【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のエバポシステム診断装置に係り、特に、ガソリンエンジンの燃料タンクで発生するエバポガスの大気への放出を防止するエバポシステム系のリークを精度よく検出し、前記リークを検出する際に前記内燃機関から排出されるエミッションの悪化、および検出中の運転性の悪化を防止するのに好適なエバポシステム診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンの燃料タンクで発生する蒸発ガス燃料（以下、エバポガスという）が大気中に放出するのを防ぐために、該エンジンにエバポシステム（エバポパージシステム）が備えられている。該システムは、エバポガスをキャニスタの吸着剤に一時的に吸着させ、エンジンの運転状態に応じてキャニスタの大気孔から吸入する新気とともに、吸着したエバポガスをエンジンの吸気管内にパージして燃焼させるものであり、前記エバポシステムは、気密性を確保した構造になっている。
【０００３】
そして、前記エバポパージシステムは、車の運転中に様々な原因により故障することがある。即ち、燃料タンクや燃料タンクとキャニスタとの間のエバポ通路に穴や亀裂が発生したり、該システムの配管等が外れる場合があり、そのような場合には、当然のことながら、エバポガスがキャニスタに吸着されずに大気に放出されてしまう。また、エンジンの吸気管等に連結されているパージ通路が詰まったような場合にも前記エバポガスのパージに支障を来すことになる。
【０００４】
このようなエバポパージシステムの故障による大気汚染等を防止するために、エバポガスのリークを検出する技術が報告されている（例えば、特許文献１参照）。前記技術は、エバポパージシステムのリークを診断する技術であり、エバポシステム系内を密封したときの圧力変化と、その後パージバルブを開いて、エバポガスをエンジンの吸気管内にパージしたときの圧力変化と、その後最後にパージバルブを閉じたときの圧力変化からリークを診断するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１６１１５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パージバルブを開いて、エバポガスをエンジンの吸気管内にパージする場合、エンジンの運転状態，エバポガスの濃度およびパージバルブの開度によるが、空燃比の変化が発生する。この空燃比の変化がエンジン回転の変動による運転性の悪化、およびエミッションの悪化にも繋がる。
【０００７】
また、パージバルブを閉じる場合においても、パージバルブが開いている間に空燃比が目標空燃比になるように、燃料噴射量をフィードバックしているため、パージしているエバポガスが急になくなると、パージバルブを開いた場合と同様に空燃比の変化が発生し、運転性の悪化、およびエミッションの悪化にも繋がる。
【０００８】
上記した内容は、エンジン状態が低回転で低負荷、特にアイドル状態では、顕著になる。しかし、リークの診断は、車両の状態が揺れていない状態、つまり燃料が揺れていない状態で行うほうが、診断精度が向上する。そのため、診断の精度向上と診断の機会増加には、上記した低回転で低負荷、もしくはアイドル状態での診断を行う必要がある。このことから、前記した問題を解決する必要がある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するため、低回転で低負荷、もしくはアイドル状態でのリーク診断時においても、エンジン回転の変動等による運転性の悪化およびエミッションの悪化を防ぐことができるエバポシステム診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、内燃機関の吸気管と燃料タンクとを連結する通路途中に蒸発燃料を吸着保持するキャニスタを設け、前記キャニスタと前記吸気管の間にパージバルブを設け、前記キャニスタに大気開閉用のバルブを設けたエバポシステムと、前記内燃機関の排気管に、空燃比又は排気ガス成分に関連する成分濃度を検出するセンサを備え、所定の空燃比になるように、燃料噴射弁の噴射時間を制御する手段を備え、前記内燃機関の運転状態を検出する手段と、前記運転状態が所定の状態になったとき、前記パージバルブと前記大気開閉用バルブを閉じ、前記エバポシステム内の圧力変化を検出する第１の圧力変化検出手段と、前記パージバルブを予め決められた目標の開度まで開き、前記エバポシステム内を所定の圧力まで減圧するときの前記エバポシステム内の圧力変化を検出する第２の圧力変化検出手段と、前記減圧によりシステム内圧力が所定の圧力になったとき、前記パージバルブを閉じ、閉じた後の前記エバポシステム内の圧力変化を検出する第３圧力変化検出手段を備え、前記第１または第２または第３の圧力変化検出手段の少なくともいずれか１つの圧力変化に基づいてエバポシステムのリーク状態を検出する手段を備えたエバポシステム診断装置であって、前記パージバルブを目標の開度まで所定の時間毎に、所定の開度ずつ前記パージバルブ開度を増加させることを特徴とするエバポシステム診断装置によって達成される。
【００１１】
こうすることによって、前記内燃機関の排気管に空燃比を検出するセンサを備え、所定の目標空燃比になるように燃料噴射弁の噴射時間をフィードバック制御するエバポシステム診断装置では、前記所定の開度だけパージバルブが開いた時に前記吸気管に入るエバポガスは少ないため、前記所定の目標空燃比からのずれが小さく、かつ速やかに前記所定の目標空燃比にフィードバックが可能である。よって、前記所定の目標空燃比にフィードバックが終了する時間毎、つまり前記所定の時間毎に、前記所定の開度ずつ前記パージバルブ開度を増加させることで、空燃比の変化によるエンジン回転変動からの運転性の悪化およびエミッションの悪化を防ぐことができる。
【００１２】
また、パージバルブを閉じる場合においては、パージしているエバポガスが急になくなることから、前記パージバルブを閉じた後に前記フィードバック補正係数を、前記パージバルブを開く直前のフィードバック補正係数にリセットすることで、空燃比の変化によるエンジン回転変動からの運転性の悪化およびエミッションの悪化を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明に係るエバポシステム診断装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態のエバポシステム診断装置を備えたエンジン制御システムの全体構成図である。
