ベーン式ポンプ装置およびそれを用いたリークチェックシステム
【課題】結露の発生を高精度に推定可能、かつ、ポンプ特性の異常を検出可能なベーン式ポンプ装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ１００は、モータ６２を駆動したときモータ６２に流れる電流に基づき、ポンプ６０に結露が生じているか否かを推定する。ＥＣＵ１００は、ポンプ６０に結露が生じていると推定した場合、ポンプ６０（モータ６２）を所定期間駆動する。一方、ＥＣＵ１００は、ポンプ６０に結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に圧力センサ９０により検出した圧力を第１圧力Ｐ１として記憶し、当該第１圧力Ｐ１の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ＥＣＵ１００は、第１圧力Ｐ１に基づきポンプ特性の異常を検出するのに先立ち、モータ６２に流れる電流に基づきポンプ６０に結露が生じているか否かを推定する。そのため、結露の発生を高精度に推定することができる。
【解決手段】ＥＣＵ１００は、モータ６２を駆動したときモータ６２に流れる電流に基づき、ポンプ６０に結露が生じているか否かを推定する。ＥＣＵ１００は、ポンプ６０に結露が生じていると推定した場合、ポンプ６０（モータ６２）を所定期間駆動する。一方、ＥＣＵ１００は、ポンプ６０に結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に圧力センサ９０により検出した圧力を第１圧力Ｐ１として記憶し、当該第１圧力Ｐ１の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ＥＣＵ１００は、第１圧力Ｐ１に基づきポンプ特性の異常を検出するのに先立ち、モータ６２に流れる電流に基づきポンプ６０に結露が生じているか否かを推定する。そのため、結露の発生を高精度に推定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置およびそれを用いたリークチェックシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸気通路にパージするエバポ系をポンプで減圧または加圧し、このとき検出した圧力に基づいてエバポ系のリークチェックを行うリークチェックシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。このリークチェックシステムでは、気体を減圧または加圧するポンプとしてベーン式ポンプを用いている。ベーン式ポンプは、ハウジングに対して偏心してロータを収容し、ロータに半径方向に往復移動自在にベーンを収容する構成である。このようなベーン式ポンプでは、例えばロータおよびベーンに結露が生じると、ベーンがロータに張り付くことがある。この状態では、モータによりロータを回転駆動しても、ベーンがハウジングの内壁に密に摺動せず、ベーン式ポンプによって気体を十分に減圧または加圧することができないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１８１６１号公報
【特許文献２】特許第４２１４９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の問題を解決するため、特許文献１のリークチェックシステムでは、リークチェックを実行する前に、ベーン式ポンプで減圧または加圧し、このとき検出した圧力が正常範囲から大気圧側に外れており、かつ、モータの電流値が正常範囲より大きい場合、結露等によりロータにベーンが張り付いた異常が生じていると判断し、結露を解消するようモータを駆動する。
【０００５】
ところで、ロータ、ベーンおよびハウジングの摩耗粉がハウジング内に堆積した状態では、ハウジングのシール性が向上している場合がある。この状態では、ロータおよびベーンに結露が生じていても、検出した圧力が正常範囲内となることがある。特許文献１のリークチェックシステムでは、上述のように、モータ電流値の正常範囲との比較の前に、減圧または加圧時の圧力の正常範囲との比較を行うため、上記「圧力が正常範囲となる結露の発生」については検知できず、その後、摩耗粉が堆積したままリークチェック中に結露が解消した場合、「リークしているにもかかわらず、正常である（リークしていない）と判断する誤判定」を招くおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２には、ベーン式ポンプで減圧または加圧したときの圧力が基準圧力となるようなモータの回転数を記憶し、当該「記憶した回転数」でモータを駆動制御しつつリークチェックを行うことが開示されている。このリークチェックシステムでは、リークチェック中に摩耗粉の堆積によりシール性が向上した場合、前記「記憶した回転数」でモータを駆動すると、特許文献１のリークチェックシステムと同様、「リークしているにもかかわらず、正常である（リークしていない）と判断する誤判定」を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、結露の発生を高精度に推定可能、かつ、ポンプ特性の異常を検出可能なベーン式ポンプ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、リークの誤判定を回避可能なリークチェックシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置であって、モータと、ハウジングと、ロータと、ベーンと、圧力センサと、制御手段と、を備えている。ロータは、ハウジングに対し偏心してハウジング内に回転可能に収容され、モータにより回転駆動される。ベーンは、ロータに径方向に往復移動可能に収容され、ロータの回転に伴い径方向外側の端部がハウジングの内壁と摺動する。圧力センサは、ロータおよびベーンの回転により減圧または加圧される気体の圧力を検出する。制御手段は、モータの回転を制御する。また、制御手段は、モータを駆動したときモータに流れる電流に基づき、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定する。ここでは、例えばモータを駆動したときモータに流れる電流の経時的な変化に基づき、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定すること等が考えられる。
【０００９】
制御手段は、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した場合、モータを所定期間駆動する。これにより、ロータおよびベーンに結露が生じていたとしても、当該結露を解消することができる。
一方、制御手段は、ロータおよびベーンに結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に圧力センサにより検出した圧力を第１圧力として記憶し、当該第１圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、「ポンプ特性の異常」とは、例えばロータ、ベーンおよびハウジングの摩耗粉がハウジング内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常を想定している。
【００１０】
このように、本発明では、第１圧力に基づきポンプ特性の異常を検出するのに先立ち、モータに流れる電流に基づきロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定する。そのため、「摩耗粉によりシール性が向上することで減圧時または加圧時の圧力が正常範囲となる結露の発生」についても、推定することができる。したがって、本発明では、ロータおよびベーンにおける結露の発生を高精度に推定可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、制御手段は、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した場合、当該推定後に圧力センサにより検出した圧力を第２圧力として記憶し、当該第２圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、例えば第２圧力が、正常範囲の上限値以下の場合、「摩耗粉がハウジング内に堆積している」、すなわち、「摩耗粉がハウジング内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常」が生じていると判断することができる。このように、本発明では、結露が発生しているとの推定後、さらに、ポンプの異常の切り分けをすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御手段は、モータを駆動するとき、モータの回転数が一定となるようモータの回転を制御する。これにより、ロータおよびベーンに結露が生じているときのモータに流れる電流の経時的な変化が顕著になる。したがって、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを高精度に推定することができる。
