JP2001083046A - 車両のエンジン診断装置 - Google Patents
車両のエンジン診断装置Info
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Abstract
行条件にあるのか、あるいはフリクションの増大による
ものかは、燃費を計測しただけでは判断できない。フリ
クションの増大を放置すれば故障を引き起こすおそれも
ある。 【解決手段】 車両またはエンジンの特定の運転状態下
でのエンジン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、検
出吸入空気量を予め設定された基準値と比較する比較手
段、比較結果に基づいてフリクションの変化を判定する
判定手段を備える。吸入空気量の増加はフリクションを
反映しているため、これを正常時の基準的な吸気量と比
較することでフリクションの増大を検出することができ
る。
Description
装置に関し、特に走行燃費に影響を及ぼすフリクション
の悪化を判定しうるようにした診断装置に関する。
ものを精密に計測することを目的とした装置は種々提案
されている。例えば特開平8-334052号公報に開示されて
いる燃料消費量演算装置では、燃料噴射量の積算値と車
両の走行距離とから走行燃費を算出するようにしてい
る。
消費された燃料量は正確に知ることができるものの、燃
費に影響を及ぼすエンジンフリクションの悪化は知るこ
とができない。このため、例えば燃費が悪化したときに
それがフリクションの増大によるものであるのか、ある
いは運転のしかたや走行条件によるものであるのかを知
ることができない。
化や減少など経時的要因によって生じるほか、例えばピ
ストンリング、クランクシャフト、カムシャフト等のエ
ンジン運動部分の異常摩耗、摩耗粉によるオイルジェッ
トのつまり、バッテリ劣化によるオルタネータ負荷の増
大等によっても引き起こされる。このような状態をその
まま放置すれば故障に到るおそれがあるため、燃費のた
めのみならず、その変化を検知して運転者に対応を促す
ことは車両運行のうえでも重要である。
で、エンジンの吸入空気量変化に基づいて、主としてエ
ンジンのフリクション増大を的確に検出することを目的
としている。
に、請求項1の発明では、車両およびエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段、予め設定された運転状
態下でエンジン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、
前記検出吸入空気量と予め設定された当該運転状態下で
の吸入空気量基準値とを比較する比較手段、比較結果に
基づいてフリクション増加の有無を判定する判定手段を
備えた。
において、車両が停止しかつエンジンが無負荷アイドル
運転時に判定を行うようにした。
請求項2の発明において、エアコンなど車両の補機が作
動しているときに判定を行うようにした。
請求項2の発明において、車両の自動変速機が走行レン
ジにあるときに判定を行うようにした。
において、車両走行時のエンジンのスロットル開度と車
速とがそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容変動幅
以内にあり、かつ走行路面に勾配がないことを条件とし
て判定を行うようにした。
において、吸入空気量基準値が車速に応じて設定される
ようにした。
において、吸入空気量基準値がエンジン冷却水温度また
は吸気温度の少なくとも一方に応じて設定されるように
した。
において、エンジン回転数が予め定めた時間以上継続し
て許容変動幅以内にあることを条件として判定を行うよ
うにした。
において、吸入空気量としてスロットル弁下流の吸気管
負圧を検出するようにした。
明において、吸入空気量としてスロットル弁を迂回して
供給される補助空気量を検出するようにした。
明において、判定手段を、判定したフリクションの増大
量が予め定められた基準値よりも大であるときに運転者
に警告を発する警告手段を有するものとした。
明において、判定手段を、フリクション異常を示す比較
結果が予め定めた回数得られたときにフリクション異常
の判定結果を出力するように構成した。
明において、比較手段を、検出された吸入空気量が基準