【００１４】
エンジン１の各気筒に導入される空気は、エアクリーナ６から取り入れられて、吸入空気量を計測するエアフローセンサ４部を通過し、絞弁組立体、すなわちスロットルボディ２０に入る。前記エアクリーナ６近傍には吸気温度センサ５が取り付けられている。前記スロットルボディ２０には、吸入空気量を調整するスロットル弁が設けられ、その開度は、スロットルセンサ３にて検出される。前記スロットルボディ２０の出口には、各気筒に空気を分岐供給する吸気管２が接続されている。また、前記スロットル弁をバイパスし、アイドル運転時のエンジン回転数が目標回転数になるように制御するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）１１が適宜位置に配置される。
【００１５】
燃料は、燃料タンク１４から燃料ポンプ２１によって吸い出され、燃料配管を経て、プレッシャレギュレータで調圧された状態で各気筒の上流側にそれぞれ配設される燃料噴射弁（インジェクタ）１７に至る。
【００１６】
エバポシステムは、燃料タンク１４から蒸発した蒸発燃料（エバポガス）をエバポ通管２２を通して、キャニスタ１５内の吸着剤に吸着する。吸着された燃料を、放出管２３を介して前記エンジン１のスロットル弁の下流側の前記吸気管２内にパージし、吸入空気と前記インジェクタ１７から噴射された燃料と一緒に前記エンジン１に導き、燃焼させる。前記放出管２３にはパージバルブ１２が設けられ、該パージバルブ１２の開閉のタイミングおよび開閉量は、燃料タンク圧力センサ８，燃料タンク温度センサ９，燃料残量センサ１０の入力信号および大気圧センサ７の入力信号等に基づき、エンジン制御装置１６により制御される。また、前記キャニスタ１５の大気通管には、ドレインカットバルブ１３が取り付けられ、前記パージバルブ１２と同様に前記エンジン制御装置１６により制御される。
【００１７】
燃焼後の排気ガスは、排気管１８を通じて触媒に導かれ、浄化後に排出される。排気管１８の集合部には空燃比センサ１９が配置され、該空燃比センサ１９の入力信号は、前記スロットルセンサ３，エアフローセンサ４，吸気温度センサ５，大気圧センサ７の入力信号等とともに、前記エンジン制御装置１６に取り込まれ、前記インジェクタ１７からの燃料噴射量の制御に使われる。
【００１８】
尚、ここで空燃比センサ１９はＯ２ センサ等排気ガス成分に関連する成分濃度を検出するセンサであってもかまわない。
【００１９】
図２は、前記エンジン制御装置１６の内部構成を示したものである。該エンジン制御装置１６の内部は、前記各種センサからの信号を取り込む入力回路１９１，Ａ／Ｄ変換部１９２，中央演算部（ＣＰＵ）１９３，多数の制御プログラム及びデータを格納させたＲＯＭ１９４，ＲＡＭ１９５、及び前記ＣＰＵ１９３の指令によりオンオフ可能な出力回路１９６から構成される。具体的には、前記入力回路１９１は、アナログ信号１９０（例えば、燃料タンク圧力センサ８，燃料タンク温度センサ９等からの信号）を取り込んで、該信号からノイズ成分の除去等を行い、該信号を前記Ａ／Ｄ変換部１９２に出力する。前記ＣＰＵ１９３は、該Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、前記ＲＯＭ１９４等の媒体に記憶された所定の制御プログラムを実行することによって、出力信号１９７を出力し、前記パージバルブ１２，ドレインカットバルブ１３，インジェクタ１７等を制御する機能を備えている。
【００２０】
図３は、エバポシステム診断装置におけるリーク診断の概要を示した図である。まず、エンジンの運転状態が予め定めた状態であり、燃料タンク内温度，燃料タンク圧力，燃料残量の変化量も予め定めたしきい値を満足していれば前記リーク診断を開始する。まず、前記ドレインカットバルブ１３と前記パージバルブ１２を閉じ、エバポシステムを閉空間とするステージ１で前記燃料タンク１４内の圧力変化ＤＰ０を算出する。その後、ステージ２で前記パージバルブ１２を開く。該パージバルブ１２が開くことにより、負圧である前記吸気管２にエバポシステム内のエバポガスが吸引されて前記燃料タンク１４内の圧力は急速に減圧され、圧力変化が所定値ΔＰになったら前記パージバルブ１２を閉じる。最後にステージ３で、該パージバルブ１２を閉じることで、再度エバポシステムを閉空間とし、前記燃料タンク１４内の圧力変化ＤＰ１を算出する。これら算出されたＤＰ０，ＤＰ１及びΔＰになるまでの時間等からエバポシステムのリークを診断する。
【００２１】
図４は、ステージ１の詳細を示した図、図９は、ステージ１の制御フローである。まず、診断の開始条件が成立したかどうかチェック（ステップ２０１）し、成立した場合は、前記パージバルブ１２と前記ドレインカットバルブ１３を閉じる（ステップ２０２）。その後、所定時間（ＬＥＫＴＭ１）経過したかどうかチェック（ステップ２０３）し、経過した場合はその時の燃料タンク圧力（ＰＴＮＫ）をＰＴＮＫ００とし前記ＲＡＭ１９５に保存（ステップ２０４）する。保存後、所定のステージ１最大計測時間（ＳＴ１ＴＭＸ）経過したかどうかチェック（ステップ２０５）する。経過した場合（図４のケース１）は、その時のＰＴＮＫをＰＴＮＫ０１とし（ステップ２０６）、ステージ１計測時間ＳＴ１ＴＭをＳＴ１ＴＭＸとし（ステップ２０７）、前記ＲＡＭ１９５に保存する。ＳＴ１ＴＭＸ経過してない場合は、ＰＴＮＫがステージ１最大圧力差（ＰＴＮＫＭＸ１）以上になったかどうかチェック（ステップ２０９）する。ＰＴＮＫＭＸ１以上になった場合（図４のケース２）は、ＰＴＮＫＭＸ１をＰＴＮＫ０１とし、ＰＴＮＫがＰＴＮＫＭＸ１以上になったときのＳＴ１ＴＭとともに前記ＲＡＭ１９５に保存（ステップ２０６，２０７）する。ＰＴＮＫＭＸ１以上でない場合は、再度ＳＴ１ＴＭの経過時間のチェック（ステップ２０５）から繰り返す。
【００２２】
前記ＲＡＭ１９５に前記ＰＴＮＫ００，ＰＴＮＫ０１，ＳＴ１ＴＭが保持されたなら、ステージ１での圧力変化ＤＰ０、次の式（１）にて算出し、前記ＲＡＭ１９５に保存（ステップ２０８）し、ステージ２へ進む。ただし、途中で診断開始条件が不成立となった場合は、前記ＲＡＭ１９５に保持した値はクリアし、再度ステージ１の最初から開始する。
