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技術 蒸発燃料処理装置

出願人 愛三工業株式会社
発明者 秋田実宮部善和田川直行
出願日 2014年5月9日 (6年7ヶ月経過) 出願番号 2014-097689
公開日 2015年12月3日 (5年0ヶ月経過) 公開番号 2015-214918
状態 特許登録済
技術分野 燃料・空気・混合気への2次燃料等の供給
主要キーワード 故障パターン 最小値付近 ショート故障 キロパスカル 故障検出装置 内圧検出 封鎖弁 検出圧力
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

燃料タンク内圧検出圧力センサ故障検出装置を備えた蒸発燃料処理装置において、圧力センサの故障パターンの一つであるセンサ回路断線ショートを常時検出することにより、圧力センサの故障を早期に検出する。

解決手段

燃料タンク15内の蒸発燃料キャニスタ21に吸着させ、且つその吸着された蒸発燃料をエンジン11に吸入させ、燃料タンク15の内圧を検出する圧力センサ26を備える蒸発燃料処理装置において、圧力センサ26によって検出された圧力の単位時間当たりの変化が、あり得る燃料タンク15の圧力変化最大値よりも大きい第1所定値以上のとき圧力センサ26の故障と判定する圧力センサ故障判定手段を備える。

概要

背景

下記特許文献1には、燃料タンク内蒸発燃料エンジン吸入させる蒸発燃料処理装置において、燃料タンク内圧を検出する圧力センサ故障検出装置が開示されている。この故障検出装置は、エンジン始動後における所定時間内の圧力センサの検出値の変化が所定値より小さいとき圧力センサの故障と判定するものである。

概要

燃料タンクの内圧検出用圧力センサの故障検出装置を備えた蒸発燃料処理装置において、圧力センサの故障パターンの一つであるセンサ回路断線ショートを常時検出することにより、圧力センサの故障を早期に検出する。燃料タンク15内の蒸発燃料をキャニスタ21に吸着させ、且つその吸着された蒸発燃料をエンジン11に吸入させ、燃料タンク15の内圧を検出する圧力センサ26を備える蒸発燃料処理装置において、圧力センサ26によって検出された圧力の単位時間当たりの変化が、あり得る燃料タンク15の圧力変化最大値よりも大きい第1所定値以上のとき圧力センサ26の故障と判定する圧力センサ故障判定手段を備える。

目的

本発明の課題は、燃料タンクの内圧検出用圧力センサの故障検出装置を備えた蒸発燃料処理装置において、圧力センサの故障パターンの一つであるセンサ回路の断線やショートを常時検出することにより、圧力センサの故障を早期に検出することにある

効果

実績

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請求項1

燃料タンク内蒸発燃料キャニスタ吸着させ、且つその吸着された蒸発燃料をエンジン吸入させ、燃料タンク内圧を検出する圧力センサを備える蒸発燃料処理装置において、前記圧力センサによって検出された圧力の単位時間当たりの変化が、あり得る燃料タンクの圧力変化最大値よりも大きい第1所定値以上のとき圧力センサの故障と判定する圧力センサ故障判定手段を備えることを特徴とする蒸発燃料処理装置。

請求項2

請求項1において、燃料タンクとキャニスタとを連通させるベーパ通路に設けられ、ベーパ通路を開閉する開閉弁と、該開閉弁の開度を検出する弁開度検出手段とを備え、前記圧力センサ故障判定手段は、前記弁開度検出手段によって検出される前記開閉弁の開度の単位時間当たりの変化に対して、あり得る燃料タンクの最大圧力変化より、前記圧力センサによって検出される圧力の単位時間当たりの変化が大きいとき圧力センサの故障と判定することを特徴とする蒸発燃料処理装置。

請求項3

請求項1において、燃料タンクとキャニスタとを連通させるベーパ通路に設けられ、ベーパ通路を開閉する開閉弁と、該開閉弁の開度を検出する弁開度検出手段とを備え、前記圧力センサ故障判定手段は、前記弁開度検出手段によって検出される前記開閉弁の開度の単位時間当たりの変化が第2所定値より小さく、且つ前記圧力センサによって検出される圧力の単位時間当たりの変化が、前記開閉弁の開度の単位時間当たりの変化が第2所定値のときにあり得る燃料タンクの圧力変化の最大値よりも大きい第3所定値以上のとき圧力センサの故障と判定することを特徴とする蒸発燃料処理装置。

