JP5400657B2 - 制御バルブの故障検知方法 - Google Patents
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しかしながら、特許文献1で開示された方法では、制御バルブの固着故障を検知するために、制御バルブの開閉動作を行うと、蒸発燃料がキャニスタに吸着されてしまうため、プラグインハイブリッド車などのエンジンを長期間駆動させない車両には、より大容量のキャニスタを搭載する必要があるという問題があった。
図1は、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置(密閉保持時)1の構成図である。
車両に設けられる蒸発燃料処理装置1は、燃料を貯留する燃料タンク3と、蒸発燃料(ベーパ)を吸着するキャニスタ13と、一端が燃料タンク3に接続され他端がキャニスタ13に接続される蒸発燃料が流通するベーパ通路9と、ベーパ通路9上に接続される制御バルブ11と、制御バルブ11と並列にベーパ通路9上に接続される高圧2ウェイバルブ10と、制御バルブ11の回転角度を検出する開度センサ(回転角度検出手段)12と、一端がキャニスタ13に接続され他端が内燃機関の吸気通路(図示省略)に接続されるパージ通路18と、パージ通路18上に接続されるパージコントロールバルブ14と、キャニスタ13内の圧力を検出する圧力センサ15と、三方弁17と、三方弁17で通気する方向を切り替えることでベーパ通路9内の制御バルブ11に対して燃料タンク3側の圧力とキャニスタ13側の圧力を検出する圧力センサ16と、制御手段2とを有している。
制御バルブ11は、制御手段(開閉指令手段)2の開指令信号により任意の開度に開制御され、閉指令信号により任意の開度に閉制御される。また、制御バルブ11の回転角度は、開度センサ(回転角度検出手段)12によって検出され、検出された開度は、制御手段2に送信される。
これにより、後述する「駐車時」「CD MODE走行時」に密閉保持される燃料タンク3が高圧または低圧になりすぎた際に高圧2ウェイバルブ10が開弁されることにより、燃料タンク3の内圧が調整される。
圧力センサ16とベーパ通路9の制御バルブ11よりキャニスタ13側とが連通するように三方弁17を切り替えることにより、圧力センサ16は、ベーパ通路9内の制御バルブ11よりキャニスタ13側の圧力、更には、キャニスタ13内の圧力を検出することができる。このとき検出される圧力は、圧力センサ15に検出される圧力と、同じ箇所を計測し一致するはずなので、圧力センサ15、16の較正や故障診断を行うことができる。
一方、圧力センサ16とベーパ通路9の制御バルブ11より燃料タンク3側とが連通するように三方弁17を切り替えることにより、圧力センサ16は、ベーパ通路9内の制御バルブ11より燃料タンク3側の圧力、さらには、燃料タンク3内の圧力を検出することができる。圧力センサ16で検出された圧力は制御手段2に送信される。
次に、図1から図3を用いて本実施形態に係る蒸発燃料処理装置1の制御について説明する。なお、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置1はプラグインハイブリッド車に搭載されているものとして以下説明する。
図1は、「駐車時」および「CD MODE走行時」(密閉保持時)の状態を示し、図2は「給油時」の状態を示し、図3は「CS MODE走行時」(パージ時)の状態を示している。ここで、「CD MODE走行時」とはエンジン(内燃機関)を駆動せず電気走行している状態であり、「CS MODE走行時」とはハイブリッド(HEV)走行でエンジン(内燃機関)が駆動して走行している状態である。
また、図3に示すように、制御手段2は「CS MODE走行時」(パージ時)において、パージコントロールバルブ14および制御バルブ11を開弁することにより、燃料タンク3の蒸発燃料やキャニスタ13に吸着された蒸発燃料がパージ通路18から内燃機関の吸気通路(図示省略)へと流れ、エンジン(内燃機関)の燃焼に用いられる。
図4に、制御バルブ11のボール(弁体)11bの回動軸を法線とする平面で切断した断面図を示す。図4(a)は、制御バルブ11の開度がゼロ度(全閉)の場合を示している。
