| 【発明の名称】 |
内燃機関の蒸発燃料放出防止装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】市谷 寿章
【氏名】北村 徹
【氏名】小林 誠
【氏名】鈴木 武
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| 【要約】 |
【課題】燃料温度センサなどの検出値に基づいて燃料タンクの燃料液面の上方空間の圧力を低下させる負圧化（減圧）手段を備えた内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、燃料温度センサの故障を精度良く検知する。
【解決手段】燃料温度センサの温度検出素子を加熱するヒータに通電加熱し、ヒータ温度が一定となる時間ｔｍＴＧＡＳ２が経過したとき、センサ出力ＴＧＡＳＡＤが上限値ＦＳＴＧＡＳＳＨおよび下限値ＦＳＴＧＡＳＳＬの間にあるか否か判断し、肯定されるとき正常と判定すると共に、否定されるとき、故障と判定する。さらに、上限しきい値ＦＳＴＧＡＳＨおよび下限しきい値ＦＳＴＧＡＳＬとも比較することで、断線故障あるいはショート故障も検知する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも燃料温度センサの検出値に基づいて燃料タンクの燃料液面の上方空間の圧力を低下させる減圧手段を備えた内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、ａ．前記燃料温度センサを加熱する加熱手段、ｂ．前記加熱手段による加熱を開始した後の前記燃料温度センサの出力を所定値と比較する比較手段、およびｃ．前記比較手段による比較結果に基づいて前記燃料温度センサが故障しているか否か判定する判定手段、を備えたことを特徴とする内燃機関の蒸発燃料放出防止装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の蒸発燃料放出防止装置に関し、より具体的には、蒸発燃料放出防止装置で使用される燃料温度センサの故障を検知するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】車両に搭載され、内燃機関に接続される燃料タンクにおいては、高負荷運転で機関温度が上昇した後に停車させたときなどにタンク内圧が上昇し、給油時などに燃料タンクのフィラキャップを開けたとき、蒸発燃料が大気に放出される。
【０００３】そのため、特開平１０−２８１０１９号公報において、燃料タンクの燃料液面の上方空間と内燃機関吸気管とを連通管で接続し、連通管を開閉する電磁ソレノイドバルブ（開閉弁）を設けると共に、燃料温度センサおよび圧力センサを設けて燃料とタンク内圧を検出し、所定の運転領域において開放して吸気負圧を燃料タンクに導入して負圧化（減圧）制御を実行しておき、停車して給油するときなどに蒸発燃料が大気に放出されないようにした蒸発燃料放出防止装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の蒸発燃料放出防止装置にあっては、検出された燃料温度などに基づいて負圧化（減圧）制御を行うことから、燃料温度センサに故障あるいは異常が生じている場合、負圧化（減圧）制御を適正に行うことができない。
【０００５】従って、この発明の目的は、燃料温度センサなどの検出値に基づいて燃料タンクの燃料液面の上方空間の圧力を低下させる負圧化（減圧）手段を備えた内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記燃料温度センサの故障を精度良く検知あるいは判定するようにした内燃機関の蒸発燃料放出防止装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項１項にあっては、少なくとも燃料温度センサの検出値に基づいて燃料タンクの燃料液面の上方空間の圧力を低下させる減圧手段を備えた内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記燃料温度センサを加熱する加熱手段、前記加熱手段による加熱を開始した後の前記燃料温度センサの出力を所定値と比較する比較手段、および前記比較手段による比較結果に基づいて前記燃料温度センサが故障しているか否か判定する判定手段を備える如く構成した。
【０００７】燃料温度センサの加熱を開始した後の燃料温度センサの出力を所定値と比較して燃料温度センサが故障しているか否か判定する如く構成した、換言すれば、燃料温度センサの雰囲気温度を意図的に変化させ、それに伴って生じる燃料温度センサの挙動から燃料温度センサが正常か故障か判定するようにしたので、燃料温度センサの故障を精度良く検知あるいは判定することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の蒸発燃料放出防止装置を説明する。