また、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した後、圧力センサにより圧力（第２圧力）を検出するとき、モータの回転数が一定となるよう制御すれば圧力変動を抑制できるため、ポンプ特性の異常をより高精度に検出可能である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路にパージするエバポ系のリークチェックシステムであって、エバポ系を減圧または加圧する請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン式ポンプ装置と、基準オリフィスを有する通路と、判定手段と、を備えている。基準オリフィスは、ベーン式ポンプ装置に吸入される気体、または、ベーン式ポンプ装置から吐出される気体が流通することで、エバポ系のリークを検出するための基準圧を生成可能である。判定手段は、制御手段が、ロータおよびベーンに結露は生じていないと推定し、かつ、ポンプ特性の異常を検出しなかった場合に限り、ベーン式ポンプ装置がエバポ系を減圧または加圧するときに圧力センサが検出する圧力と前記基準圧とを比較し、エバポ系のリークを判定する。つまり、本発明では、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した場合、または、ポンプ特性の異常を検出した場合、その後のリークチェックを行わない。そのため、「実際には結露あるいはポンプ特性の異常が生じているにもかかわらずリークチェックを行い、リークに関し誤判定する」といった事態を回避することができる。したがって、リークチェックシステムの信頼性を高めることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、判定手段は、制御手段により記憶済みの前記第１圧力を基準圧として設定し、当該基準圧に基づきエバポ系のリークを判定する。このように、本発明では、ロータおよびベーンにおける結露の発生を推定するために検出した圧力（第１圧力）を、エバポ系のリークチェックのために用いる。そのため、判定手段によるリークチェック時の処理ステップを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムを示す概略図。
【図２】本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムのポンプモジュールを示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムのリークチェックに関するフローチャート。
【図４】結露が生じているときにベーン式ポンプ装置のモータに流れる電流の変化を示す図であって、（Ａ）はモータの回転数が一定となるよう制御する場合の図、（Ｂ）はモータの回転数が一定となるよう制御しない場合の図。
【図５】（Ａ）は検出した第１圧力が正常範囲の上限値よりも大きいことを示す図、（Ｂ）は検出した第１圧力が正常範囲の下限値よりも小さいことを示す図。
【図６】本発明の第２実施形態によるリークチェックシステムのリークチェックに関するフローチャート。
【図７】（Ａ）は検出した第２圧力が正常範囲の上限値よりも大きいことを示す図、（Ｂ）は検出した第２圧力が正常範囲の上限値以下であることを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態によるリークチェックシステムを図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムを図１に示す。
【００１７】
図１に示すように、車両のエバポ系において、燃料タンク１０とキャニスタ１２とは通路１１で接続されており、キャニスタ１２と吸気通路１６のスロットルバルブ１８近傍とはパージ通路１３で接続されている。パージ通路１３にはパージ弁１４が設置されている。燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料は、通路１１を通りキャニスタ１２内の活性炭等の吸着材に吸着される。パージ弁１４は電磁弁であり、パージ弁１４の開度が制御されることによりキャニスタ１２から吸気通路１６にパージされる蒸発燃料量が調整される。
【００１８】
本発明の第１実施形態によるリークチェックシステム１は、ポンプモジュール２０、制御手段および判定手段としての電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１００等を備えている。リークチェックシステム１は、上述した燃料タンク１０、キャニスタ１２、パージ弁１４、通路１１、パージ通路１３により構成されるエバポ系のリークチェックを行う。
【００１９】
キャニスタ１２の大気側は大気通路１５によりポンプモジュール２０の切換弁３０と接続している。また、キャニスタ１２の大気側は、大気通路１５から分岐した検出通路２１により、ポンプモジュール２０のポンプ６０と接続している。ポンプ６０はべーン式ポンプである。検出通路２１には、基準オリフィス５２ａが形成されている。
【００２０】
ポンプモジュール２０は、切換弁３０とポンプ６０とが一体にモジュール化されたものである。ポンプモジュール２０およびＥＣＵ１００は、ベーン式ポンプ装置２を構成している。ポンプモジュール２０の切換弁３０は、電磁弁であり、コイル３６への通電をオフした状態では、図１に示すように大気通路１５と大気通路２２とを連通する。大気通路２２の切換弁３０と反対側の端部には、フィルタ９２が設置されている。コイル３６への通電をオンすると、切換弁３０は、キャニスタ１２側とポンプ６０側とを検出通路２１を介さず大気通路１５で直接連通する。
【００２１】
（ポンプモジュール２０）
次に、ポンプモジュール２０の構成を図２に基づいて詳細に説明する。
ポンプモジュール２０には、前述した大気通路１５、２２、検出通路２１が形成されている。大気通路１５と検出通路２１とは常に連通している。検出通路２１の一部を形成するキャニスタ口５０には、基準オリフィス５２ａを形成しているカップ部材５２が設置されている。基準オリフィス５２ａは、燃料タンク１０からの蒸発燃料を含む空気漏れ（リーク）の許容量の上限値（規定値）となる穴の大きさに対応している。基準オリフィス５２ａの上下流側にはそれぞれフィルタ５４が設置されている。
【００２２】
（切換弁３０）
ポンプモジュール２０の切換弁３０は、前述したように電磁弁である。切換弁３０の可動コア３４は、固定コア３２と向き合って設置されている。可動コア３４にはシャフト４０が取り付けられており、シャフト４０にはゴム製の弁部材４２、４３がそれぞれ軸方向に離れて設置されている。図２に示すコイル３６への通電をオフした状態では、弁部材４２はキャニスタ口５０を閉塞し、弁部材４３は大気口５６を開放する。この状態では、大気通路１５と大気通路２２とが連通し、検出通路２１は大気通路１５を介して大気通路２２と連通している。コイル３６への通電をオンすると、固定コア３２と可動コア３４との間に働く磁気吸引力により、可動コア３４は、図２の上方側である固定コア３２に向けて移動する。すると、弁部材４２はキャニスタ口５０を開放し、弁部材４３は大気口５６を閉塞する。この状態では、検出通路２１を介さず大気通路１５とポンプ６０側とが直接連通し、大気通路１５と大気通路２２との連通が遮断される。
【００２３】
（ポンプ６０）
ポンプモジュール２０のポンプ６０はベーン式であり、電気駆動式のモータ６２がロータ７０を回転駆動する。ポンプ６０のロータ７０、ベーン７２、ハウジング７４は樹脂製である。ロータ７０には、周方向にほぼ等間隔に例えば４個のスリットが半径方向に延びて形成されており、各スリットに板状のベーン７２が半径方向に往復移動自在に収容されている。ロータ７０は、環状のハウジング７４内にハウジング７４に対して偏心して回転自在に収容されている。ハウジング７４に対して偏心しているロータ７０がモータ６２により回転駆動されると、遠心力により半径方向外側に力を受けるベーン７２は、ハウジング７４の内周面に沿ってハウジング７４の内周面と摺動しながら半径方向に往復移動する。ポンプ６０の吸入口８０にはフィルタ８２が設置されている。圧力センサ９０は、ポンプ６０の吸入口８０側の圧力を検出する。このような構成のポンプ６０において、ロータ７０が回転しベーン７２が半径方向に往復移動すると、大気通路１５または検出通路２１が減圧される。
【００２４】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインタフェイス等を有している。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに記録した制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、ポンプモジュール２０の切換弁３０およびポンプ６０を駆動するモータ６２の駆動信号を制御するとともに、圧力センサ９０から圧力検出信号を入力する。
【００２５】
次に、リークチェックシステム１の作動について図３を用いて説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ１００は、図３に示すリークチェックのルーチンにおいて、「制御手段」および「判定手段」として機能する。図３に示すルーチンは、車両の運転終了時、すなわち例えば運転者が車両のイグニッションキーをオフしたときに開始される。
【００２６】
図３に示すルーチンが開始されると、まず、ＥＣＵ１００は、切換弁３０およびポンプ６０のモータ６２への通電をオフした状態で、圧力センサ９０の検出信号から大気圧を検出する。例えば、車両が高地にあり、圧力センサ９０の検出圧が所定圧よりも低い場合にはリークチェック自体を行わないこともある。また、圧力センサ９０が検出した大気圧を、以後のリークチェックにおいて圧力値を判定するときの補正値として用いてもよい。
【００２７】
ステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、ＥＣＵ１００は、測定時間を表すｔの値を０にする（リセットする）。以後、ＥＣＵ１００は、単位時間毎にｔの値を増大させる。ｔの値を０にした後、処理はＳ１０２に移行する。
【００２８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１００は、切換弁３０への通電をオフした図１に示す状態でモータ６２への通電をオンし、ポンプ６０を駆動する。このとき、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ６２の回転数が一定となるようモータ６２の回転を制御する。
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１００は、モータ６２に流れる電流の値を測定する。
【００２９】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０３で測定した電流値に基づき、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを推定する。具体的には、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定する。一方、測定した電流値の変化率が正常範囲内のとき、ロータ７０およびベーン７２には結露は生じていないと推定する。