【００２３】
【数１】
ＤＰ０＝（ＰＴＮＫ０１−ＰＴＮＫ００）／ＳＴ１ＴＭ （１）
図５は、ステージ２の詳細を示した図、図１０は、ステージ２の制御フローである。ステージ１終了後、前記パージバルブ１２を目標開度まで開き（ステップ３０１）、ステージ２計測時間最大値（ＳＴ２ＴＭＸ）経過したかどうかチェック（ステップ３０２）する。経過してない場合は、ＰＴＮＫがステージ２目標タンク圧（ＫＰＴＮＫＬＯ）まで減圧されたかチェック（ステップ３０８）する。減圧された場合（図５のＡ）、前記パージバルブ１２を閉じ（ステップ３０９）、ステージ３へ進む。減圧されない場合は、ステップ３０２に戻りステージ２の計測時間のチェックを行う。ＳＴ２ＴＭＸ経過した場合は、その時のＰＴＮＫがステージ２リークＮＧ判定タンク圧（ＫＰＴＮＫＮＧ）より低いかチェック（ステップ３０３）し、低くない場合（図５のＣ）、前記エバポシステムにリークがあると判断（ステップ３０６）し、前記ドレインカットバルブ１３を開き、前記パージバルブ１２を閉じ（ステップ３０７）、診断を終了する。低い場合（図５のＢ）は、診断を中止し、診断中止カウンタをカウントアップする（ステップ３０４）。その後、診断中止カウンタの回数が所定回数になったかどうかチェック（ステップ３０５）する。所定回数になった場合、つまり前記減圧を所定回数行っても、ＰＴＮＫがＫＰＴＮＫＬＯまで減圧されない場合は、前記エバポシステムにリークがあると判断（ステップ３０６）し、前記ドレインカットバルブ１３，パージバルブ１２を閉じ（ステップ３０７）、診断を終了する。所定回数になってない場合、つまり、ＫＰＴＮＫＬＯまで減圧できないがＫＰＴＮＫＮＧまで減圧できる場合は前記ドレインカットバルブ１３を開き、前記パージバルブ１２を閉じ（ステップ３１０）、再度ステージ１からやりなおす。
【００２４】
図６は、ステージ３の詳細を示した図、図１１，図１２は、ステージ３の制御フローである。ステージ２でＫＰＴＮＫＬＯまで減圧後、前記パージバルブ１２を閉じる（ステップ４０１）。その後、ＰＴＮＫがステージ３基準タンク圧（ＫＰＴＮＫ３）以上になったかどうかチェック（ステップ４０２）する。ＰＴＮＫがＫＰＴＮＫ３以上であれば、その時のＰＴＮＫをＰＴＮＫ１０とし前記ＲＡＭ１９５に保存する（ステップ４０３）。その後、所定のステージ３最大計測時間ＳＴ３ＴＭＸ経過したかどうかチェック（ステップ４０４）する。経過した場合（図６のケース１）は、ＳＴ３ＴＭＸ経過したときのＰＴＮＫをＰＴＮＫ１１とし、ＳＴ３ＴＭをＳＴ３ＴＭＸとし、前記ＲＡＭ１９５に保存（ステップ４０５，４０６）する。ＳＴ３ＴＭＸ経過してない場合は、ＰＴＮＫがステージ３最大圧力差（ＰＴＮＫＭＸ３）以上になったかどうかチェック（ステップ４０７）する。ＰＴＮＫＭＸ３以上になった場合（図６のケース２）は、ＰＴＮＫＭＸ３をＰＴＮＫ１１とし、ＰＴＮＫがＰＴＮＫＭＸ３以上になったときのＳＴ３ＴＭとともに前記ＲＡＭ１９５に保存（ステップ４０５，４０６）する。ＰＴＮＫＭＸ３以上でない場合は、再度ＳＴ３ＴＭの経過時間のチェック（ステップ４０４）から繰り返す。
【００２５】
前記ＰＴＮＫ１０，ＰＴＮＫ１１，ＳＴ３ＴＭから、ステージ３での圧力変化ＤＰ１、およびステージ３での圧力平均ＡＰ１を次の式（２），（３）にて算出し前記ＲＡＭ１９５に保存（ステップ４０８，４０９）する。
【００２６】
【数２】
ＤＰ１＝（ＰＴＮＫ１１−ＰＴＮＫ１０）／ＳＴ３ＴＭ （２）
【００２７】
【数３】
ＡＰ１＝（ＰＴＮＫ１１−ＰＴＮＫ１０）／２ （３）
前記ＤＰ１が所定値（ＫＯＫＤＰ１）より小さいかチェックし（ステップ４１０）、小さい時、前記エバポシステムにリークなしと判断（ステップ４１１）し、診断を終了する。大きい場合は、前記ＤＰ０，ＤＰ１，ＡＰ１を用い、次の式（４）を使って、リーク面積ＡＬを算出（ステップ４１２）する。
【００２８】
【数４】
ＡＬ＝Ｋα×［（ＤＰ１−ＤＰ０）／√（ＡＰ１）］ （４）
ここで、Ｋαは、補正係数であり、前記吸気温度センサ５，前記大気圧センサ７，前記燃料タンク圧力センサ８，燃料タンク温度センサ９，燃料残量センサ
１０等の入力値から算出する補正係数である。
【００２９】
前記ＡＬ算出後、ＡＬが、所定のリーク面積より小さいかチェックし（ステップ４１３）、小さければリークなしと判断し（ステップ４１１）、診断を終了する。大きければ、リークありと判断（ステップ４１４）し、診断を終了する。
【００３０】
図７は、従来のエバポシステム診断装置におけるリーク診断の問題点を示した図である。前記リーク診断は、既に説明したようにステージ２で、前記パージバルブ１２を開きエバポガスを吸気管２内に吸引し燃焼させるため、エバポガスの影響を受ける。具体的には、前記パージバルブ１２を開いた後、空燃比がリッチもしくはリーンとなる（図７のＡ）。そのため、回転落ちの発生（図７のＢ）およびエミッションの悪化等の問題がある。また、空燃比がリッチもしくはリーンになると、空燃比を所定の目標空燃比にするため、空燃比フィードバック補正が行われる。その結果、ステージ２が終了し、前記パージバルブ１２を閉じた時は、開いた時とは逆に空燃比が目標空燃比からずれる（図７のＣ）。この場合も、回転落ちの発生（図７のＤ）およびエミッション悪化等の問題がある。このことから、アイドル中に前記リーク診断を行うと、エンジンストールに至る可能性がある。また、前記リーク診断は、走行中においても、加減速時の車両の揺れ，カーブでの車両の揺れ，レーンチェンジによる車両の揺れなどにより前記燃料タンク１４内の燃料が揺れることで燃料タンク圧がばらつく場合、精度良く診断を行えない。そのため、前記リーク診断は、燃料が揺れない運転状態で行う必要があり、診断を実施する条件が限定され、診断の機会が少なくなる。
【００３１】
前記した問題は、前記リーク診断中の空燃比のずれを抑え、燃料の揺れが少ないアイドル中においても、前記リーク診断を可能にすれば、精度良く診断が行え、診断の機会も増やすことができる。
【００３２】