技術分野

0001

本発明は、エンジン燃料タンクから燃料供給するシステムにおける蒸発燃料処理装置に関し、特に燃料タンクの内圧検出圧力センサ故障を検出する機能を備えた蒸発燃料処理装置に関する。

背景技術

0002

下記特許文献1には、燃料タンク内蒸発燃料をエンジンに吸入させる蒸発燃料処理装置において、燃料タンクの内圧を検出する圧力センサの故障検出装置が開示されている。この故障検出装置は、エンジン始動後における所定時間内の圧力センサの検出値の変化が所定値より小さいとき圧力センサの故障と判定するものである。

先行技術

0003

特開平5−195895号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記故障検出装置の場合、故障検出がエンジン始動後の限られた時間においてのみ行われ、その時間経過後に故障が発生した場合は次の故障検出の時期まで故障検出が行われず、圧力センサの故障が早期に検出できない問題がある。

0005

このような問題に鑑み本発明の課題は、燃料タンクの内圧検出用圧力センサの故障検出装置を備えた蒸発燃料処理装置において、圧力センサの故障パターンの一つであるセンサ回路断線ショートを常時検出することにより、圧力センサの故障を早期に検出することにある。

課題を解決するための手段

0006

第1発明は、燃料タンク内の蒸発燃料をキャニスタ吸着させ、且つその吸着された蒸発燃料をエンジンに吸入させ、燃料タンクの内圧を検出する圧力センサを備える蒸発燃料処理装置において、前記圧力センサによって検出された圧力の単位時間当たりの変化が、あり得る燃料タンクの圧力変化最大値よりも大きい第1所定値以上のとき圧力センサの故障と判定する圧力センサ故障判定手段を備えることを特徴とする。

0007

第1発明によれば、圧力センサが断線やショート故障に至って圧力センサの出力値が故障前の値から急激に変化すると、その出力値の変化が第1所定値以上となり、故障を検出することができる。従って、従来のように、故障検出がエンジン始動後の限られた時間に限られず、圧力センサの故障検出を常時行い、故障を早期に検出することができる。

0008

第2発明は、上記第1発明において、燃料タンクとキャニスタとを連通させるベーパ通路に設けられ、ベーパ通路を開閉する開閉弁と、該開閉弁の開度を検出する弁開度検出手段とを備え、前記圧力センサ故障判定手段は、前記弁開度検出手段によって検出される前記開閉弁の開度の単位時間当たりの変化に対して、あり得る燃料タンクの最大圧力変化より、前記圧力センサによって検出される圧力の単位時間当たりの変化が大きいとき圧力センサの故障と判定することを特徴とする。

0009

第2発明によれば、弁開度検出手段によって検出される弁開度の単位時間当たりの変化に対して、あり得る燃料タンクの最大圧力変化よりも圧力センサによって検出される圧力の単位時間当たりの変化が大きいとき圧力センサの故障と判定する。このように弁開度の変化を考慮した圧力の変化によって圧力センサの故障を検出しているため、圧力変化が小さくても弁開度との関係で故障を検出することができ、故障をより早く検出することができる。また、圧力センサによる検出値が最大値、又は最小値付近にあり、センサの故障に伴って変化する出力値の変化幅が小さい場合でも弁開度との関係で故障を検出することができ、故障を検出可能な領域を拡大することができる。

0010

弁開度の単位時間当たりの変化に対してあり得る燃料タンクの最大圧力変化は、予め定めた計算式によって求めることができる。また、弁開度の変化に対してメモリに予め記憶した最大圧力変化を読み出すことによって求めることができる。