【０００９】図１はその装置を概略的に示す全体図である。
【００１０】図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒の内燃機関を示し、吸気管１２の先端に配置されたエアクリーナ（図示せず）から導入された吸気は、スロットルバルブ１４でその流量を調節されつつ吸気マニホルドおよび吸気弁（共に図示せず）を介して第１から第４気筒（図に「機関本体１６」と示す）に送られる。
【００１１】各気筒の吸気弁の上流側の付近にはインジェクタ（燃料噴射弁）１８が設けられて燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体となった混合気は点火プラグ（図示せず）で着火されて燃焼し、ピストン（図示せず）を駆動する。
【００１２】燃焼後の排気ガスは、排気弁および排気マニホルド（共に図示せず）を介して排気管２２に送られ、触媒装置（三元触媒）２４で浄化されて機関外に排出される。
【００１３】内燃機関１０が搭載される車両（図示せず）の適宜位置には燃料タンク２６が設けられる。即ち、インジェクタ１８は燃料供給管２８を介して燃料タンク２６に接続され、燃料タンク２６内に貯留された燃料（ガソリン）の供給を受ける。燃料供給管２８には燃料ポンプ３０が設けられ、燃料を圧送する。
【００１４】燃料タンク２６は気密かつ液密な構造を備え、フィラネック２６ａの先端の開口はフィラキャップ２６ｂで閉鎖される。燃料タンク２６の液面上方空間２６ｃは、連通管（蒸発燃料通路）３４によって吸気管１２にスロットルバルブ１４の下流位置で接続される。連通管３４の適宜位置には電磁ソレノイドバルブ（開閉弁）３６が設けられる。
【００１５】燃料タンク２６と連通管３４の接続部にはフロートバルブ４２が設けられ、前記した如く、車両が傾斜位置にあって燃料タンク２６が重力軸に対して傾いたときなどに連通管３４を閉鎖する。
【００１６】これら連通管３４および電磁ソレノイドバルブ３６ならびにフロートバルブ４２などが蒸発燃料放出防止装置４０を構成し、電磁ソレノイドバルブ３６が開放されて吸気負圧が燃料タンク２６の液面上方空間２６ｃに導入されてそこを負圧化し、給油時にフィラキャップ２６ｂが開けられたとき、蒸発燃料が大気に放出されるのを防止する。
【００１７】尚、図示した構成以外に、燃料タンク２６と吸気管１２とはキャニスタ機構などで接続されるが、この発明の要旨と直接の関連を有しないため、説明を省略する。
【００１８】図１の説明に戻ると、内燃機関１０のカムシャフト（図示せず）にはクランク角センサ５０が設けられ、特定気筒の所定クランク角度で気筒判別用のＣＹＬ信号を出力すると共に、各気筒のＴＤＣ信号およびクランク角１５度ごとのＣＲＫ信号を出力する。
【００１９】スロットルバルブ１４にはスロットル開度センサ５２が接続され、スロットル開度θＴＨに応じた信号を出力すると共に、スロットルバルブ１４下流の吸気管１２内には絶対圧センサ５４が設けられ、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じた信号を出力する。
【００２０】また、スロットルバルブ１４の下流側には吸気温センサ５８が設けられて吸入空気温度ＴＡに応じた信号を出力すると共に、機関本体１６のシリンダブロック（図示せず）付近には水温センサ６０が設けられて機関冷却水温ＴＷに応じた信号を出力する。
【００２１】さらに、排気系にあっては、図示しない排気マニホルドの排気系集合部の下流位置で触媒装置２４の上流位置において排気管２２には空燃比センサ（Ｏ2 センサ）６２が設けられ、排気ガス内の酸素濃度に比例した検出信号を出力する。
【００２２】燃料タンク２６の適宜位置には燃料温度センサ６４が設けられて燃料（ガソリン）の温度ＴＧＡＳに応じた信号ＴＧＡＳＡＤ（電圧値）を出力すると共に、圧力センサ６６が配置されてタンク内の圧力（タンク内圧）に応じた信号ＰＴＡＮＫを出力する。
【００２３】図２に示す如く、燃料温度センサ６４は、サーミスタ（温度検出素子。より具体的にはＮＴＣサーミスタ）６４ａと、加熱手段（より具体的には自己制御型ＰＴＣヒータ）６４ｂからなり、サーミスタ６４ａと自己制御型ＰＴＣヒータ６４ｂはケース６４ｃに一体的に内蔵される。
【００２４】図３は、ヒータ６４ｂの通電─昇温特性を示す説明グラフである。図示の如く、このヒータ自己制御型ＰＴＣ６４ｂは、通電開始してからある時間経過すると、温度が飽和して一定値となるため、後述する故障検知で使用するのに適している。
【００２５】上記したセンサ群の出力は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）７０に送られる。