【００３０】
ところで、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じている状態でモータ６２の駆動を開始し、回転数が一定となるよう制御した場合（図４（Ａ）のＲ１（回転数）参照）、特にモータ駆動開始直後から所定の期間において、モータ６２に流れる電流値（Ｉ１）の変化率は比較的大きい。
一方、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じている状態でモータ６２の駆動を開始するものの、回転数の制御を行わない場合（図４（Ｂ）のＲ２（回転数）参照）、特にモータ駆動開始直後から所定の期間において、モータ６２に流れる電流値（Ｉ２）の変化率は比較的小さい。
【００３１】
本実施形態では、モータ６２の回転数が一定となるよう制御しつつ、モータ６２に流れる電流値を測定する。そのため、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているときのモータ６２に流れる電流の経時的な変化が顕著になる。したがって、結露が生じているか否かを高精度に推定することができる。
【００３２】
ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、処理はＳ１１１に移行する。一方、ロータ７０およびベーン７２に結露は生じていないと推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲内のとき、処理はＳ１０５に移行する。
【００３３】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１００は、圧力センサ９０により圧力を検出する。このとき、切換弁３０への通電はオフされており、モータ６２は一定の回転数で回転制御されている。また、モータ６２の回転により駆動するポンプ６０は、検出通路２１、大気通路１５、切換弁３０、大気通路２２、フィルタ９２を介して大気側と接続している（図１参照）。したがって、ポンプ６０が駆動されて圧力センサ９０が検出する圧力は基準オリフィス５２ａのオリフィス径により決定される圧力である。ＥＣＵ１００は、このとき圧力センサ９０により検出した圧力を第１圧力Ｐ１として記憶する。
【００３４】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０５で記憶した第１圧力Ｐ１が正常範囲内か否かを判定する。第１圧力Ｐ１が正常範囲内の場合、処理はＳ１０７に移行する。
一方、第１圧力Ｐ１が正常範囲の上限値よりも大きい場合（正常範囲外の場合：図５（Ａ）参照）、エバポ系以外の、例えば切換弁３０のシール不良等によってポンプ６２による減圧効果が低下していることが原因であると考えられる。この場合には、切換弁３０の交換等の保守作業が必要になるので、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、切換弁３０の交換の保守作業が必要である旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
【００３５】
第１圧力Ｐ１が正常範囲の下限値よりも小さい場合（正常範囲外の場合：図５（Ｂ）参照）、ハウジング７４内に摩耗粉が堆積することによりシール性が高まり、ポンプ特性が変化している（ポンプ特性に異常が生じている）ことが原因であると考えられる。この状態では正しいリークチェックを行えない可能性があるため、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、ハウジング７４内に摩耗粉が堆積している旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
【００３６】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１００は、切換弁３０への通電をオンする。これにより、切換弁３０は、ポンプ６０側とキャニスタ１２側の大気通路１５とを直接連通し、大気通路１５と大気通路２２との連通を遮断する。その結果、ポンプ６０の駆動により、燃料タンク１０、キャニスタ１２、パージ弁１４、通路１１、パージ通路１３および燃料タンク１０からなるエバポ系が減圧される。
【００３７】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０５で記憶した第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定する。そして、ＥＣＵ１００は、このとき（Ｓ１０８において）圧力センサ９０により検出した圧力と基準圧ＰＳとを比較して、エバポ系に基準オリフィス５２ａの通路面積よりも大きなリークがあるか否かを判定する。
具体的には、圧力センサ９０により検出した圧力が基準圧ＰＳよりも低い場合、ＥＣＵ１００は、エバポ系に基準オリフィス５２ａよりも小さい通路面積のリークが存在すると判定する。
【００３８】
一方、圧力センサ９０により検出した圧力が基準圧ＰＳよりも高い場合、ＥＣＵ１００は、エバポ系に基準オリフィス５２ａよりも大きい通路面積のリークが存在すると判定する。なお、このとき、エバポ系に規定以上のリークが生じている旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
Ｓ１０８が終了すると、処理は図３に示すルーチンを抜ける。
【００３９】
上述したように、Ｓ１０４でロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、処理はＳ１１１に移行する。
【００４０】
Ｓ１１１では、ＥＣＵ１００は、その時点のｔの値と所定値Ｔとを比較し、ｔがＴ以上か否かを判定する。ｔはＴ以上であると判定した場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、所定の時間が経過しても結露は解消されていないと判断し、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、ポンプ６０に結露が生じている可能性がある旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
【００４１】
一方、ｔはＴより小さいと判定した場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、その時点で結露は解消されていないと判断し、処理はＳ１０２に戻る。このように、ＥＣＵ１００は、ポンプ６０に結露が生じていると推定した場合（結露の可能性が疑われる場合）、所定の期間、ポンプ６０を駆動し続ける。これにより、ロータ７０とハウジング７４との摺動熱等によって結露の解消を試みるのである。また、上述のＴの値は、リークチェックシステム１が使用される環境やポンプ６０の性能等を考慮し、適宜設定される。
【００４２】
このように、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０１〜１０７、１１１、１１２において「制御手段」として機能し、Ｓ１０８において「判定手段」として機能する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ６２を駆動したときモータ６２に流れる電流に基づき、ロータ７０およびベーン７２（ポンプ６０）に結露が生じているか否かを推定する。本実施形態では、モータ６２を駆動したときモータ６２に流れる電流の経時的な変化に基づき、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを推定する。
【００４４】
ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定した場合、モータ６２を所定期間駆動する。これにより、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていたとしても、当該結露を解消することができる。
一方、ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に圧力センサ９０により検出した圧力を第１圧力Ｐ１として記憶し、当該第１圧力Ｐ１の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、「ポンプ特性の異常」とは、例えばロータ７０、ベーン７２およびハウジング７４の摩耗粉がハウジング７４内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常を想定している。
【００４５】
このように、本実施形態では、第１圧力Ｐ１に基づきポンプ特性の異常を検出するのに先立ち、モータ６２に流れる電流に基づきロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを推定する。そのため、「摩耗粉によりシール性が向上することで減圧時の圧力が正常範囲となる結露の発生」についても、推定することができる。したがって、本実施形態では、ロータ７０およびベーン７２における結露の発生を高精度に推定可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ６２を駆動するとき、モータ６２の回転数が一定となるようモータ６２の回転を制御する。これにより、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているときのモータ６２に流れる電流の経時的な変化が顕著になる。したがって、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを高精度に推定することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露は生じていないと推定し、かつ、ポンプ特性の異常を検出しなかった場合に限り、ベーン式ポンプ装置２がエバポ系を減圧するときに圧力センサ９０が検出する圧力と基準圧ＰＳとを比較し、エバポ系のリークを判定する。つまり、本実施形態では、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定した場合、または、ポンプ特性の異常を検出した場合、その後のリークチェックを行わない。そのため、「実際には結露あるいはポンプ特性の異常が生じているにもかかわらずリークチェックを行い、リークに関し誤判定する」といった事態を回避することができる。したがって、リークチェックシステム１の信頼性を高めることができる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、記憶済みの第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定し、当該基準圧ＰＳに基づきエバポ系のリークを判定する。このように、本実施形態では、ロータ７０およびベーン７２における結露の発生を推定するために検出した圧力（第１圧力Ｐ１）を、エバポ系のリークチェックのために用いる。そのため、ＥＣＵ１００によるリークチェック時の処理ステップを削減することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるリークチェックシステムのリークチェックに関するルーチンを図６に示す。第２実施形態は、リークチェックシステムの物理的な構成は第１実施形態と同様であるが、リークチェックに関するルーチンの一部が第１実施形態と異なる。