上記問題を回避する方法を図８に示す。パージバルブを開いたときの空燃比のずれおよび回転落ちは、前記パージバルブ１２を徐々に開くように目標開度又は目標ディーティまで所定時間毎に所定開度ずつ増加させ（図８のＡ）、空燃比フィードバックで補正させることで防止可能である。また、前記パージバルブ１２を閉じるときの空燃比のずれ、および回転落ちは、前記パージバルブ１２を開く直前の空燃比フィードバック補正係数を前記ＲＡＭ１９５に保持しておき（図８のＣ）、前記パージバルブ１２を閉じた後、所定のタイミングで空燃比フィードバック補正係数を、前記保持していた値にリセット（図８のＦ）することで、空燃比のずれ，回転落ちの防止が可能である（図８のＢ，Ｄ，Ｅ，Ｇ）。また、前記パージバルブ１２を徐々に開く時の増分ＤｕｔｙとＤｕｔｙ保持時間は、エンジンの運転状態，燃料タンク内の温度エバポシステム内圧力，燃料残量などのエバポシステム状態，大気圧等の少なくともいずれかによって可変又は補正することができるものとすることにより、リーク診断中の空燃比のずれ，回転変動を抑え、アイドル状態や、低回転低負荷状態等においても、リーク診断が可能となり、リーク診断の機会も増やすことが可能となる。
【００３３】
図１３，図１４は本発明による、リーク診断の制御フローを示した図である。ステージ１終了後、フィードバック補正係数を保持する（ステップ５０１）。その後、エンジンの運転状態，燃料タンク内の温度などのエバポシステム状態，大気圧等を検出し（ステップ５０２）、これらの少なくともいずれかの結果から、前記パージバルブ１２への増分Ｄｕｔｙ，Ｄｕｔｙ保持時間および目標Ｄｕｔｙを決定する（ステップ５０３）。その後、前記増分Ｄｕｔｙを、前記Ｄｕｔｙ保持時間毎に増加させ、前記パージバルブ１２を徐々に開く（ステップ５０４）。次に、パージバルブ開度（制御ＤｕＵｔｙ）が目標開度（目標Ｄｕｔｙ）になったかチェックを行い（ステップ５０５）、目標開度になった場合は、既に説明した図１０のステップ３０２以降を実施する。目標開度まで到達してない場合は、再度ステップ５０４に戻り、増分Ｄｕｔｙを加算する。なお、増分Ｄｕｔｙを加算した結果、目標Ｄｕｔｙを超えてしまう場合は、増分Ｄｕｔｙを加算せず、制御Ｄｕｔｙを目標Ｄｕｔｙにセットする。その後、既に説明した図１０の前記パージバルブ１２を閉じるステップ３０７またはステップ３０９またはステップ３１０実施後、所定時間経過したかチェックする（ステップ５０６）。所定時間経過した場合は、前記フィードバック補正係数を前記保持した値にリセット（ステップ５０７）し、診断を終了するか、ステージ３へ進むか、ステージ１へ進む。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係るエバポシステム診断装置は、エバポシステムのリーク診断中の運転性およびエミッションの向上が可能であり、さらに、アイドル状態においてもリーク診断が可能になるため、診断精度，診断回数を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエバポシステム診断装置を有するエンジン制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成図。
【図２】図１のエンジン制御装置の内部構成図。
【図３】エバポシステム診断装置におけるリーク診断の概要を示す図。
【図４】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ１の詳細を示す図。
【図５】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ２の詳細を示す図。
【図６】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ２の詳細を示す図。
【図７】従来のエバポシステム診断装置におけるリーク診断の問題点を示した図。
【図８】図７の問題を回避する方法を示した図。
【図９】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ１の制御フローを示す図。
【図１０】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ２の制御フローを示す図。
【図１１】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ３の制御フローを示す図。
【図１２】図３のエバポシステム診断装置におけるリーク診断のステージ３の制御フローを示す図。
【図１３】本発明におけるエバポシステム診断装置におけるリーク診断の制御フローを示す図。
【図１４】本発明におけるエバポシステム診断装置におけるリーク診断の制御フローを示す図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…吸気管、３…スロットルセンサ、４…エアフローセンサ、５…吸気温度センサ、８…燃料タンク圧力センサ、９…燃料タンク温度センサ、１０…燃料残量センサ、１２…パージバルブ、１３…ドレインカットバルブ、１４…燃料タンク、１５…キャニスタ、１６…エンジン制御装置、１７…燃料噴射弁、１８…排気管、１９…空燃比センサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporative system diagnostic device for an internal combustion engine, and more particularly to a method for accurately detecting a leak of an evaporative system system for preventing the release of evaporative gas generated in a fuel tank of a gasoline engine into the atmosphere, and detecting the leak. More particularly, the present invention relates to an evaporative system diagnostic device suitable for preventing deterioration of emission discharged from the internal combustion engine and deterioration of drivability during detection.