0011

第3発明は、上記第1発明において、燃料タンクとキャニスタとを連通させるベーパ通路に設けられ、ベーパ通路を開閉する開閉弁と、該開閉弁の開度を検出する弁開度検出手段とを備え、前記圧力センサ故障判定手段は、前記弁開度検出手段によって検出される前記開閉弁の開度の単位時間当たりの変化が第2所定値より小さく、且つ前記圧力センサによって検出される圧力の単位時間当たりの変化が、前記開閉弁の開度の単位時間当たりの変化が第2所定値のときにあり得る燃料タンクの圧力変化の最大値よりも大きい第3所定値以上のとき圧力センサの故障と判定することを特徴とする。

0012

第3発明によれば、弁開度検出手段によって検出される弁開度の単位時間当たりの変化が第2所定値より小さく、且つ圧力センサによって検出される圧力の単位時間当たりの変化が第3所定値以上のとき圧力センサの故障と判定する。このように弁開度の変化を考慮した圧力の変化によって圧力センサの故障を検出しているため、圧力変化が小さくても弁開度との関係で故障を検出することができ、故障をより早く検出することができる。また、圧力センサによる検出値が最大値、又は最小値付近にあり、センサの故障に伴って変化する出力値の変化幅が小さい場合でも弁開度との関係で故障を検出することができ、故障を検出可能な領域を拡大することができる。

図面の簡単な説明

0013

上記第1発明に対応するクレーム対応図である。
上記第2、3発明に対応するクレーム対応図である。
本発明の第1実施形態のシステム構成図である。
上記第1実施形態の圧力センサ故障検出ルーチンフローチャートである。
本発明の第2実施形態の圧力センサ故障検出ルーチンのフローチャートである。
本発明の第3実施形態の圧力センサ故障検出ルーチンのフローチャートである。
上記第1実施形態における圧力センサの故障検出を説明するタイムチャートである。
上記第2実施形態における圧力センサの故障検出を説明するタイムチャートである。
上記第3実施形態における圧力センサの故障検出を説明するタイムチャートである。

実施例

0014

図3、4は、本発明の第1実施形態を示す。この実施形態は、図3に示すように、車両のエンジンシステム10に蒸発燃料処理装置20を付加している。

0015

図3において、エンジンシステム10は、周知のものであり、エンジン本体11に吸気通路12を介して空気に燃料を混ぜた混合気を供給している。空気はスロットル弁14によって流量を制御して供給され、燃料は燃料噴射弁13によって流量を制御して供給されている。スロットル弁14と燃料噴射弁13は共に制御回路16に接続されており、スロットル弁14は制御回路16にスロットル弁14の開度に関する信号を供給し、燃料噴射弁13は制御回路16によって開弁時間を制御されている。燃料噴射弁13には一定圧力に調整された燃料が供給されており、その燃料は燃料タンク15から供給されている。

0016

蒸発燃料処理装置20は、給油中に発生する燃料蒸気、又は燃料タンク15内で蒸発した燃料蒸気(以下、蒸発燃料という)をベーパ通路22を介してキャニスタ21に吸着させている。また、キャニスタ21に吸着された蒸発燃料はパージ通路23を介してスロットル弁14の下流側の吸気通路12に供給されている。ベーパ通路22には、この通路22を開閉するようにステップモータ駆動の封鎖弁24が設けられ、パージ通路23には、この通路23を開閉するようにパージ弁25が設けられている。キャニスタ21内には、吸着材としての活性炭(図示省略)が装填されており、ベーパ通路22からの蒸発燃料を前記吸着材により吸着し、この吸着された蒸発燃料をパージ通路23へ放出するようにしている。キャニスタ21には大気通路28も接続されており、キャニスタ21に吸気負圧印加されると、大気通路28を通じて大気圧が供給されてパージ通路23を介した蒸発燃料のパージが行われる。大気通路28は、燃料タンク15に設けられた給油口17の付近から大気吸引するようにされ、大気通路28の途中にはエアフィルタ28aが介挿されている。

0017

制御回路16には、燃料噴射弁13の開弁時間を制御するために必要な各種信号が入力されている。上述のスロットル弁14の開度信号の他、図3に示されているものでは、燃料タンク15の内圧を検出する圧力センサ26の検出信号、キャニスタ21の温度を検出する温度センサ27の検出信号を制御回路16に入力している。また、制御回路16は、上述のように燃料噴射弁13の開弁時間の制御の他、図3に示されているものでは、封鎖弁24及びパージ弁25の開弁制御を行っている。