【００５０】
第２実施形態では、図６に示すように、Ｓ１０４でロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、処理はＳ２０１に移行する。
Ｓ２０１では、ＥＣＵ１００は、圧力センサ９０により圧力を検出する。このとき、切換弁３０への通電はオフされており、モータ６２は一定の回転数で回転制御されている。また、モータ６２の回転により駆動するポンプ６０は、検出通路２１、大気通路１５、切換弁３０、大気通路２２、フィルタ９２を介して大気側と接続している（図１参照）。したがって、ポンプ６０が駆動されて圧力センサ９０が検出する圧力は基準オリフィス５２ａのオリフィス径により決定される圧力である。ＥＣＵ１００は、このとき圧力センサ９０により検出した圧力を第２圧力Ｐ２として記憶する。
【００５１】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０１で記憶した第２圧力Ｐ２が正常範囲の上限値より大きいか否かを判定する。
第２圧力Ｐ２が正常範囲の上限値よりも大きい場合（正常範囲外の場合：図７（Ａ）参照）、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じることでベーン７２がロータ７０に張り付き、ポンプ６０による吸引力が低下していることが原因であると考えられる。この場合、ポンプ６０を所定時間駆動させることにより結露を解消できる可能性があるため、処理はＳ１１１に移行する。Ｓ１１１での処理は、第１実施形態と同様である。
【００５２】
一方、第２圧力Ｐ２が正常範囲の上限値以下の場合（正常範囲内または正常範囲外の場合：図７（Ｂ）参照）、ハウジング７４内に摩耗粉が堆積することによりシール性が高まり、ポンプ特性が変化している（ポンプ特性に異常が生じている）ことが原因であると考えられる。より詳細には、この場合、結露発生によりポンプ６０の吸引力は低下するものの、摩耗粉の堆積によりシール性が高まることで、結果的にポンプ６０の吸引力が正常値またはそれ以上となって、圧力センサ９０による検出圧力が正常範囲の上限値以下となると考えられる。この状態では正しいリークチェックを行えない可能性があるため、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、ハウジング７４内に結露が発生しているとともに摩耗粉が堆積している旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
図６のＳ２０１およびＳ２０２以外のステップ（Ｓ１０１〜１０８、１１１、１１２）での処理については、第１実施形態と同様である。
【００５３】
以上説明したように、ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定した場合、当該推定後に圧力センサ９０により検出した圧力を第２圧力Ｐ２として記憶し、当該第２圧力Ｐ２の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、例えば第２圧力Ｐ２が、正常範囲の上限値以下の場合、「摩耗粉がハウジング７４内に堆積している」、すなわち、「摩耗粉がハウジング７４内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常」が生じていると判断することができる。このように、本実施形態では、結露が発生しているとの推定後、さらに、ポンプ６０の異常の切り分けをすることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、圧力センサ９０により圧力（第２圧力Ｐ２）を検出するとき、モータ６２の回転数が一定となるよう制御するため圧力変動を抑制できる。これにより、ポンプ特性の異常を高精度に検出可能である。
【００５５】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、リークチェックのルーチンにおいて、ＥＣＵがモータを一定の回転数で回転するよう制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、リークチェックのルーチンにおいて、ＥＣＵがモータを一定の回転数で回転するよう制御しなくてもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、モータを駆動したときモータに流れる電流の経時的な変化に基づき、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、モータを駆動したときモータに流れる電流の値が正常範囲内か否かにより、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定することとしてもよい。例えば、測定した電流値が正常範囲から外れて大きかった場合、ロータとハウジングとの間に結露による表面張力が働き、モータに大きな負荷が加わっていることが原因であると推定する。
【００５７】
また、上述の実施形態では、ＥＣＵが、リーク圧チェックのステップ（Ｓ１０８）において、事前に記憶済みの第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定し、当該基準圧ＰＳに基づきエバポ系のリークを判定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、リーク圧チェックのステップ（Ｓ１０８）において、記憶済みの第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定せず、圧力センサにより基準圧ＰＳを直接検出することとしてもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、リークチェックシステムに本発明のベーン式ポンプ装置を用いる例を示した。これに対し本発明の他の実施形態では、ポンプが気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置であれば、本発明のベーン式ポンプ装置をリークチェックシステム以外のどのような用途に用いてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態のようにリークチェックシステムに本発明のベーン式ポンプ装置を用いる場合、エバポ系を加圧してリークチェックを行ってもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
２ ・・・ベーン式ポンプ装置
６２ ・・・モータ
７０ ・・・ロータ
７２ ・・・ベーン
７４ ・・・ハウジング
９０ ・・・圧力センサ
１００ ・・・ＥＣＵ（電子制御装置、制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置およびそれを用いたリークチェックシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料タンクで発生する蒸発燃料を吸気通路にパージするエバポ系をポンプで減圧または加圧し、このとき検出した圧力に基づいてエバポ系のリークチェックを行うリークチェックシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。このリークチェックシステムでは、気体を減圧または加圧するポンプとしてベーン式ポンプを用いている。ベーン式ポンプは、ハウジングに対して偏心してロータを収容し、ロータに半径方向に往復移動自在にベーンを収容する構成である。このようなベーン式ポンプでは、例えばロータおよびベーンに結露が生じると、ベーンがロータに張り付くことがある。この状態では、モータによりロータを回転駆動しても、ベーンがハウジングの内壁に密に摺動せず、ベーン式ポンプによって気体を十分に減圧または加圧することができないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１８１６１号公報
【特許文献２】特許第４２１４９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の問題を解決するため、特許文献１のリークチェックシステムでは、リークチェックを実行する前に、ベーン式ポンプで減圧または加圧し、このとき検出した圧力が正常範囲から大気圧側に外れており、かつ、モータの電流値が正常範囲より大きい場合、結露等によりロータにベーンが張り付いた異常が生じていると判断し、結露を解消するようモータを駆動する。
【０００５】