[0002]
[Prior art]
In order to prevent evaporative gas fuel (hereinafter referred to as evaporative gas) generated in a fuel tank of a gasoline engine from being released into the atmosphere, the engine is provided with an evaporative system (evaporative purge system). In this system, evaporative gas is temporarily adsorbed to an adsorbent of a canister, and the adsorbed evaporative gas is purged into an intake pipe of the engine and burned together with fresh air sucked from an air hole of the canister according to an operation state of the engine. The evaporative system has a structure that ensures airtightness.
[0003]
The evaporative purge system may fail for various reasons during driving of the vehicle. That is, a hole or a crack may occur in the fuel tank or the evaporative passage between the fuel tank and the canister, or the piping of the system may be disconnected. In such a case, the evaporative gas is naturally discharged from the canister. It is released to the atmosphere without being adsorbed. Further, even when the purge passage connected to the intake pipe of the engine is clogged, the purging of the evaporative gas is hindered.
[0004]
In order to prevent air pollution and the like due to such a failure of the evaporative purge system, a technique for detecting a leak of evaporative gas has been reported (for example, see Patent Document 1). The technique is a technique for diagnosing a leak in the evaporative purge system, and includes a pressure change when the inside of the evaporative system is sealed, a pressure change when the evaporative gas is purged into the intake pipe of the engine by opening the purge valve, and Thereafter, the leak is diagnosed from the pressure change when the purge valve is closed last.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2000-161150 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when the purge valve is opened to purge the evaporative gas into the intake pipe of the engine, a change in the air-fuel ratio occurs depending on the operating state of the engine, the concentration of the evaporative gas, and the opening of the purge valve. This change in the air-fuel ratio leads to deterioration in drivability due to fluctuations in engine rotation and deterioration in emissions.
[0007]
Also, even when the purge valve is closed, the fuel injection amount is fed back so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio while the purge valve is open. As in the case of opening, a change in the air-fuel ratio occurs, which leads to deterioration in drivability and emission.
[0008]
The above-described contents become remarkable when the engine state is low rotation and low load, particularly when the engine is idling. However, the diagnosis accuracy of the leak diagnosis is improved when the vehicle is not shaken, that is, when the fuel is not shaken. Therefore, in order to improve the accuracy of diagnosis and increase the chances of diagnosis, it is necessary to perform the above-described diagnosis at a low rotation speed and a low load, or in an idle state. Therefore, it is necessary to solve the above-mentioned problem.
[0009]
In order to solve such a problem, the present invention is capable of preventing deterioration in drivability and emission due to fluctuations in engine rotation, etc., even at the time of leak diagnosis at a low rotation speed and a low load, or in an idle state. A system diagnostic device is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by providing a canister for adsorbing and holding evaporated fuel in a passage connecting an intake pipe of an internal combustion engine and a fuel tank, providing a purge valve between the canister and the intake pipe, and providing a valve for opening and closing the atmosphere to the canister. And an exhaust pipe of the internal combustion engine provided with a sensor that detects an air-fuel ratio or a component concentration related to an exhaust gas component, and controls an injection time of a fuel injection valve so that a predetermined air-fuel ratio is obtained. Means for detecting an operating state of the internal combustion engine, and, when the operating state becomes a predetermined state, closing the purge valve and the atmosphere opening / closing valve and detecting a pressure change in the evaporative system. First pressure change detection means, and the purge valve is opened to a predetermined target opening to reduce the pressure in the evaporation system to a predetermined pressure. A second pressure change detecting means for detecting a pressure change in the vapor system; and when the pressure in the system reaches a predetermined pressure due to the pressure reduction, the purge valve is closed, and the pressure change in the evaporative system after closing is detected. An evaporative system including third pressure change detecting means for detecting, and means for detecting a leak state of the evaporative system based on at least one pressure change of the first, second, or third pressure change detecting means. The present invention is achieved by an evaporative system diagnosis device, wherein the purge valve opening is increased by a predetermined opening every predetermined time until a target opening of the purge valve is reached.