開度がゼロ度(全閉)の場合、弁座11a内の流路の方向に対して、ボール(弁体)11b内の流路の方向が、90度傾き、弁座11a内の流路を、ボール(弁体)11bで塞いでいる。弁座11aには、全閉ストッパ11dと全開ストッパ11eが取り付けられ、ボール(弁体)11bには、ステム11cが取り付けられている。ステム11cは、ボール(弁体)11bの回動に伴って回動する。開度がゼロ度(全閉)の場合において、ステム11cは、全閉ストッパ11dに当接し、図4(a)に示す以上に反時計回りに回らないようになっている。制御手段2は、ボール(弁体)11b及びステム11cが反時計回りに回らなくなるまで回動させる閉制御を行い、回らなくなった状態の開度を、ゼロ度(ゼロ点)と記憶することで、開度のゼロ点補正を行うことができる。また、開度aが90度(全開)の場合において、ステム11cは、全開ストッパ11eに当接し、図4(e)に示す以上に時計回りにボール(弁体)11b回らないようになっている。なお、図4では、ボール(弁体)11bを時計回りに回動させて開弁しているが、これに限らず、反時計回りに回動させて開弁してもよく、この場合、ボール(弁体)11bとステム11cの回動の範囲に合わせて全閉ストッパ11dと全開ストッパ11eの取り付け位置を変更すればよい。
開度aが0(ゼロ)度で流量が0(ゼロ)になっている。また、開度aが0(ゼロ)度を超えて15度まで、流量が0(ゼロ)になっている。この流量が0(ゼロ)で、開度aが0(ゼロ)度を超えて15度までの範囲が、不感帯領域Bである。そして、開度aの15度が、不感帯領域Bの最大Bmaxである。
開度aが、不感帯領域Bの最大Bmaxの15度を超えると、流量は0(ゼロ)より大きくなり、90度まで、開度aが大きくなる程、流量も大きくなる。
制御手段2は、図5のグラフのような開度aに対する流量の関係を記憶しており、所定の時間内に燃料タンク3内の圧力を所定の圧力以下に下げるのに、どれだけの流量を確保しなければならないかを算出し、算出した流量と、記憶された開度aに対する流量の関係から、開度aを決定することができる。圧力センサ15、16を用いて、制御バルブ11の上流と下流との差圧を考慮して流量を計算してもよい。
なお、制御バルブ11の不感帯領域Bの最大Bmaxは15度として説明したが、制御バルブ11のボール(弁体)11bの直径および流路径を適宜変更することにより変更可能である。
プラグインハイブリッド車などのエンジンを長期間駆動させないものは、「CS MODE走行時」(パージ時)の状態(図3参照)とならず、また燃料を消費しなければ「給油時」の状態(図2参照)ともならないため、長期間制御バルブ11を閉弁した状態(図1参照)が維持され、制御バルブ11が固着する場合がある。
制御バルブ11が固着してしまうと「給油時」(図2参照)に大量の蒸発燃料(ベーパ)をキャニスタ13に流すことができないため、フューエルリッド7から蒸発燃料が漏れ出す虞があるため、制御バルブ11の固着故障を検知する故障検知制御を行うことが求められている。
また、エンジンを駆動させなければ、キャニスタ13に吸着された蒸発燃料を内燃機関の吸気通路(図示省略)へパージすることもできないため、後述する制御バルブ11の固着故障を検知する故障検知制御を行う際には、燃料タンク3とキャニスタ13とを連通するベーパ通路9を閉塞し燃料タンク3の蒸発燃料がキャニスタ13に吸着されない状態、即ち制御バルブ11はベーパ通路9を閉塞した状態で故障検知制御を行うことが求められる。
図6は、本実施形態に係る蒸発燃料処理装置1の制御バルブ11の故障検知制御を示すフローチャートである。
故障検知制御を開始する状態である場合には(ステップS101でYes)、ステップS102に進む。
なお、故障検知制御を開始する状態とは、車両のイグニッションスイッチがオンとなった時としてもよく、車両の駆動源(エンジンかEV)の始動時としてもよい。また、前回の制御バルブ11の動作時からの経過時間が所定の時間を超えた時を、故障検知制御を開始する状態としてもよい。さらに、イグニッションスイッチがオンとなった回数が所定値となったときとしてもよく、車両の走行距離が所定値を超えた時としてもよい。
なお、制御手段(開閉指令手段)2が不感帯領域Bの範囲内の角度で設定し制御バルブ11に開指令信号として出力した回転角度を「出力値」と称する。
ここで、「判定待ち時間」とは、制御バルブ11をステップS102の「出力値」まで回転させるのに必要な時間を考慮して設定される値である。
なお、開度センサ(回転角度検出手段)12で検出された制御バルブ11の実際の回転角度を「検出値」と称する。
具体的には、「出力値」と「検出値」との差の絶対値が、「故障判定値1」以下か、「故障判定値1」より大きいかを判定する。
「出力値」と「検出値」との差の絶対値が、「故障判定値1」以下の場合には(ステップS105でYes)、ステップS106に進む。一方、「出力値」と「検出値」との差の絶対値が、「故障判定値1」より大きい場合には(ステップS105でNo)、ステップS111に進む。