ところで、ロータ、ベーンおよびハウジングの摩耗粉がハウジング内に堆積した状態では、ハウジングのシール性が向上している場合がある。この状態では、ロータおよびベーンに結露が生じていても、検出した圧力が正常範囲内となることがある。特許文献１のリークチェックシステムでは、上述のように、モータ電流値の正常範囲との比較の前に、減圧または加圧時の圧力の正常範囲との比較を行うため、上記「圧力が正常範囲となる結露の発生」については検知できず、その後、摩耗粉が堆積したままリークチェック中に結露が解消した場合、「リークしているにもかかわらず、正常である（リークしていない）と判断する誤判定」を招くおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２には、ベーン式ポンプで減圧または加圧したときの圧力が基準圧力となるようなモータの回転数を記憶し、当該「記憶した回転数」でモータを駆動制御しつつリークチェックを行うことが開示されている。このリークチェックシステムでは、リークチェック中に摩耗粉の堆積によりシール性が向上した場合、前記「記憶した回転数」でモータを駆動すると、特許文献１のリークチェックシステムと同様、「リークしているにもかかわらず、正常である（リークしていない）と判断する誤判定」を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、結露の発生を高精度に推定可能、かつ、ポンプ特性の異常を検出可能なベーン式ポンプ装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、リークの誤判定を回避可能なリークチェックシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置であって、モータと、ハウジングと、ロータと、ベーンと、圧力センサと、制御手段と、を備えている。ロータは、ハウジングに対し偏心してハウジング内に回転可能に収容され、モータにより回転駆動される。ベーンは、ロータに径方向に往復移動可能に収容され、ロータの回転に伴い径方向外側の端部がハウジングの内壁と摺動する。圧力センサは、ロータおよびベーンの回転により減圧または加圧される気体の圧力を検出する。制御手段は、モータの回転を制御する。また、制御手段は、モータを駆動したときモータに流れる電流に基づき、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定する。ここでは、例えばモータを駆動したときモータに流れる電流の経時的な変化に基づき、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定すること等が考えられる。
【０００９】
制御手段は、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した場合、モータを所定期間駆動する。これにより、ロータおよびベーンに結露が生じていたとしても、当該結露を解消することができる。
一方、制御手段は、ロータおよびベーンに結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に圧力センサにより検出した圧力を第１圧力として記憶し、当該第１圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、「ポンプ特性の異常」とは、例えばロータ、ベーンおよびハウジングの摩耗粉がハウジング内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常を想定している。
【００１０】
このように、本発明では、第１圧力に基づきポンプ特性の異常を検出するのに先立ち、モータに流れる電流に基づきロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定する。そのため、「摩耗粉によりシール性が向上することで減圧時または加圧時の圧力が正常範囲となる結露の発生」についても、推定することができる。したがって、本発明では、ロータおよびベーンにおける結露の発生を高精度に推定可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、制御手段は、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した場合、当該推定後に圧力センサにより検出した圧力を第２圧力として記憶し、当該第２圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、例えば第２圧力が、正常範囲の上限値以下の場合、「摩耗粉がハウジング内に堆積している」、すなわち、「摩耗粉がハウジング内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常」が生じていると判断することができる。このように、本発明では、結露が発生しているとの推定後、さらに、ポンプの異常の切り分けをすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御手段は、モータを駆動するとき、モータの回転数が一定となるようモータの回転を制御する。これにより、ロータおよびベーンに結露が生じているときのモータに流れる電流の経時的な変化が顕著になる。したがって、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを高精度に推定することができる。
また、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した後、圧力センサにより圧力（第２圧力）を検出するとき、モータの回転数が一定となるよう制御すれば圧力変動を抑制できるため、ポンプ特性の異常をより高精度に検出可能である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路にパージするエバポ系のリークチェックシステムであって、エバポ系を減圧または加圧する請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン式ポンプ装置と、基準オリフィスを有する通路と、判定手段と、を備えている。基準オリフィスは、ベーン式ポンプ装置に吸入される気体、または、ベーン式ポンプ装置から吐出される気体が流通することで、エバポ系のリークを検出するための基準圧を生成可能である。判定手段は、制御手段が、ロータおよびベーンに結露は生じていないと推定し、かつ、ポンプ特性の異常を検出しなかった場合に限り、ベーン式ポンプ装置がエバポ系を減圧または加圧するときに圧力センサが検出する圧力と前記基準圧とを比較し、エバポ系のリークを判定する。つまり、本発明では、ロータおよびベーンに結露が生じていると推定した場合、または、ポンプ特性の異常を検出した場合、その後のリークチェックを行わない。そのため、「実際には結露あるいはポンプ特性の異常が生じているにもかかわらずリークチェックを行い、リークに関し誤判定する」といった事態を回避することができる。したがって、リークチェックシステムの信頼性を高めることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、判定手段は、制御手段により記憶済みの前記第１圧力を基準圧として設定し、当該基準圧に基づきエバポ系のリークを判定する。このように、本発明では、ロータおよびベーンにおける結露の発生を推定するために検出した圧力（第１圧力）を、エバポ系のリークチェックのために用いる。そのため、判定手段によるリークチェック時の処理ステップを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムを示す概略図。
【図２】本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムのポンプモジュールを示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムのリークチェックに関するフローチャート。
【図４】結露が生じているときにベーン式ポンプ装置のモータに流れる電流の変化を示す図であって、（Ａ）はモータの回転数が一定となるよう制御する場合の図、（Ｂ）はモータの回転数が一定となるよう制御しない場合の図。
【図５】（Ａ）は検出した第１圧力が正常範囲の上限値よりも大きいことを示す図、（Ｂ）は検出した第１圧力が正常範囲の下限値よりも小さいことを示す図。
【図６】本発明の第２実施形態によるリークチェックシステムのリークチェックに関するフローチャート。
【図７】（Ａ）は検出した第２圧力が正常範囲の上限値よりも大きいことを示す図、（Ｂ）は検出した第２圧力が正常範囲の上限値以下であることを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態によるリークチェックシステムを図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるリークチェックシステムを図１に示す。
【００１７】
図１に示すように、車両のエバポ系において、燃料タンク１０とキャニスタ１２とは通路１１で接続されており、キャニスタ１２と吸気通路１６のスロットルバルブ１８近傍とはパージ通路１３で接続されている。パージ通路１３にはパージ弁１４が設置されている。燃料タンク１０内で発生する蒸発燃料は、通路１１を通りキャニスタ１２内の活性炭等の吸着材に吸着される。パージ弁１４は電磁弁であり、パージ弁１４の開度が制御されることによりキャニスタ１２から吸気通路１６にパージされる蒸発燃料量が調整される。
【００１８】
本発明の第１実施形態によるリークチェックシステム１は、ポンプモジュール２０、制御手段および判定手段としての電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１００等を備えている。リークチェックシステム１は、上述した燃料タンク１０、キャニスタ１２、パージ弁１４、通路１１、パージ通路１３により構成されるエバポ系のリークチェックを行う。
【００１９】
キャニスタ１２の大気側は大気通路１５によりポンプモジュール２０の切換弁３０と接続している。また、キャニスタ１２の大気側は、大気通路１５から分岐した検出通路２１により、ポンプモジュール２０のポンプ６０と接続している。ポンプ６０はべーン式ポンプである。検出通路２１には、基準オリフィス５２ａが形成されている。
【００２０】
ポンプモジュール２０は、切換弁３０とポンプ６０とが一体にモジュール化されたものである。ポンプモジュール２０およびＥＣＵ１００は、ベーン式ポンプ装置２を構成している。ポンプモジュール２０の切換弁３０は、電磁弁であり、コイル３６への通電をオフした状態では、図１に示すように大気通路１５と大気通路２２とを連通する。大気通路２２の切換弁３０と反対側の端部には、フィルタ９２が設置されている。コイル３６への通電をオンすると、切換弁３０は、キャニスタ１２側とポンプ６０側とを検出通路２１を介さず大気通路１５で直接連通する。