[0011]
In this way, in the evaporative system diagnostic apparatus which includes a sensor for detecting an air-fuel ratio in the exhaust pipe of the internal combustion engine and performs feedback control of the injection time of the fuel injection valve so as to achieve a predetermined target air-fuel ratio, Since only a small amount of evaporative gas enters the intake pipe when the purge valve is opened, the deviation from the predetermined target air-fuel ratio is small, and the feedback to the predetermined target air-fuel ratio can be quickly performed. Therefore, by increasing the purge valve opening by the predetermined opening at every time when the feedback to the predetermined target air-fuel ratio ends, that is, at each predetermined time, the engine rotation fluctuation due to a change in the air-fuel ratio is reduced. Deterioration of drivability and emission can be prevented.
[0012]
Further, when the purge valve is closed, since the evaporative gas being purged suddenly disappears, the air-fuel ratio is reset by resetting the feedback correction coefficient after closing the purge valve to the feedback correction coefficient immediately before opening the purge valve. The deterioration of the driving performance and the deterioration of the emission from the fluctuation of the engine rotation due to the change of the engine speed can be prevented.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an evaporative system diagnostic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine control system including an evaporative system diagnostic device of the present embodiment.
[0014]
The air introduced into each cylinder of the engine 1 is taken in from the air cleaner 6, passes through an air flow sensor 4 for measuring an intake air amount, and enters a throttle valve assembly, that is, a throttle body 20. An intake air temperature sensor 5 is mounted near the air cleaner 6. The throttle body 20 is provided with a throttle valve for adjusting the amount of intake air, and its opening is detected by the throttle sensor 3. The outlet of the throttle body 20 is connected to an intake pipe 2 for branching and supplying air to each cylinder. Further, an idle speed control valve (ISC valve) 11 that bypasses the throttle valve and controls the engine speed during idling operation to reach the target engine speed is disposed at an appropriate position.
[0015]
The fuel is sucked out of the fuel tank 14 by the fuel pump 21, passes through a fuel pipe, and reaches a fuel injection valve (injector) 17 disposed upstream of each cylinder while being regulated by a pressure regulator.
[0016]
The evaporation system adsorbs the evaporated fuel (evaporation gas) evaporated from the fuel tank 14 to the adsorbent in the canister 15 through the evaporation passage 22. The adsorbed fuel is purged into the intake pipe 2 downstream of the throttle valve of the engine 1 through the discharge pipe 23, and is guided to the engine 1 together with the intake air and the fuel injected from the injector 17. Burn. The discharge pipe 23 is provided with a purge valve 12. The timing and amount of opening and closing of the purge valve 12 are determined by the input signals of the fuel tank pressure sensor 8, the fuel tank temperature sensor 9, the fuel remaining amount sensor 10, and the atmospheric pressure sensor 7. It is controlled by the engine control device 16 based on input signals and the like. A drain cut valve 13 is attached to the atmosphere passage of the canister 15, and is controlled by the engine control device 16 similarly to the purge valve 12.
[0017]
The exhaust gas after combustion is guided to the catalyst through the exhaust pipe 18 and is discharged after purification. An air-fuel ratio sensor 19 is arranged at the gathering portion of the exhaust pipe 18. The input signal of the air-fuel ratio sensor 19 is input together with the input signals of the throttle sensor 3, air flow sensor 4, intake air temperature sensor 5, atmospheric pressure sensor 7, and the like. The fuel is taken into the engine control device 16 and used for controlling the fuel injection amount from the injector 17.
[0018]
Here, the air-fuel ratio sensor 19 may be a sensor such as an O 2 sensor that detects the concentration of a component related to the exhaust gas component.
[0019]
FIG. 2 shows an internal configuration of the engine control device 16. The engine control device 16 includes an input circuit 191 for receiving signals from the various sensors, an A / D converter 192, a central processing unit (CPU) 193, a ROM 194 storing a large number of control programs and data, a RAM 195, And an output circuit 196 that can be turned on / off by a command from the CPU 193. Specifically, the input circuit 191 takes in an analog signal 190 (for example, a signal from the fuel tank pressure sensor 8, the fuel tank temperature sensor 9, etc.), removes a noise component from the signal, and executes the signal. To the A / D converter 192. The CPU 193 fetches the A / D conversion result, executes a predetermined control program stored in a medium such as the ROM 194, and outputs an output signal 197, and outputs the purge valve 12, the drain cut valve 13, the injector 17 And the like.
[0020]
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a leak diagnosis in the evaporation system diagnostic device. First, if the operating state of the engine is in a predetermined state, and the changes in the fuel tank temperature, the fuel tank pressure, and the remaining fuel amount also satisfy predetermined threshold values, the leak diagnosis is started. First, the pressure change DP0 in the fuel tank 14 is calculated in the stage 1 in which the drain cut valve 13 and the purge valve 12 are closed and the evaporation system is a closed space. Thereafter, the stage 2 opens the purge valve 12. When the purge valve 12 is opened, evaporative gas in the evaporative system is sucked into the intake pipe 2 which is a negative pressure, the pressure in the fuel tank 14 is rapidly reduced, and when the pressure change reaches a predetermined value ΔP, the purge valve Close 12. Finally, in stage 3, by closing the purge valve 12, the evaporative system is closed again and the pressure change DP1 in the fuel tank 14 is calculated. The leak of the evaporative system is diagnosed from the calculated DP0, DP1, the time until ΔP, and the like.