0018

次に制御回路16にて行われる圧力センサ26の故障検出ルーチンについて図4のフローチャートに基づいて説明する。ステップS11では現在の圧力センサ26の検出値の取り込みを行う。また、ステップS12ではステップS11で圧力センサ26の検出値の取り込みを行ってからAミリ秒後の圧力センサ26の検出値の取り込みを行う。そして、ステップS13ではステップS11及びステップS12で取り込んだ圧力センサ26の検出値の差である圧力勾配ΔPを算出する。以上のステップS11からステップS13までの処理により圧力センサ26によって検出された圧力のAミリ秒間の変化が求められる。

0019

ステップS41ではステップS13で算出された圧力勾配ΔPの絶対値が10キロパスカル以上か否か判定される。ステップS41で行われる処理は、図7に示すように、Aミリ秒間での圧力センサ26の出力の変化がプラスマイナス両側に10キロパスカルの範囲内にあるか否かが判定されている。ここでの10キロパスカルはあり得る燃料タンク15の圧力変化の最大値よりも大きい値であり、第1発明における第1所定値に相当する。図7に示すようにAミリ秒間の圧力センサ26の出力の変化がプラスマイナス両側に10キロパスカルの範囲内にある場合には、ステップS41は否定判断され、ステップS53において圧力センサ26は正常として処理される。上記プラスマイナス両側の10キロパスカルは圧力センサ26の出力としてあり得る最大値よりも大きい値とされているが、Aミリ秒の間に圧力センサ26が断線した場合は突然出力電圧電源電圧である5ボルトとなるので、圧力センサ26のAミリ秒間の出力変化はプラス10キロパスカル相当の電圧を超えてしまい、ステップS41が肯定判断され、ステップS51において圧力センサ26は異常とされ、次のステップS52において圧力センサ26の異常に対する所定の処理が行われる。一方、Aミリ秒の間に圧力センサ26がショートした場合は突然出力電圧が0ボルトとなるので、圧力センサ26のAミリ秒間の出力変化はマイナス10キロパスカル相当の電圧を超えてしまい、ステップS41が肯定判断され、ステップS51において圧力センサ26は異常とされ、次のステップS52において圧力センサ26の異常に対する所定の処理が行われる。

0020

図4の圧力センサ26の故障検出ルーチンは100ミリ秒程度の短時間毎に繰り返し実行されるので、上記従来技術のように、故障検出がエンジン始動後の限られた時間のみに限られず、圧力センサ26の故障検出を常時行い、故障を早期に検出することができる。

0021

図5は本発明の第2実施形態における圧力センサ26の故障検出ルーチンを示す。ステップS11では現在の圧力センサ26の検出値の取り込みを行う。また、ステップS21では現在のステップモータ式封鎖弁24の開弁量に相当するステップ数の取り込みを行う。次のステップS14では当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返した後の圧力センサ26の検出値の取り込みを行う。また、ステップS22では当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返した後のステップモータ式封鎖弁24のステップ数の取り込みを行う。そして、ステップS15ではステップS11及びステップS14で取り込んだ圧力センサ26の検出値の差である圧力勾配ΔPを算出する。また、ステップS23ではステップS21及びステップS22で取り込んだステップ数の差であるステップ勾配Δstepを算出する。以上のステップS11、ステップS14及びステップS15の処理により当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間の圧力センサ26の検出圧力の変化が求められる。また、ステップS21〜ステップS23の処理により当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間のステップモータ式封鎖弁24のステップ数の変化が求められる。当該故障検出ルーチンの処理が100ミリ秒毎に実行される場合、ステップS15及びステップS23の処理により1秒間の圧力センサ26の検出圧力の変化、並びにステップ数の変化が求められることになる。

0022

ステップS30では、ステップS23で求めたステップ勾配Δstepから、そのステップ数の変化、つまり封鎖弁24の開弁量変化に対してあり得る燃料タンクの最大圧力変化ΔPthが求められる。この最大圧力変化ΔPthは予め設定した計算式によって求めてもよいし、複数のステップ勾配Δstepに対して最大圧力変化ΔPthがそれぞれ設定されたマップによって求めてもよい。