【００２６】ＥＣＵ７０はマイクロコンピュータからなり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備え、前記したセンサ群を介して検出された運転パラメータに基づいてＲＯＭに格納された命令に従って駆動回路（図示せず）を介して電磁ソレノイドバルブ３６を駆動して燃料タンク負圧化制御を行う。
【００２７】より具体的には、電磁ソレノイドバルブ３６をデューティ制御（ＰＷＭにおけるデューティ比制御）するためのデューティ値（０から１００％）を算出し、駆動回路を介して電磁ソレノイドバルブ３６を作動させ、その開度を調節する。
【００２８】また、ＥＣＵ７０は前記したクランク角センサ５０が出力するＣＹＬ信号をカウントして機関回転数ＮＥを算出する。
【００２９】また、ＥＣＵ７０は、燃料温度センサ６４の故障検知あるいは判定を行う。
【００３０】以下、図４フロー・チャートを参照してこの装置の動作である、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）の故障検知あるいは判定動作を説明する。尚、図示のプログラムは、条件が一定である機関始動直後に実行される。
【００３１】以下説明すると、Ｓ１０において燃料温度センサ６４の故障が判定済みか否か判断し、否定されるときはＳ１２に進み、燃料温度センサ出力変化量ＤＴＧＡＳを算出する。これは、燃料温度センサ出力ＴＧＡＳＡＤ（電圧値）の前回プログラムループ時の値と今回プログラムループ時の値の差、即ち、燃料温度センサ出力ＴＧＡＳＡＤの１階差分値を求めることで行う。
【００３２】次いでＳ１４に進み、内燃機関１０が始動されてから所定時間（例えば１秒から２秒）経過したか否か判断する。これは、機関始動直後は条件が一定していることから、始動した後に可能な限り速やかにヒータ６４ｂの通電を開始するためである。
【００３３】従って、Ｓ１４で否定されるときはＳ１６に進み、タイマｔｍＴＧＡＳ２（ダウンカウンタ）に所定値（例えば２０秒相当値）をセットしてダウンカウント（時間計測）を開始し、Ｓ１８に進み、ヒータ６４ｂに通電する。
【００３４】図５はその処理を示すサブルーチン・フロー・チャートである。
【００３５】以下説明すると、Ｓ１００において機関始動時に検出された機関冷却水温ＴＷと吸入空気温度ＴＡに応じて目標電力を算出する。
【００３６】即ち、図３に示す特性においてヒータ温度は通電電力の増加に応じて上昇するが、始動時に検出された機関冷却水温ＴＷおよび／または吸入空気温度ＴＡが高いときはサーミスタ６４ａの雰囲気温度も比較的高いことから、そのような場合は通電電力を比較的小さい値とすると共に、低いときは通電電力を比較的大きい値とする。
【００３７】このように、始動時に検出された機関冷却水温ＴＷなどに応じて算出することによって通電電力を必要最低限の値にすることができると共に、サーミスタ６４ａの雰囲気温度を目標の値にすることができる。
【００３８】次いでＳ１０２に進み、算出した目標電力に応じてヒータ６４ｂに通電してサーミスタ６４ａ（燃料温度センサ６４）の加熱を開始する。
【００３９】図４フロー・チャートに戻ると、次いでＳ２０に進み、第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１（ダウンカウンタ）に所定値（例えば２秒相当値）をセットしてダウンカウント（時間計測）を開始する。
【００４０】次回のプログラムループにおいてＳ１４で否定される限りＳ２０以降に進んで上記した処理を繰り返すと共に、肯定されるときはＳ２２に進み、検出された燃料温度センサ出力ＴＧＡＳＡＤが所定値ＦＳＴＧＡＳＨ以下か否か判断する。
【００４１】図６タイム・チャートを参照して説明すると、同図で横軸は時間ｔを示すと共に、縦軸は燃料温度センサ出力ＴＧＡＳＡＤ（より詳しくは出力電圧〔Ｖ〕）とそれに対応する燃料温度ＴＧＡＳを示す。前記した通り、燃料温度センサ６４を構成するサーミスタ６４ａはＮＴＣ型であることから、センサ出力電圧と燃料温度は逆比例関係にある。
【００４２】ヒータ６４ｂへの通電に伴ってサーミスタ６４ａの雰囲気温度は上昇することから、サーミスタ６４ａが正常であれば、検出される燃料温度ＴＧＡＳは徐々に増加（出力電圧ＴＧＡＳＡＤは徐々に減少）し、図３で示す飽和時点に達した後、一定値となるように変化する筈である。
【００４３】かかる知見に基づき、この実施の形態に係る故障検知あるいは判定にあっては、燃料温度センサの雰囲気温度を意図的に変化させ、それに伴って生じる燃料温度センサの挙動から燃料温度センサが正常か故障（異常）か判定（検知）するようにした。
【００４４】即ち、燃料タンク内の燃料の温度は走行条件の変化に対して応答が緩慢であると共に、走行条件の変化の間に直接の相関関係が見いだせない。また、機関冷却水温ＴＷ、吸入空気温度ＴＡなどの温度パラメータに基づいて燃料温度を推定するのも困難である。即ち、それらのパラメータから燃料温度を推定して燃料温度センサ出力と比較することでは、燃料温度センサの故障を検知するのは困難である。