【００２１】
（ポンプモジュール２０）
次に、ポンプモジュール２０の構成を図２に基づいて詳細に説明する。
ポンプモジュール２０には、前述した大気通路１５、２２、検出通路２１が形成されている。大気通路１５と検出通路２１とは常に連通している。検出通路２１の一部を形成するキャニスタ口５０には、基準オリフィス５２ａを形成しているカップ部材５２が設置されている。基準オリフィス５２ａは、燃料タンク１０からの蒸発燃料を含む空気漏れ（リーク）の許容量の上限値（規定値）となる穴の大きさに対応している。基準オリフィス５２ａの上下流側にはそれぞれフィルタ５４が設置されている。
【００２２】
（切換弁３０）
ポンプモジュール２０の切換弁３０は、前述したように電磁弁である。切換弁３０の可動コア３４は、固定コア３２と向き合って設置されている。可動コア３４にはシャフト４０が取り付けられており、シャフト４０にはゴム製の弁部材４２、４３がそれぞれ軸方向に離れて設置されている。図２に示すコイル３６への通電をオフした状態では、弁部材４２はキャニスタ口５０を閉塞し、弁部材４３は大気口５６を開放する。この状態では、大気通路１５と大気通路２２とが連通し、検出通路２１は大気通路１５を介して大気通路２２と連通している。コイル３６への通電をオンすると、固定コア３２と可動コア３４との間に働く磁気吸引力により、可動コア３４は、図２の上方側である固定コア３２に向けて移動する。すると、弁部材４２はキャニスタ口５０を開放し、弁部材４３は大気口５６を閉塞する。この状態では、検出通路２１を介さず大気通路１５とポンプ６０側とが直接連通し、大気通路１５と大気通路２２との連通が遮断される。
【００２３】
（ポンプ６０）
ポンプモジュール２０のポンプ６０はベーン式であり、電気駆動式のモータ６２がロータ７０を回転駆動する。ポンプ６０のロータ７０、ベーン７２、ハウジング７４は樹脂製である。ロータ７０には、周方向にほぼ等間隔に例えば４個のスリットが半径方向に延びて形成されており、各スリットに板状のベーン７２が半径方向に往復移動自在に収容されている。ロータ７０は、環状のハウジング７４内にハウジング７４に対して偏心して回転自在に収容されている。ハウジング７４に対して偏心しているロータ７０がモータ６２により回転駆動されると、遠心力により半径方向外側に力を受けるベーン７２は、ハウジング７４の内周面に沿ってハウジング７４の内周面と摺動しながら半径方向に往復移動する。ポンプ６０の吸入口８０にはフィルタ８２が設置されている。圧力センサ９０は、ポンプ６０の吸入口８０側の圧力を検出する。このような構成のポンプ６０において、ロータ７０が回転しベーン７２が半径方向に往復移動すると、大気通路１５または検出通路２１が減圧される。
【００２４】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインタフェイス等を有している。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに記録した制御プログラムをＣＰＵが実行することにより、ポンプモジュール２０の切換弁３０およびポンプ６０を駆動するモータ６２の駆動信号を制御するとともに、圧力センサ９０から圧力検出信号を入力する。
【００２５】
次に、リークチェックシステム１の作動について図３を用いて説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ１００は、図３に示すリークチェックのルーチンにおいて、「制御手段」および「判定手段」として機能する。図３に示すルーチンは、車両の運転終了時、すなわち例えば運転者が車両のイグニッションキーをオフしたときに開始される。
【００２６】
図３に示すルーチンが開始されると、まず、ＥＣＵ１００は、切換弁３０およびポンプ６０のモータ６２への通電をオフした状態で、圧力センサ９０の検出信号から大気圧を検出する。例えば、車両が高地にあり、圧力センサ９０の検出圧が所定圧よりも低い場合にはリークチェック自体を行わないこともある。また、圧力センサ９０が検出した大気圧を、以後のリークチェックにおいて圧力値を判定するときの補正値として用いてもよい。
【００２７】
ステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、ＥＣＵ１００は、測定時間を表すｔの値を０にする（リセットする）。以後、ＥＣＵ１００は、単位時間毎にｔの値を増大させる。ｔの値を０にした後、処理はＳ１０２に移行する。
【００２８】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１００は、切換弁３０への通電をオフした図１に示す状態でモータ６２への通電をオンし、ポンプ６０を駆動する。このとき、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ６２の回転数が一定となるようモータ６２の回転を制御する。
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１００は、モータ６２に流れる電流の値を測定する。
【００２９】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０３で測定した電流値に基づき、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを推定する。具体的には、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定する。一方、測定した電流値の変化率が正常範囲内のとき、ロータ７０およびベーン７２には結露は生じていないと推定する。
【００３０】
ところで、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じている状態でモータ６２の駆動を開始し、回転数が一定となるよう制御した場合（図４（Ａ）のＲ１（回転数）参照）、特にモータ駆動開始直後から所定の期間において、モータ６２に流れる電流値（Ｉ１）の変化率は比較的大きい。
一方、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じている状態でモータ６２の駆動を開始するものの、回転数の制御を行わない場合（図４（Ｂ）のＲ２（回転数）参照）、特にモータ駆動開始直後から所定の期間において、モータ６２に流れる電流値（Ｉ２）の変化率は比較的小さい。
【００３１】
本実施形態では、モータ６２の回転数が一定となるよう制御しつつ、モータ６２に流れる電流値を測定する。そのため、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているときのモータ６２に流れる電流の経時的な変化が顕著になる。したがって、結露が生じているか否かを高精度に推定することができる。
【００３２】
ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、処理はＳ１１１に移行する。一方、ロータ７０およびベーン７２に結露は生じていないと推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲内のとき、処理はＳ１０５に移行する。
【００３３】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ１００は、圧力センサ９０により圧力を検出する。このとき、切換弁３０への通電はオフされており、モータ６２は一定の回転数で回転制御されている。また、モータ６２の回転により駆動するポンプ６０は、検出通路２１、大気通路１５、切換弁３０、大気通路２２、フィルタ９２を介して大気側と接続している（図１参照）。したがって、ポンプ６０が駆動されて圧力センサ９０が検出する圧力は基準オリフィス５２ａのオリフィス径により決定される圧力である。ＥＣＵ１００は、このとき圧力センサ９０により検出した圧力を第１圧力Ｐ１として記憶する。
【００３４】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０５で記憶した第１圧力Ｐ１が正常範囲内か否かを判定する。第１圧力Ｐ１が正常範囲内の場合、処理はＳ１０７に移行する。
一方、第１圧力Ｐ１が正常範囲の上限値よりも大きい場合（正常範囲外の場合：図５（Ａ）参照）、エバポ系以外の、例えば切換弁３０のシール不良等によってポンプ６２による減圧効果が低下していることが原因であると考えられる。この場合には、切換弁３０の交換等の保守作業が必要になるので、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、切換弁３０の交換の保守作業が必要である旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
【００３５】
第１圧力Ｐ１が正常範囲の下限値よりも小さい場合（正常範囲外の場合：図５（Ｂ）参照）、ハウジング７４内に摩耗粉が堆積することによりシール性が高まり、ポンプ特性が変化している（ポンプ特性に異常が生じている）ことが原因であると考えられる。この状態では正しいリークチェックを行えない可能性があるため、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、ハウジング７４内に摩耗粉が堆積している旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
【００３６】
Ｓ１０７では、ＥＣＵ１００は、切換弁３０への通電をオンする。これにより、切換弁３０は、ポンプ６０側とキャニスタ１２側の大気通路１５とを直接連通し、大気通路１５と大気通路２２との連通を遮断する。その結果、ポンプ６０の駆動により、燃料タンク１０、キャニスタ１２、パージ弁１４、通路１１、パージ通路１３および燃料タンク１０からなるエバポ系が減圧される。
【００３７】