0023

ステップS42ではステップS15で算出された圧力勾配ΔPの絶対値がステップS30で求められた最大圧力変化ΔPth以上か否か判定される。ステップS42で行われる処理は、図8(A)に示すように、当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間の圧力センサ26の出力の変化がプラスマイナス両側に最大圧力変化ΔPthの範囲内にあるか否かが判定されている。圧力センサ26の出力の変化がプラスマイナス両側に最大圧力変化ΔPthの範囲内にある場合には、ステップS42は否定判断され、ステップS53において圧力センサ26は正常として処理される。当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間に圧力センサ26が断線した場合は突然出力電圧が電源電圧である5ボルトとなるので、圧力センサ26の当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間の出力変化はプラス側にΔPthを超えてしまい、ステップS42が肯定判断され、ステップS51において圧力センサ26は異常とされ、次のステップS52において圧力センサ26の異常に対する所定の処理が行われる。一方、当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間に圧力センサ26がショートした場合は突然出力電圧が0ボルトとなるので、圧力センサ26の当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間の出力変化はマイナス側にΔPthを超えてしまい、ステップS42が肯定判断され、ステップS51において圧力センサ26は異常とされ、次のステップS52において圧力センサ26の異常に対する所定の処理が行われる。なお、圧力センサ26が断線、或いはショートした場合の出力電圧は、圧力センサ26の電源に対する接続の仕方によって変化し、上述したのとは逆に、圧力センサ26が断線した場合の出力電圧が0ボルトとなり、圧力センサ26がショートした場合の出力電圧が5ボルトとなる場合もある。但し、その場合でもステップS42では異常と判断され、ステップS51及びステップS52の処理が実行される。また、図8(B)はステップモータ式封鎖弁24のステップ数の変化を示し、当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間のステップ数の変化、つまりステップ勾配はΔstepであることを示している。

0024

第2実施形態によれば、このようにステップモータ式封鎖弁24のステップ勾配Δstepに応じて圧力センサ26の最大圧力変化ΔPthが設定され、そのときの圧力センサ26の圧力勾配ΔPが最大圧力変化ΔPth以上か否かにより圧力センサ26の故障を検出している。そのため、ステップ勾配Δstepが小さい場合には最大圧力変化ΔPthも小さく設定され、圧力センサ26の圧力勾配ΔPが小さくても故障を検出することができ、最大圧力変化ΔPthが、第1実施形態のように、あり得る燃料タンク15の圧力変化の最大値よりも大きい値として一律に設定される場合に比べて故障をより早く検出することができる。また、第1実施形態の場合、圧力センサ26の出力電圧が5ボルト、又は0ボルト付近にあり、そのとき圧力センサ26に断線やショートの故障が発生して圧力センサ26の出力電圧が5ボルト、又は0ボルトとなっても、出力電圧の変化幅が小さい場合には、圧力センサ26の故障を検出できる可能性は低くなる。しかし、第2実施形態の場合、ステップ勾配Δstepに応じて圧力センサ26の最大圧力変化ΔPthが設定されるため、ステップ勾配Δstepが小さい場合には最大圧力変化ΔPthも小さく設定され、圧力センサ26の圧力勾配ΔPが小さくても故障を検出することができる。従って、故障を検出可能な領域を出力電圧の上下方向に拡大することができる。