[0021]
FIG. 4 is a diagram showing details of the stage 1, and FIG. 9 is a control flow of the stage 1. First, it is checked whether or not the condition for starting the diagnosis is satisfied (step 201). If the condition is satisfied, the purge valve 12 and the drain cut valve 13 are closed (step 202). Thereafter, it is checked whether or not a predetermined time (LEKTM1) has elapsed (step 203). If it has elapsed, the fuel tank pressure (PTNK) at that time is set to PTNK00 and stored in the RAM 195 (step 204). After storing, it is checked whether or not a predetermined stage 1 maximum measurement time (ST1TMX) has elapsed (step 205). If the time has elapsed (case 1 in FIG. 4), the PTNK at that time is set to PTNK01 (step 206), the stage 1 measurement time ST1TM is set to ST1TMX (step 207), and stored in the RAM 195. If ST1TMX has not elapsed, it is checked whether PTNK has exceeded the stage 1 maximum pressure difference (PTNKMX1) (step 209). When it becomes PTNKMX1 or more (case 2 in FIG. 4), PTNKMX1 is set to PTNK01, and it is stored in the RAM 195 together with ST1TM when PTNK becomes PTNKMX1 or more (steps 206 and 207). If it is not equal to or greater than PTNKMX1, the process is repeated from the check of the elapsed time of ST1TM (step 205).
[0022]
When the PTNK00, PTNK01, and ST1TM are stored in the RAM 195, the pressure change DP0 in the stage 1 is calculated by the following equation (1), stored in the RAM 195 (step 208), and proceeds to the stage 2. However, if the diagnosis start condition is not satisfied in the middle, the value held in the RAM 195 is cleared, and the stage 1 is restarted from the beginning.
[0023]
(Equation 1)
DP0 = (PTNK01-PTNK00) / ST1TM (1)
FIG. 5 is a diagram showing details of the stage 2, and FIG. 10 is a control flow of the stage 2. After the end of stage 1, the purge valve 12 is opened to the target opening (step 301), and it is checked whether the maximum value of the stage 2 measurement time (ST2TMX) has elapsed (step 302). If not, it is checked whether PTNK has been reduced to the stage 2 target tank pressure (KPTNKLO) (step 308). When the pressure is reduced (A in FIG. 5), the purge valve 12 is closed (step 309), and the process proceeds to stage 3. If the pressure is not reduced, the process returns to step 302 to check the measurement time of the stage 2. If ST2TMX has elapsed, it is checked whether the PTNK at that time is lower than the stage 2 leak NG determination tank pressure (KPTNKNG) (step 303). Then, the drain cut valve 13 is opened, the purge valve 12 is closed (step 307), and the diagnosis is terminated. If it is low (B in FIG. 5), the diagnosis is stopped, and the diagnosis stop counter is counted up (step 304). Thereafter, it is checked whether the number of times of the diagnosis stop counter has reached a predetermined number (step 305). If the predetermined number of times is reached, that is, if PTNK is not reduced to KPTNKLO even after the predetermined number of pressure reductions are performed, it is determined that there is a leak in the evaporation system (step 306), and the drain cut valve 13 and the purge valve 12 are closed. Close (step 307) and end the diagnosis. If the number has not reached the predetermined number, that is, if the pressure cannot be reduced to KPTNKLO but can be reduced to KPTNKNG, the drain cut valve 13 is opened, the purge valve 12 is closed (step 310), and the stage 1 is started again.
[0024]
FIG. 6 is a diagram showing details of the stage 3, and FIGS. 11 and 12 are control flows of the stage 3. After the pressure is reduced to KPTNKLO in stage 2, the purge valve 12 is closed (step 401). Thereafter, it is checked whether or not PTNK is equal to or higher than the stage 3 reference tank pressure (KPTNK3) (step 402). If PTNK is equal to or greater than KPTNK3, the PTNK at that time is set as PTNK10 and stored in the RAM 195 (step 403). Thereafter, it is checked whether a predetermined stage 3 maximum measurement time ST3TMX has elapsed (step 404). If the time has elapsed (case 1 in FIG. 6), the PTNK at the time when ST3TMX has elapsed is set to PTNK11, the ST3TM is set to ST3TMX, and stored in the RAM 195 (steps 405 and 406). If ST3TMX has not elapsed, it is checked whether PTNK has exceeded the stage 3 maximum pressure difference (PTNKMX3) (step 407). If PTNKMX3 or more (case 2 in FIG. 6), PTNKMX3 is set to PTNK11, and is stored in the RAM 195 together with ST3TM when PTNK becomes PTNKMX3 or more (steps 405 and 406). If it is not equal to or greater than PTNKMX3, the process is repeated from the check of the elapsed time of ST3TM (step 404).
[0025]
From the PTNK10, PTNK11, and ST3TM, the pressure change DP1 at the stage 3 and the pressure average AP1 at the stage 3 are calculated by the following equations (2) and (3) and stored in the RAM 195 (steps 408 and 409). .
[0026]
(Equation 2)
DP1 = (PTNK11-PTNK10) / ST3TM (2)
[0027]
[Equation 3]
AP1 = (PTNK11−PTNK10) / 2 (3)
It is checked whether DP1 is smaller than a predetermined value (KOKDP1) (step 410). If smaller, it is determined that there is no leak in the evaporation system (step 411), and the diagnosis is terminated. If it is larger, the leak area AL is calculated using the aforementioned DP0, DP1, and AP1 and using the following equation (4) (step 412).
[0028]
(Equation 4)
AL = Kα × [(DP1-DP0) / √ (AP1)] (4)
Here, Kα is a correction coefficient, and is a correction coefficient calculated from input values of the intake air temperature sensor 5, the atmospheric pressure sensor 7, the fuel tank pressure sensor 8, the fuel tank temperature sensor 9, the fuel remaining amount sensor 10, and the like. It is.
[0029]
After calculating the AL, it is checked whether AL is smaller than a predetermined leak area (step 413). If smaller, it is determined that there is no leak (step 411), and the diagnosis is terminated. If it is larger, it is determined that there is a leak (step 414), and the diagnosis is terminated.