値よりも小のときには当該検出吸入空気量に基づいて基
準値を補正するように構成した。
によるフリクションの増大が起こると、一定負荷に対す
る吸入空気量に増加方向の変化を生じる。したがって基
本的にはある運転状態を特定してそのときの吸入空気量
を定期的に観測して結果を比較することにより有害なフ
リクションの増大を知ることが可能である。
りエンジンまたは車両の運転状態を検出し、予め定めた
運転状態でのエンジン吸気量を基準値と比較している。
基準値は当該運転状態下でのフリクション正常時の吸気
量として設定しておくことができ、この基準値よりも実
際の吸気量が大であればエンジンフリクションの悪化を
判定することができる。
停止中であってエンジン始動暖機後の無負荷アイドル運
転時が最も望ましい。無負荷アイドル運転時とは、エン
ジンがアイドル回転を継続するのに必要な補機類以外の
負荷、例えばエアコンのコンプレッサや自動変速機のト
ルクコンバータ負荷などが一切加わっていない状態であ
り、このときの吸気量を検出することによりエンジン単
体でのフリクション増加を正確に判定することができ
る。なお、一定負荷・回転数であってもエンジン始動後
の冷却水温度または吸気温度によってフリクションが変
化するので、フリクション判定により正確を期するため
には、こうした温度条件に応じて吸気量の基準値を設定
することが望ましい。また、エンジン回転数が予め定め
た時間以上継続して許容変動幅以内にあることを条件と
してフリクション判定を行うことにより、例えば燃料系
統の故障など何らかの要因でエンジン回転数が変動した
場合の誤差要因を排除して判定精度を高めることができ
る。
クコンバータの正常時のフリクションを予め調べておく
ことにより、これらがエンジン負荷となっている条件下
でのフリクション判定を行うようにしてもよい。特に、
上述した無負荷アイドル運転状態でのフリクション判定
にこれらの判定条件を加えることにより、例えば無負荷
アイドル運転状態でフリクション正常の結果となる一方
でエアコン負荷作用時にフリクション異常の結果が得ら
れた場合には、フリクション悪化の原因としてエアコン
装置を特定することができる。
転時に限らず、車両走行時においても可能である。すな
わち、車両走行時のエンジンのスロットル開度と車速と
がそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容変動幅以内
にあり、かつ走行路面に勾配がないことを条件として判
定を行うようにすれば外的な誤差要因を排除してフリク
ションの悪化を判定することができる。ただし、車両走
行中においては走行抵抗および走行風の影響による吸気
量変化が予測されるので、吸気量の基準値は車速に応じ
て設定することがより望ましい。
ータである吸入空気量は、エンジンの全吸気量をエアフ
ローメータなどの流量計で計測するほか、スロットル弁
下流の吸気管負圧を吸気量代表値として検出することも
できる。また、アイドル運転時においてはスロットル弁
を迂回して供給される補助空気量を検出するようにして
もよい。フリクションの増大は、吸気管負圧の低下、ま
たは補助空気量の増加となって現れるからである。
基準値としては、例えば新車時の吸気量を固定的に設定
すればよいが、検出した吸気量値が基準値よりも小のと
きには当該検出吸気量を新たな基準値として更新してゆ
くようにしてもよく、これにより常にフリクション最小
の状態を基準としてフリクションの悪化をより的確に判
定することができる。
ション異常の結果が予め定めた複数回発生した場合に初
めてフリクション異常の判定を行うようにすることによ
ってもフリクション判定の精度を高めることができる。
特にエンジンに負荷がかかり車両が走行中にフリクショ
ン判定を行うような条件下では判定誤差が比較的発生し
やすいので、複数回の比較結果に基づくフリクション判
定はより正確を期するうえで有効である。
の自己診断装置に記憶させておくことにより、もし異常
なフリクション増大履歴があったときには定期点検の際
に対処することが可能となる。ただし、判定したフリク
ションの増大量が予め定められた基準値よりも大である
ときに運転者に警告を発する警告手段を備えることによ
り、フリクション異常発生時においてより速やかに運転
