化量と、故障判定値とを比較することにより、上記パージエア処理手段の異常を検出する自己診断装置において、パージエア発生量が燃料タンクへ戻ってくる燃料リターン量と相関関係があることを利用し、燃料リターン量からキャニスタのパージエア充満量を予測して、その結果により上記故障判定値を可変とするものである。

【００１０】

【作用】この発明におけるパージエア制御システムの自己診断装置によれば、燃料タンクのパージエア発生量が予測できるので、パージエア制御システムの任意の劣化度に対して対応できる故障判定値を決めることができ、
自己診断機能部の故障検出精度及び判定結果に対する信頼性が向上する。

【００１１】

【実施例】

実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。 まず、図１によりパージエア制御に関連するシステムの全体構成を説明する。 １は燃料タンクであり、その内部には燃料タンク１内の圧力を検出するための圧力センサ２が設けられている。 また、燃料タンク１内で発生した燃料(ガソリン)の蒸散ガス(パージエア)はパージ通路を介してキャニスタ３に通じ、キャニスタ内蔵の活性炭に吸着される。 Ａはキャニスタ３と外部(大気)との大気通路４を開閉するためのソレノイド、Ｂはキャニスタ３とエンジン吸気管２０との間に位置しキャニスタ３
に吸着された蒸散ガス(パージエア)をエンジンに供給するためのソレノイドである。 ６は一般の自動車用エンジンであり、エンジン６はエンジン制御コンピュータユニット(ＥＣＵ)により集中的に各種制御される。 Ｏ ₂センサー９はエンジン６の排気管２１に装着され、排気ガスが最も浄化される空燃比(エンジンの吸入空気量とエンジンの供給燃料の重量比；１４.７)を検出する役割を果たし、本情報に従いＥＣＵ７はエンジン６のインテークマニホールド各気筒毎に取り付けられたインジェクタ８
に制御信号を出力し、エンジン６に対して燃料を供給する。 １０はクランク軸センサであり、エンジン６のクランク軸に取り付けられ、クランク軸所定角度毎に信号を出力するセンサーである。 また、１３は燃料タンク１内に取り付けられ燃料をエンジン６に供給するための燃料ポンプ、１２は燃料を供給するインジェクタ８への燃料供給圧力を所定値に保つための燃圧レギュレータである。

【００１２】次に、パージエア充満量と燃料リターン量の関係を説明する。 パージエアは燃料タンク１内の燃料の蒸散ガスであり、燃料の温度が高ければ燃料が蒸散しやすくなり、蒸散ガスは当然多く発生することになる。
燃料の温度は、エンジン６が長時間停止している状態では外気温度と同一であるが、エンジン運転中は熱源であるエンジン６の影響で上昇してくる。 燃料タンク１からエンジン６に送られた燃料は、インジェクタ８によりエンジンの燃焼に必要な燃料量をエンジン６に供給した後、また燃料タンク１に戻ってくる。 この燃料がエンジン６での熱の授受を十分行って戻ってくると仮定すれば、燃料タンク１内の燃料上昇温度は、前記エンジン６
から戻ってくる燃料の量(燃料リターン量)と比例関係となる。 実際には燃料通路途中での冷却、エンジンの温度等の影響を受け、両者の関係は完全な比例関係ではなく正の相関関係になる。

【００１３】次に、燃料リターン量の算出原理について説明する。 図１における燃料タンク１の燃料は、燃料ポンプ１３によりエンジン６へ順次送り込まれる。 燃料ポンプ１３は通常等速で駆動され、単位時間当たり一定量の燃料を吐出している。 燃料ポンプ１３から送出された燃料は、インジェクタ８により必要量がエンジン６へ供給され、残りが燃料ポンプ１３にリターン燃料として戻ってくる。 また、この燃料供給ラインは燃圧レギュレータ１２により、予め設定された圧力に制御され、前記設定圧力を越えた燃料が燃圧レギュレータ１２を通過して燃料タンク１に戻る。 従って、燃料リターン量は下記の式によって算出されることになる。 Ｑ _R ＝Ｑ _P −Ｑ _ING式(3) Ｑ _R ；燃料リターン量 Ｑ _P ；燃料ポンプ吐出量 Ｑ _ING ；インジェクタによりエンジンへ供給される燃料量