Ｓ１０８では、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０５で記憶した第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定する。そして、ＥＣＵ１００は、このとき（Ｓ１０８において）圧力センサ９０により検出した圧力と基準圧ＰＳとを比較して、エバポ系に基準オリフィス５２ａの通路面積よりも大きなリークがあるか否かを判定する。
具体的には、圧力センサ９０により検出した圧力が基準圧ＰＳよりも低い場合、ＥＣＵ１００は、エバポ系に基準オリフィス５２ａよりも小さい通路面積のリークが存在すると判定する。
【００３８】
一方、圧力センサ９０により検出した圧力が基準圧ＰＳよりも高い場合、ＥＣＵ１００は、エバポ系に基準オリフィス５２ａよりも大きい通路面積のリークが存在すると判定する。なお、このとき、エバポ系に規定以上のリークが生じている旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
Ｓ１０８が終了すると、処理は図３に示すルーチンを抜ける。
【００３９】
上述したように、Ｓ１０４でロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、処理はＳ１１１に移行する。
【００４０】
Ｓ１１１では、ＥＣＵ１００は、その時点のｔの値と所定値Ｔとを比較し、ｔがＴ以上か否かを判定する。ｔはＴ以上であると判定した場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、所定の時間が経過しても結露は解消されていないと判断し、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、ポンプ６０に結露が生じている可能性がある旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
【００４１】
一方、ｔはＴより小さいと判定した場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、その時点で結露は解消されていないと判断し、処理はＳ１０２に戻る。このように、ＥＣＵ１００は、ポンプ６０に結露が生じていると推定した場合（結露の可能性が疑われる場合）、所定の期間、ポンプ６０を駆動し続ける。これにより、ロータ７０とハウジング７４との摺動熱等によって結露の解消を試みるのである。また、上述のＴの値は、リークチェックシステム１が使用される環境やポンプ６０の性能等を考慮し、適宜設定される。
【００４２】
このように、ＥＣＵ１００は、Ｓ１０１〜１０７、１１１、１１２において「制御手段」として機能し、Ｓ１０８において「判定手段」として機能する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ６２を駆動したときモータ６２に流れる電流に基づき、ロータ７０およびベーン７２（ポンプ６０）に結露が生じているか否かを推定する。本実施形態では、モータ６２を駆動したときモータ６２に流れる電流の経時的な変化に基づき、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを推定する。
【００４４】
ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定した場合、モータ６２を所定期間駆動する。これにより、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていたとしても、当該結露を解消することができる。
一方、ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に圧力センサ９０により検出した圧力を第１圧力Ｐ１として記憶し、当該第１圧力Ｐ１の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、「ポンプ特性の異常」とは、例えばロータ７０、ベーン７２およびハウジング７４の摩耗粉がハウジング７４内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常を想定している。
【００４５】
このように、本実施形態では、第１圧力Ｐ１に基づきポンプ特性の異常を検出するのに先立ち、モータ６２に流れる電流に基づきロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを推定する。そのため、「摩耗粉によりシール性が向上することで減圧時の圧力が正常範囲となる結露の発生」についても、推定することができる。したがって、本実施形態では、ロータ７０およびベーン７２における結露の発生を高精度に推定可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、モータ６２を駆動するとき、モータ６２の回転数が一定となるようモータ６２の回転を制御する。これにより、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているときのモータ６２に流れる電流の経時的な変化が顕著になる。したがって、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じているか否かを高精度に推定することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露は生じていないと推定し、かつ、ポンプ特性の異常を検出しなかった場合に限り、ベーン式ポンプ装置２がエバポ系を減圧するときに圧力センサ９０が検出する圧力と基準圧ＰＳとを比較し、エバポ系のリークを判定する。つまり、本実施形態では、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定した場合、または、ポンプ特性の異常を検出した場合、その後のリークチェックを行わない。そのため、「実際には結露あるいはポンプ特性の異常が生じているにもかかわらずリークチェックを行い、リークに関し誤判定する」といった事態を回避することができる。したがって、リークチェックシステム１の信頼性を高めることができる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、ＥＣＵ１００は、記憶済みの第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定し、当該基準圧ＰＳに基づきエバポ系のリークを判定する。このように、本実施形態では、ロータ７０およびベーン７２における結露の発生を推定するために検出した圧力（第１圧力Ｐ１）を、エバポ系のリークチェックのために用いる。そのため、ＥＣＵ１００によるリークチェック時の処理ステップを削減することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるリークチェックシステムのリークチェックに関するルーチンを図６に示す。第２実施形態は、リークチェックシステムの物理的な構成は第１実施形態と同様であるが、リークチェックに関するルーチンの一部が第１実施形態と異なる。
【００５０】
第２実施形態では、図６に示すように、Ｓ１０４でロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定したとき、すなわち、測定した電流値の変化率が正常範囲外のとき、処理はＳ２０１に移行する。
Ｓ２０１では、ＥＣＵ１００は、圧力センサ９０により圧力を検出する。このとき、切換弁３０への通電はオフされており、モータ６２は一定の回転数で回転制御されている。また、モータ６２の回転により駆動するポンプ６０は、検出通路２１、大気通路１５、切換弁３０、大気通路２２、フィルタ９２を介して大気側と接続している（図１参照）。したがって、ポンプ６０が駆動されて圧力センサ９０が検出する圧力は基準オリフィス５２ａのオリフィス径により決定される圧力である。ＥＣＵ１００は、このとき圧力センサ９０により検出した圧力を第２圧力Ｐ２として記憶する。
【００５１】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０１で記憶した第２圧力Ｐ２が正常範囲の上限値より大きいか否かを判定する。
第２圧力Ｐ２が正常範囲の上限値よりも大きい場合（正常範囲外の場合：図７（Ａ）参照）、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じることでベーン７２がロータ７０に張り付き、ポンプ６０による吸引力が低下していることが原因であると考えられる。この場合、ポンプ６０を所定時間駆動させることにより結露を解消できる可能性があるため、処理はＳ１１１に移行する。Ｓ１１１での処理は、第１実施形態と同様である。
【００５２】
一方、第２圧力Ｐ２が正常範囲の上限値以下の場合（正常範囲内または正常範囲外の場合：図７（Ｂ）参照）、ハウジング７４内に摩耗粉が堆積することによりシール性が高まり、ポンプ特性が変化している（ポンプ特性に異常が生じている）ことが原因であると考えられる。より詳細には、この場合、結露発生によりポンプ６０の吸引力は低下するものの、摩耗粉の堆積によりシール性が高まることで、結果的にポンプ６０の吸引力が正常値またはそれ以上となって、圧力センサ９０による検出圧力が正常範囲の上限値以下となると考えられる。この状態では正しいリークチェックを行えない可能性があるため、Ｓ１１２においてリークチェックをキャンセルし、図３に示すルーチンを抜ける。なお、このとき、リークチェックが行われなかった旨、および、ハウジング７４内に結露が発生しているとともに摩耗粉が堆積している旨を、例えば警告灯等の通知手段により運転者に通知してもよい。
図６のＳ２０１およびＳ２０２以外のステップ（Ｓ１０１〜１０８、１１１、１１２）での処理については、第１実施形態と同様である。
【００５３】
以上説明したように、ＥＣＵ１００は、ロータ７０およびベーン７２に結露が生じていると推定した場合、当該推定後に圧力センサ９０により検出した圧力を第２圧力Ｐ２として記憶し、当該第２圧力Ｐ２の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能である。ここで、例えば第２圧力Ｐ２が、正常範囲の上限値以下の場合、「摩耗粉がハウジング７４内に堆積している」、すなわち、「摩耗粉がハウジング７４内に堆積することでシール性が向上し、ポンプ特性が変化するような異常」が生じていると判断することができる。このように、本実施形態では、結露が発生しているとの推定後、さらに、ポンプ６０の異常の切り分けをすることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、圧力センサ９０により圧力（第２圧力Ｐ２）を検出するとき、モータ６２の回転数が一定となるよう制御するため圧力変動を抑制できる。これにより、ポンプ特性の異常を高精度に検出可能である。