ここで、「故障判定値1」は、制御バルブ11および開度センサ(回転角度検出手段)12の許容できる誤差の範囲に基づいて決定される。
ここで、「判定待ち時間」とは、制御バルブ11をステップS106の「出力値」まで回転させるのに必要な時間を考慮して設定される値である。なお、ステップS108における「判定待ち時間」と、ステップS103における「判定待ち時間」とは、同じ値を設定してもよいし、異なる値としてもよい。
具体的には、「出力値」と「検出値」との差の絶対値が、「故障判定値2」以下か、「故障判定値2」より大きいかを判定する。
「出力値」と「検出値」との差の絶対値が、「故障判定値2」以下の場合には(ステップS109でYes)、ステップS110に進む。一方、「出力値」と「検出値」との差の絶対値が、「故障判定値2」より大きい場合には(ステップS109でNo)、ステップS111に進む。
ここで、「故障判定値2」は、「故障判定値1」と同様に、制御バルブ11および開度センサ(回転角度検出手段)12の許容できる誤差の範囲に基づいて決定されるものであり、「故障検出値1」と同じ値に設定してもよいし、異なる値としてもよい。
一方、ステップS105またはステップS109において、「出力値」と「検出値」とが一致しない場合には(ステップS105でNo,ステップS109でNo)、制御バルブ11は異常であり、故障していると判断する。
また、制御バルブ11が固着していなくても、制御バルブ11の応答性が遅れている場合には、判定待ち時間経過後の「出力値」と「検出値」との差の絶対値が故障判定値以下にならず、制御バルブ11の異常と判定されるので(ステップS111参照)、即ち、制御バルブ11の応答性が低下した場合も、制御バルブ11の異常として検知することができる。
加えて、制御手段2の開閉指令に対して、制御バルブ11が適切に応答している場合であっても、開度センサ(回転角度検出手段)12の特性異常(オフセットずれも含む)が発生している場合には、「出力値」と「検出値」との差の絶対値が故障判定値以下にならず、制御バルブ11の異常と判定されるので(ステップS111参照)、即ち、開度センサ(回転角度検出手段)12の故障の場合も、検知することができる。
2 制御手段(開閉指令手段)
3 燃料タンク
3a ポンプ
3b フロート弁
3c カット弁
4 フィラーパイプ
5 ブリーザパイプ
6 フィラーキャップ
7 フューエルリッド
8 リッドスイッチ
9 ベーパ通路
10 高圧2ウェイバルブ
11 制御バルブ(ボールバルブ)
11a 弁座
11b ボール(弁体)
11c ステム
11d 全閉ストッパ
11e 全開ストッパ
12 開度センサ(回転角度検出手段)
13 キャニスタ
14 パージコントロールバルブ
15 圧力センサ
16 圧力センサ
17 三方弁
18 パージ通路
a 開度
B 不感帯領域
Bmax不感帯領域の最大
Claims (6)
- 燃料を貯留する燃料タンクと、
前記燃料タンクの蒸発燃料を吸着するキャニスタと、
前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路に設けられた制御バルブと、
前記制御バルブに開閉角度の指令を出力する開閉指令手段と、
前記制御バルブの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
を備えた車両の前記制御バルブの故障検知方法であって、
前記制御バルブは不感帯領域を有し、
前記不感帯領域で設定された前記開閉指令手段の出力値と、前記回転角度検出手段の検出値と、を比較して前記制御バルブの故障検知を行う
ことを特徴とする制御バルブの故障検知方法。 - 前記故障検知は、
イグニッションがオンとなったら行う
ことを特徴とする請求項1に記載の制御バルブの故障検知方法。 - 前記故障検知は、
前記車両の駆動源の始動が開始されたら行う
ことを特徴とする請求項1に記載の制御バルブの故障検知方法。 - 前記不感帯領域は、
前記蒸発燃料が前記キャニスタに吸着されない領域である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の制御バルブの故障検知方法。 - 前記制御バルブはボールバルブである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の制御バルブの故障検知方法。 - 前記車両は、
プラグインハイブリッドである
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の制御バルブの故障検知方法。
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