0025

図6は本発明の第3実施形態における圧力センサ26の故障検出ルーチンを示す。ここではステップS11〜ステップS23までの処理は、上記図5の第2実施形態の場合と全く同一であるため再度の説明は省略する。次のステップS43ではステップS23で求めたステップ勾配の絶対値|Δstep|が10ステップ以下か否かが判定され、且つステップS15で算出された圧力勾配の絶対値|ΔP|が8キロパスカル以上か否か判定される。ステップS43で行われる処理は、図9(A)、(B)に示すように、単位時間である当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間のステップモータ式封鎖弁24のステップ数がプラスマイナス両側に10ステップ以下で、且つ圧力センサ26の出力の変化がプラスマイナス両側に8キロパスカルの範囲内にあるか否かが判定されている。ここでの10ステップは第3発明における第2所定値に相当し、8キロパスカルはステップ勾配の絶対値|Δstep|が10ステップ以下の状態においてあり得る燃料タンク15の圧力変化の最大値よりも大きい値であり、第3発明における第3所定値に相当する。図9(A)に示すように圧力センサ26の出力の変化がプラスマイナス両側に8キロパスカルの範囲内にある場合には、ステップS43は否定判断され、ステップS53において圧力センサ26は正常として処理される。当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間に圧力センサ26が断線した場合は突然出力電圧が電源電圧である5ボルトとなるので、当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間のステップ数がプラスマイナス両側に10ステップ以下でも、圧力センサ26の出力変化はプラス側に8キロパスカルを超えてしまい、ステップS43が肯定判断され、ステップS51において圧力センサ26は異常とされ、次のステップS52において圧力センサ26の異常に対する所定の処理が行われる。一方、当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間に圧力センサ26がショートした場合は突然出力電圧が0ボルトとなるので、当該故障検出ルーチンの処理を10回繰り返す間のステップ数がプラスマイナス両側に10ステップ以下でも、圧力センサ26の出力変化はマイナス側に8キロパスカルを超えてしまい、ステップS43が肯定判断され、ステップS51において圧力センサ26は異常とされ、次のステップS52において圧力センサ26の異常に対する所定の処理が行われる。なお、圧力センサ26が断線、或いはショートした場合の出力電圧は、第2実施形態において説明したように、圧力センサ26の電源に対する接続の仕方によって変化し、圧力センサ26が断線した場合の出力電圧が0ボルトとなり、圧力センサ26がショートした場合の出力電圧が5ボルトとなる場合もある。但し、その場合でもステップS43では異常と判断され、ステップS51及びステップS52の処理が実行される。

0026

第3実施形態によれば、このようにステップ勾配の絶対値|Δstep|が10ステップ以下の条件下で圧力勾配の絶対値|ΔP|が8キロパスカル以上か否かによって圧力センサ26の故障を検出している。そのため、第1実施形態の場合に比べて圧力勾配が小さくても圧力センサ26の故障を検出することができ、故障をより早く検出することができる。また、第1実施形態の場合、圧力センサ26の出力電圧が5ボルト、又は0ボルト付近にあり、そのとき圧力センサ26に断線やショートの故障が発生して圧力センサ26の出力電圧が5ボルト、又は0ボルトとなっても、出力電圧の変化幅が小さい場合には、圧力センサ26の故障を検出できる可能性は低くなる。しかし、第3実施形態の場合、第1実施形態の場合に比べて圧力勾配が小さくても圧力センサ26の故障を検出することができ、故障を検出可能な領域を出力電圧の上下方向に拡大することができる。

0027

第1実施形態(図4)における全てのステップS11、S12、S13、S41、S42、S51及びS53の処理は、上記第1発明における圧力センサ故障判定手段に相当する。また、第2及び第3実施形態(図5、6)におけるステップS21、S22及びS23の処理は、上記第2及び第3発明における弁開度検出手段に相当する。更に、第2実施形態(図5)におけるステップS11、S14、S15、S30、S42、S51及びS53の処理は、上記第2発明における圧力センサ故障判定手段に相当する。更にまた、第3実施形態(図6)におけるステップS11、S14、S15、S43、S51及びS53の処理は、上記第3発明における圧力センサ故障判定手段に相当する。

0028

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態では、車両用のエンジンシステムに本発明を適用したが、本発明は車両用に限定されない。車両用エンジンシステムの場合、エンジンとモータを併用するハイブリッド車でもよい。

0029

10エンジンシステム
11エンジン本体
12吸気通路
13燃料噴射弁
14スロットル弁
15燃料タンク
16制御回路
17給油口
20蒸発燃料処理装置
21キャニスタ
22ベーパ通路
23パージ通路
24封鎖弁(開閉弁)
25パージ弁
26圧力センサ
27温度センサ
28大気通路
28a エアフィルタ

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