【００５５】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、リークチェックのルーチンにおいて、ＥＣＵがモータを一定の回転数で回転するよう制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、リークチェックのルーチンにおいて、ＥＣＵがモータを一定の回転数で回転するよう制御しなくてもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、モータを駆動したときモータに流れる電流の経時的な変化に基づき、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、モータを駆動したときモータに流れる電流の値が正常範囲内か否かにより、ロータおよびベーンに結露が生じているか否かを推定することとしてもよい。例えば、測定した電流値が正常範囲から外れて大きかった場合、ロータとハウジングとの間に結露による表面張力が働き、モータに大きな負荷が加わっていることが原因であると推定する。
【００５７】
また、上述の実施形態では、ＥＣＵが、リーク圧チェックのステップ（Ｓ１０８）において、事前に記憶済みの第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定し、当該基準圧ＰＳに基づきエバポ系のリークを判定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、リーク圧チェックのステップ（Ｓ１０８）において、記憶済みの第１圧力Ｐ１を基準圧ＰＳとして設定せず、圧力センサにより基準圧ＰＳを直接検出することとしてもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、リークチェックシステムに本発明のベーン式ポンプ装置を用いる例を示した。これに対し本発明の他の実施形態では、ポンプが気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置であれば、本発明のベーン式ポンプ装置をリークチェックシステム以外のどのような用途に用いてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態のようにリークチェックシステムに本発明のベーン式ポンプ装置を用いる場合、エバポ系を加圧してリークチェックを行ってもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
２ ・・・ベーン式ポンプ装置
６２ ・・・モータ
７０ ・・・ロータ
７２ ・・・ベーン
７４ ・・・ハウジング
９０ ・・・圧力センサ
１００ ・・・ＥＣＵ（電子制御装置、制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置であって、
モータと、
ハウジングと、
前記ハウジングに対し偏心して前記ハウジング内に回転可能に収容され、前記モータにより回転駆動されるロータと、
前記ロータに径方向に往復移動可能に収容され、前記ロータの回転に伴い径方向外側の端部が前記ハウジングの内壁と摺動するベーンと、
前記ロータおよび前記ベーンの回転により減圧または加圧される気体の圧力を検出する圧力センサと、
前記モータの回転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記モータを駆動したとき前記モータに流れる電流に基づき、前記ロータおよび前記ベーンに結露が生じているか否かを推定し、
前記ロータおよび前記ベーンに結露が生じていると推定した場合、前記モータを所定期間駆動し、
前記ロータおよび前記ベーンに結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に前記圧力センサにより検出した圧力を第１圧力として記憶し、当該第１圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能であることを特徴とするベーン式ポンプ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ロータおよび前記ベーンに結露が生じていると推定した場合、当該推定後に前記圧力センサにより検出した圧力を第２圧力として記憶し、当該第２圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能であることを特徴とする請求項１に記載のベーン式ポンプ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記モータを駆動するとき、前記モータの回転数が一定となるよう前記モータの回転を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のベーン式ポンプ装置。
【請求項４】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路にパージするエバポ系のリークチェックシステムであって、
前記エバポ系を減圧または加圧する請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン式ポンプ装置と、
前記ベーン式ポンプ装置に吸入される気体、または、前記ベーン式ポンプ装置から吐出される気体が流通することで、前記エバポ系のリークを検出するための基準圧を生成可能な基準オリフィスを有する通路と、
前記制御手段が、前記ロータおよび前記ベーンに結露は生じていないと推定し、かつ、ポンプ特性の異常を検出しなかった場合に限り、前記ベーン式ポンプ装置が前記エバポ系を減圧または加圧するときに前記圧力センサが検出する圧力と前記基準圧とを比較し、前記エバポ系のリークを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするリークチェックシステム。
【請求項５】
前記判定手段は、前記制御手段により記憶済みの前記第１圧力を前記基準圧として設定し、当該基準圧に基づき前記エバポ系のリークを判定することを特徴とする請求項４に記載のリークチェックシステム。
【請求項１】
気体を減圧または加圧するベーン式ポンプ装置であって、
モータと、
ハウジングと、
前記ハウジングに対し偏心して前記ハウジング内に回転可能に収容され、前記モータにより回転駆動されるロータと、
前記ロータに径方向に往復移動可能に収容され、前記ロータの回転に伴い径方向外側の端部が前記ハウジングの内壁と摺動するベーンと、
前記ロータおよび前記ベーンの回転により減圧または加圧される気体の圧力を検出する圧力センサと、
前記モータの回転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記モータを駆動したとき前記モータに流れる電流に基づき、前記ロータおよび前記ベーンに結露が生じているか否かを推定し、
前記ロータおよび前記ベーンに結露が生じていると推定した場合、前記モータを所定期間駆動し、
前記ロータおよび前記ベーンに結露は生じていないと推定した場合、当該推定後に前記圧力センサにより検出した圧力を第１圧力として記憶し、当該第１圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能であることを特徴とするベーン式ポンプ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ロータおよび前記ベーンに結露が生じていると推定した場合、当該推定後に前記圧力センサにより検出した圧力を第２圧力として記憶し、当該第２圧力の値に基づきポンプ特性の異常を検出可能であることを特徴とする請求項１に記載のベーン式ポンプ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記モータを駆動するとき、前記モータの回転数が一定となるよう前記モータの回転を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のベーン式ポンプ装置。
【請求項４】
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を内燃機関の吸気通路にパージするエバポ系のリークチェックシステムであって、
前記エバポ系を減圧または加圧する請求項１〜３のいずれか一項に記載のベーン式ポンプ装置と、
前記ベーン式ポンプ装置に吸入される気体、または、前記ベーン式ポンプ装置から吐出される気体が流通することで、前記エバポ系のリークを検出するための基準圧を生成可能な基準オリフィスを有する通路と、
前記制御手段が、前記ロータおよび前記ベーンに結露は生じていないと推定し、かつ、ポンプ特性の異常を検出しなかった場合に限り、前記ベーン式ポンプ装置が前記エバポ系を減圧または加圧するときに前記圧力センサが検出する圧力と前記基準圧とを比較し、前記エバポ系のリークを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするリークチェックシステム。
【請求項５】
前記判定手段は、前記制御手段により記憶済みの前記第１圧力を前記基準圧として設定し、当該基準圧に基づき前記エバポ系のリークを判定することを特徴とする請求項４に記載のリークチェックシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４７１１２（Ｐ２０１２−４７１１２Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０４６７（Ｐ２０１０−１９０４６７）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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