【００１４】次に、本実施例の制御内容を図２〜図３に従って説明する。 なお、下記に示す処理はＥＣＵ７(エンジン制御コンピュータユニット)の内部のインジェクタ駆動時に実行されるものである。 まず、図２のフローチャートの処理301において、エンジン６の運転状態に応じた必要最適燃料量が予め決められた手法により算出され、燃料量を供給するためのインジェクタ駆動時間を演算する。 そして、処理302において、この駆動時間を電気信号としてインジェクタ８に出力し、処理303にて、今回の出力信号に相当する燃料量(Ｑ _n )を逆算し、
処理304でこれを積算してエンジンへの供給燃料総和(Σ
Ｑ _n )を演算する。 ここで、インジェクタ８の燃料吐出量は、図３(ａ)に示すように、図２の処理302で出力されたインジェクタ８への駆動パルス(ＥＣＵからの制御信号)と比例関係にあるため、インジェクタ８への制御信号を出力する毎にその値を積算することによりエンジンへ供給された総燃料量は容易に算出できることになる。
次に、図２の処理305，306において、図３(ｂ)の所定期間(ｔ _m時間)ごと(時刻；Ｔ ₁ ,Ｔ ₂ ,…)に、前記式(3)に従って燃料タンク１への燃料リターン量を算出する。 即ち、時刻Ｔ _nの燃料リターン量をＱ _Rnとすれば、本値Ｑ
_RnはＱ _P (燃料ポンプが時間ｔ _m間に吐出する燃料量)からΣＱ _n (時間ｔ _m間にインジェクタからエンジンに供給された燃料量)を減算することにより算出される。 そして、図３(ｂ)に示すように、時間ｔ _m毎に燃料リターン量Ｑ _Rnが更新されて行く。 同時にΣＱ _nの値をクリア(ゼロ)することにより(処理307)、時間ｔ _m後の次回の演算に備える。 最後に、処理306で算出された燃料リターン量Ｑ _Rnに応じて、パージエア制御システムの故障判定値
(燃料タンク内圧力による場合は図４のΔＰ ₂の値、Ｏ ₂
フィードバック補正による場合はΔＫ _FBの値)を、図５
の故障判定値曲線Ｌ ₁に従って算出する。

【００１５】図３(ｃ)において、Ｌ ₂は従来システムの故障判定値曲線を示し、Ｌ ₁は本実施例による故障判定値曲線を示す。 従来システムでは、Ｌ ₄に示されるパージエア制御システムが完全に故障した場合には故障検出は確実に可能であるが、Ｌ ₃に示すような劣化パージエア制御システム搭載のエンジンの場合においては、運転状態(燃料リターン量)によって故障判定する場合としない場合とがある。 即ち、それほど劣化が進んでいなくて故障と判定しなくてよいシステムに対しても、誤って故障判定してしまう可能性がある。 これに対し、本実施例では全運転領域にわたり、ある決められた劣化度合い以上のシステムに対してのみ確実に故障判定ができることになる。

【００１６】また、上記実施例においては燃料リターン量の検出を新たなセンサを追加せずにエンジン制御で使用するインジェクタの駆動時間により算出しており、コストパフォーマンス良くこれを実現している。 なお、流量センサー等を設置して燃料リターン量を直接求めるようにしても良いし、燃料タンク内の温度・圧力を測定することによりパージエア発生予測量を求めても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば全運転領域においてほぼ同一の故障判定マージン(正常システムでの最悪値及び故障品での最良値と故障判定値との差)が得られるため、故障検出精度及び判定結果に対する信頼性が向上する。 従って、パージエア制御システムの任意の劣化度合いのものの検出も可能となる。 また、
ある運転状態での故障検出マージンは全運転領域で確保されるため、故障判定値の設定が容易に行え、開発工数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パージエア制御に関連するシステムの全体を示す構成図である。

【図２】この発明の実施例によるパージエア制御システムの故障判定値を求めるフローチャート図である。

【図３】上記実施例の故障判定における動作説明図である。

【図４】燃料タンク内圧によるパージエア制御システムの故障判定動作図である。

【図５】エンジンＡ／Ｆ変化によるパージエア制御システムの故障判定動作図である。

【図６】燃料リターン量による故障判定動作に及ぼす影響を示す図である。

【符号の説明】

１ 燃料タンク ２ 圧力センサ ３ キャニスタ ４ パージエアの大気通路 ５ パージエアのエンジン通路 ６ エンジン ７ ＥＣＵ ８ インジェクタ ９ Ｏ ₂センサー 10 クランク角センサー 11 水温センサー 12 燃圧レギュレータ 13 燃料ポンプ 20 エンジン吸気管 21 エンジン排気管 Ａ ソレノイド Ｂ ソレノイド