者に対して対応を促すことができる。
づいて説明する。図1に本発明を適用した車両の機械的
構成例を概念的に示す。図1において、1はエンジン、
2は自動変速機を示している。3はエンジン制御演算部
であり、主としてエアフローメータ4からの吸入空気量
信号とクランク角センサ5からのエンジン回転数信号と
に基づいてエンジン1の燃料噴射量および点火時期を決
定する。また、6はエンジン1のスロットル開度(TV
O)を検出する開度センサ、7はエンジンのスロットル
バルブを迂回する空気量を加減するための補助空気制御
弁(AACバルブ)であり、エンジン制御演算部3は前
記スロットル開度センサ6からの信号に基づいてアイド
ル運転状態であることを検出したときには、クランク角
センサ5による回転数信号をフィードバックしながら規
定アイドル回転数が維持されるように補助空気制御弁7
の開度を制御する。
ポジションスイッチ、9は車速を検出する車速センサ、
10はエアコン(A/C)作動の有無を検出するエアコ
ンスイッチ、11はエンジン冷却水温度および吸気温度
を検出する温度センサ、12はパワーステアリング(P
/S)の作動状態を検出する油圧センサ、13はこれら
各種検出手段からの信号に基づいてエンジンのフリクシ
ョン異常を判定するフリクション判定装置である。
部14、比較部15、フリクション判定部16からなっ
ている。なお、これらフリクション判定装置13とエン
ジン制御演算部3とは図外のマイクロコンピュータ等に
より構成されるエンジンコントローラ内に構成される。
段、例えば上述のエアフローメータ4からの吸気量信号
または補助空気制御弁7の開度信号基づきフリクション
判定の目安となる吸気量を検出する。この吸気量を検出
するときの運転条件は例えば無負荷アイドル運転時であ
るが、詳しくは後述する。
吸気量を予め定められた基準値と比較してその結果をフ
リクション判定部16に出力する。前記基準値としては
例えば新車時の吸気量を固定値として設定するか、また
は前記固定値を初期値としてそれよりも小さい吸気量を
フリクション判定の過程で検出したときにはその値で更
新した値とする。後者によればそのエンジンの使用過程
において最もフリクションが小さくなったときの吸気量
を基準としてフリクション判定を行うことになるので、
フリクションの悪化をより厳密に判定することができ
る。
らの比較結果に基づき、予め定められた以上の吸気量増
大があること判定したときには、警告装置17を作動さ
せてフリクションの増大を運転者に警告する。警告装置
17としては、フリクション増大をもっぱら警告するた
めのモニタランプなどを設ければよいが、例えばナビゲ
ーション用のモニタ画面を警告表示手段として利用し
て、絵や文字によって警告を発するようにすればなお好
ましい。
記のようにマイクロコンピュータで構成した場合のプロ
グラム動作例につき図2以下に示した流れ図に沿って説
明する。なお、この判定動作の処理は周期的に繰り返し
実行される。
負荷アイドル運転状態のときのフリクション判定を行
う。そのために、この場合は車速センサ9からの信号V
SPが0であること、スタータモータがOFFであるこ
と、スロットル開度センサ6からの信号TVOが全閉位
置を示していること、シフトポジションスイッチ8から
の情報により変速機2がニュートラル状態であること、
エアコンスイッチ10からの情報によりエアコンがOF
Fであること、油圧センサ12からの信号によりパワー
ステアリングの負荷が加わっていないこと、ヘッドラン
プなどエンジン運転に必要のない電気的負荷がOFFで
あることを検出している。これらの条件が何れかでも成
立していなかった場合には以降の処理を迂回して今回の
動作を終了する(ステップ1)。
ランク角センサ5からの信号に基づき、エンジンのアイ
ドル回転数が所定の目標回転範囲内に安定しているかを
検出し(ステップ2)、目標回転数範囲内に一定時間以
上安定している場合に限り以後の判定処理を実行するこ
とにより判定精度の向上を図っている。
度センサ11からの信号に基づいてエンジン冷却水温度
を検出し、そのときの水温に対応する吸気量基準値QM
1を図3に示したように構成されたテーブルから検索し
て決定する(ステップ3)。冷却水温度が高くなるほど
フリクションは低下傾向となるので、図示したように基