【００４５】そのために、上記のように、燃料温度センサ出力が変化する環境を意図的に発生させ、そのときの燃料温度センサ出力変化から、その故障を検知（判定）するようにした。
【００４６】より具体的には、図６に示す如く、通電開始してヒータ温度が一定となる時間（前記したタイマｔｍＴＧＡＳ２相当値）が経過したとき、センサ出力が上限値ＦＳＴＧＡＳＳＨおよび下限値ＦＳＴＧＡＳＳＬの間にあるか否か判断し、肯定されるとき、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）が正常と判定すると共に、否定されるとき、故障と判定するようにした。
【００４７】また、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）の出力回路（図示せず）が断線しているときは出力は最大値付近に張りつくことから、その付近に上限しきい値ＦＳＴＧＡＳＨを設定してセンサ出力と比較することで、センサ故障（断線）を検出するようにした。
【００４８】また、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）の出力回路（図示せず）がショート（短絡）しているときは出力は零付近に張りつくことから、その付近に下限しきい値ＦＳＴＧＡＳＬを設定してセンサ出力と比較することで、センサ故障（ショート）を検出するようにした。
【００４９】尚、上限しきい値ＦＳＴＧＡＳＨはＳ１００で算出される目標電力に応じて温度で言えば−５０℃程度となるような値に設定すると共に、下限しきい値ＦＳＴＧＡＳＬも同様に目標電力に応じて１５０℃程度となるような値に設定する。
【００５０】また、上限しきい値ＦＳＴＧＡＳＨあるいは下限しきい値ＦＳＴＧＡＳＬとの比較判断に際しては所定の時間（前記した第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１相当値）の経過を待って故障と判定するようにし、一過性の理由による現象を故障と誤検知しないようにした。
【００５１】図４フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ２２の処理は断線検知判定であり、否定されるときは断線検知の疑いがあることから、Ｓ２４に進み、前記した第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１の値が零以下となったか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ２６に進み、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）が故障（断線故障）と判定する。
【００５２】Ｓ２２で肯定されるときはＳ２８に進み、検出された燃料温度センサ出力ＴＧＡＳＡＤが前記したショート検知用下限しきい値ＦＳＴＧＡＳＬＬ以上か否か判断し、否定されるときはＳ２４に進んで前記した第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１の値が零以下となったか否か判断し、否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはＳ２６に進み、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）が故障（ショート故障）と判定する。
【００５３】Ｓ２８で肯定されるときはＳ３０に進み、Ｓ１２で算出した燃料温度センサ出力変化量ＤＴＧＡＳがしきい値ＦＳＤＴＧＡＳ以上か否か判断する。否定されるときはセンサ出力変化が小さいことから、故障と判断してＳ２４に進む。尚、しきい値ＦＳＤＴＧＡＳも、Ｓ１００で算出される目標電力に応じて算出する。
【００５４】尚、後述する如く、第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１の値は、Ｓ３２で否定される度に、図６の末尾に示す如く、セットし直されてスタートするので、Ｓ２２，Ｓ２８，Ｓ３０のいずれかで否定されてＳ２４に進むときも、Ｓ２４で否定され、第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１の値が零以下となっていないと判断されてプログラムを一旦終了することから、一過性の理由による現象を故障と誤検知することがない。
【００５５】Ｓ３０で肯定されるときはＳ３２に進み、前記したタイマｔｍＴＧＡＳ２の値が零以下となったか否か判断し、否定されるときはＳ１８に進んでヒータ通電を継続すると共に、Ｓ２０に進んで第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１に所定値をセットし、ダウントカウント（時間計測）を開始する。