[0030]
FIG. 7 is a diagram showing a problem of leak diagnosis in a conventional evaporative system diagnostic apparatus. The leak diagnosis is affected by the evaporative gas because the purge valve 12 is opened in the stage 2 to evaporate the evaporative gas into the intake pipe 2 and burn as described above. Specifically, after opening the purge valve 12, the air-fuel ratio becomes rich or lean (A in FIG. 7). Therefore, there are problems such as occurrence of rotation drop (B in FIG. 7) and deterioration of emission. When the air-fuel ratio becomes rich or lean, air-fuel ratio feedback correction is performed to set the air-fuel ratio to a predetermined target air-fuel ratio. As a result, when the stage 2 is completed and the purge valve 12 is closed, the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio contrary to when the purge valve 12 is opened (C in FIG. 7). Also in this case, there are problems such as occurrence of rotation drop (D in FIG. 7) and deterioration of emission. For this reason, if the leak diagnosis is performed during idling, the engine may be stalled. In addition, the leak diagnosis is performed in such a manner that even when the vehicle is running, the fuel in the fuel tank 14 fluctuates due to the vibration of the vehicle at the time of acceleration / deceleration, the vibration of the vehicle on a curve, the vibration of the vehicle due to a lane change, or the like. In the case of variation, accurate diagnosis cannot be made. Therefore, the leak diagnosis needs to be performed in an operating state in which the fuel does not fluctuate, and the conditions for performing the diagnosis are limited, and the opportunity for diagnosis is reduced.
[0031]
The above-described problem is achieved by suppressing the deviation of the air-fuel ratio during the leak diagnosis and enabling the leak diagnosis even during idling with a small amount of fuel fluctuation. .
[0032]
FIG. 8 shows a method for avoiding the above problem. The deviation of the air-fuel ratio and the decrease in rotation when the purge valve is opened are increased by a predetermined opening at predetermined time intervals until a target opening or a target duty is increased so as to gradually open the purge valve 12 (A in FIG. 8). This can be prevented by making a correction using feedback. In addition, the air-fuel ratio deviation and the rotation drop when the purge valve 12 is closed can be determined by storing the air-fuel ratio feedback correction coefficient immediately before the purge valve 12 is opened in the RAM 195 (C in FIG. 8). After closing, the air-fuel ratio feedback correction coefficient is reset to the held value at a predetermined timing (F in FIG. 8), thereby preventing the deviation of the air-fuel ratio and the rotation drop (FIG. 8). B, D, E, G). The increment Duty and the duty holding time when the purge valve 12 is gradually opened are at least one of an operating state of the engine, an evaporating system state such as a temperature in the fuel tank, a pressure in the evaporating system, a fuel remaining amount, and an atmospheric pressure. In this case, it is possible to suppress the deviation of the air-fuel ratio and the rotation fluctuation during the leak diagnosis, and to perform the leak diagnosis even in an idle state, a low-speed low-load state, etc. Opportunities can be increased.
[0033]
13 and 14 are diagrams showing a control flow of leak diagnosis according to the present invention. After the end of stage 1, the feedback correction coefficient is held (step 501). Thereafter, the operating state of the engine, the state of the evaporative system such as the temperature in the fuel tank, the atmospheric pressure, and the like are detected (step 502). Based on at least one of these results, the increment Duty to the purge valve 12, the duty holding time, and The target duty is determined (step 503). Thereafter, the increment Duty is increased for each Duty holding time, and the purge valve 12 is gradually opened (step 504). Next, it is checked whether or not the purge valve opening (control DuUty) has reached the target opening (target Duty) (step 505). If the target opening has been reached, step 302 and subsequent steps in FIG. . If the target opening has not been reached, the process returns to step 504 again, and the increment Duty is added. If the result of adding the increment Duty exceeds the target duty, the control duty is set to the target duty without adding the increment Duty. Thereafter, it is checked whether or not a predetermined time has elapsed after performing the step 307, step 309, or step 310 of closing the purge valve 12 of FIG. 10 described above (step 506). If the predetermined time has elapsed, the feedback correction coefficient is reset to the held value (step 507), and the diagnosis is completed, the process proceeds to stage 3, or the process proceeds to stage 1.
[0034]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the evaporative system diagnostic apparatus according to the present invention can improve the drivability and the emission during the leak diagnosis of the evaporative system, and can also perform the leak diagnosis even in an idle state. Therefore, the diagnosis accuracy and the number of times of diagnosis can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine system including an engine control device having an evaporation system diagnostic device according to an embodiment.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the engine control device of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an outline of leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing details of a stage 1 of a leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing details of a stage 2 of leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing details of a stage 2 of a leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus of FIG. 3;
FIG. 7 is a diagram showing a problem of leak diagnosis in a conventional evaporation system diagnosis apparatus.
FIG. 8 is a diagram showing a method for avoiding the problem of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing a control flow of a stage 1 of a leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus of FIG. 3;
FIG. 10 is a diagram showing a control flow of stage 2 of leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus of FIG. 3;
FIG. 11 is a diagram showing a control flow of a leak diagnosis stage 3 in the evaporative system diagnosis apparatus of FIG. 3;
FIG. 12 is a diagram showing a control flow of a leak diagnosis stage 3 in the evaporative system diagnosis apparatus of FIG. 3;
FIG. 13 is a diagram showing a control flow of a leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a control flow of leak diagnosis in the evaporation system diagnostic apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Intake pipe, 3 ... Throttle sensor, 4 ... Air flow sensor, 5 ... Intake temperature sensor, 8 ... Fuel tank pressure sensor, 9 ... Fuel tank temperature sensor, 10 ... Fuel remaining amount sensor, 12 ... Purge valve, 13: drain cut valve, 14: fuel tank, 15: canister, 16: engine control device, 17: fuel injection valve, 18: exhaust pipe, 19: air-fuel ratio sensor.