【００５６】Ｓ３２で肯定されるときはＳ３４に進み、検出されたセンサ出力ＴＧＡＳＡＤが前記した下限値ＦＳＴＧＡＳＳＬ以上で前記した上限値ＦＳＴＧＡＳＳＨ以下であるか否か判断する。
【００５７】Ｓ３４で肯定されるときはＳ３６に進み、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）が正常と判定すると共に、否定されるときはＳ２４に進み、所定時間ｔｍＴＧＡＳ１の経過を待って燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）が故障と判定する。
【００５８】尚、Ｓ１０で正常あるいは故障の判定済みと判断されるときはＳ３８に進み、ヒータ６４ｂへの通電を停止する。
【００５９】この実施の形態にあっては上記した如く、燃料温度センサ６４（より詳しくはサーミスタ６４ａ）の加熱を開始した後の燃料温度センサの出力ＴＧＡＳＡＤを所定値ＦＳＴＧＡＳＨ，ＦＳＴＧＡＳＬ，ＦＳＴＧＡＳＳＬ，ＦＳＴＧＡＳＳＨと比較すると共に、その変化量ＤＴＧＡＳを所定値ＦＳＤＴＧＡＳと比較して燃料温度センサ６４が故障しているか否か判定する如く構成した、換言すれば、燃料温度センサの雰囲気温度を意図的に変化させ、それに伴って生じる燃料温度センサの挙動から燃料温度センサが正常か故障か判定するようにしたので、燃料温度センサの故障を精度良く検知あるいは判定することができる。それによって前記した負圧化（減圧）制御を適正に行うことができる。
【００６０】さらに、Ｓ２２，Ｓ２８，Ｓ３０のいずれかで否定されるときは、Ｓ２４で第２のタイマｔｍＴＧＡＳ１の値が零以下となったことを確認してから故障と判定するようにしたので、一過性の理由による現象を故障と誤検知することがない。
【００６１】さらに、Ｓ２２，Ｓ２８，Ｓ３０のいずれかで否定されるときは、Ｓ３２の判断を待つことなく、Ｓ２４で肯定されれば故障と判定するようにしたので、断線、ショートなどの異常を比較的迅速に検知することができる。
【００６２】以上の如く、この実施の形態にあっては、少なくとも燃料温度センサ６４の検出値に基づいて燃料タンク２６の燃料液面の上方空間２６ｃの圧力を低下させる減圧手段（連通管３４、電磁ソレノイドバルブ３６，ＥＣＵ７０など）を備えた内燃機関の蒸発燃料放出防止装置において、前記燃料温度センサ（より具体的には温度検出素子（サーミスタ）６４ａ）を加熱する加熱手段（ヒータ６４ｂ，ＥＣＵ７０，Ｓ１８，Ｓ１００，Ｓ１０２）、前記加熱手段による加熱を開始した後の前記燃料温度センサの出力ＴＧＡＳＡＤを所定値（上限値ＦＳＴＧＡＳＳＨ、下限値ＦＳＴＧＡＳＳＬ、しきい値ＦＳＤＴＧＡＳ、上限しきい値ＦＳＴＧＡＳＨ、下限しきい値ＦＳＴＧＡＳＬ）と比較する比較手段（ＥＣＵ７０，Ｓ２２，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３４）、および前記比較手段による比較結果に基づいて前記燃料温度センサが故障しているか否か判定する判定手段（ＥＣＵ７０，Ｓ２４，Ｓ２６，Ｓ３６）を備える如く構成した。
【００６３】尚、上記した実施の形態において温度検出素子（サーミスタ６４ａ）と加熱手段（ヒータ６４ｂ）をケース６４ｃに一体的に内蔵する例を示したが、別体に構成しても良い。いずれにしても、加熱手段は温度検出素子の雰囲気温度を昇温できる限り、温度検出素子に対してどのような位置に配置しても良い。
【００６４】
【発明の効果】請求項１項にあっては、燃料温度センサの加熱を開始した後の燃料温度センサの出力を所定値と比較して燃料温度センサが故障しているか否か判定する如く構成した、換言すれば、燃料温度センサの雰囲気温度を意図的に変化させ、それに伴って生じる燃料温度センサの挙動から燃料温度センサが正常か故障か判定するようにしたので、燃料温度センサの故障を精度良く検知あるいは判定することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１９日（２０００．１．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１９７２
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 豊
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７６３（Ｐ２００１−２００７６３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１０８３４（Ｐ２０００−１０８３４） |
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