準値QM1は高水温時ほど小さくなる特性に設定されて
いる。
較し、検出吸気量≧QM1のときにはフリクションが増
大していることになるので、次のステップにてフリクシ
ョン異常(NG)の判定表示を行い(ステップ4〜
5)、今回の判定処理を終了する。検出吸気量がQM1
よりも小のときには異常はないので動作の最初のステッ
プに戻る。
第2の動作例を示す。これは無負荷アイドル運転時に加
えて、エアコンをONにしたときのフリクションと自動
変速機のトルコン負荷を作用させたときのフリクション
を検出することにより、エンジンのみならずエアコン装
置や自動変速機の異常をも検出しうるようにしたもので
ある。
運転状態検出についてはほぼ図2と同様であり、ただし
次のステップ1’にて、変速機がニュートラル(または
パーキング)位置にあるか否かを検出し、ニュートラル
である場合にはステップ2以降の処理により無負荷アイ
ドル状態でのフリクション検出を行う。ステップ1’に
て自動変速機が走行レンジ(Dレンジ)であることを検
出した場合にはトルコン負荷作用状態でのフリクション
検出を開始する。
転数が走行レンジでの目標アイドル回転数範囲内に安定
しているか否かを検出し、安定していれば次にステップ
7にて走行レンジでの吸気量基準値QM2を図5に示し
たように構成されたテーブルから検索する。次に基準値
QM2と検出吸気量とを比較し、検出吸気量≧QM2の
ときには、前回までの上記ステップ2〜5の処理により
すでに無負荷アイドル運転状態での異常判定がなされて
いるか否かを判定し、該異常判定がなされていない場合
に限りトルコン負荷作用状態での異常判定表示を行う
(ステップ8〜10)。すでに無負荷アイドル状態での
異常判定がなされている場合には前記判定結果表示を行
わない。なおこのような異常判定履歴の有無の判定をス
テップ6の前段で実行し、異常判定履歴があった場合に
はステップ6以降の処理を迂回するようにしてもよい。
吸気量がQM2よりも小さかった場合には、次にステッ
プ11以下の処理に移る。これはトルコン負荷作用状態
下でさらにエアコンを強制的に作動させ、その状態での
吸気量からエアコン装置の異常を検出するための処理で
ある。すなわちまずステップ11にてエアコンを強制的
に作動させ、さらにステップ12にてこのとき、つまり
走行レンジでトルコン負荷が作用しかつエアコンコンプ
レッサ作動状態下での吸気量基準値QM4(図5参照)
を検索する。次のステップ13にてこれを検出吸気量と
比較し、検出吸気量≧QM4のときには、前回までの判
定処理により無負荷アイドル運転状態(ステップ2〜
5)およびトルコン負荷作用時(ステップ6〜10)の
異常判定がなされていないことを条件として、エアコン
異常の判定結果表示を行い、前記異常判定履歴があると
きには異常判定表示を行わずに今回の処理を終了する
(ステップ14〜15)。なお吸気量を検出した後はエ
アコンはOFFとする。またステップ14の異常判定履
歴の有無の判定はステップ11の前段で実行するように
してもよい。
判定(ステップ4)において検出吸気量が基準値QM1
よりも小さいと判定されたときには、次にステップ16
以下の処理に移る。これは無負荷アイドル運転状態から
エアコンの負荷のみが作用した状態での異常を検出する
ための処理である。すなわちまずステップ16にてエア
コンを強制的に作動させ、さらにステップ17にてこの
ときの吸気量基準値QM3(図5参照)を検索する。次
のステップ18にてこれを検出吸気量と比較し、検出吸
気量≧QM3のときには、前回までの判定処理により無
負荷アイドル運転状態(ステップ2〜5)での異常判定
がなされていないことを条件として、エアコン異常の判
定結果表示を行い、前記異常判定履歴があるときには異
常判定表示を行わずに今回の処理を終了する(ステップ
19〜20)。吸気量を検出した後はエアコンはOFF
とする。ステップ19の異常判定履歴の有無の判定はス
テップ16の前段で実行するようにしてもよい。
第3の動作例を示す。これは車両走行中にエンジンのフ
リクション異常を判定しうるようにしたものである。
として、ステップ1にて車速の変化量ΔVSPとスロッ
トル開度の変化量ΔTVOを求め、これらがほぼゼロの
定常的な運転条件であることを検出する。さらに、自動
変速機がオーバードライブによる走行レンジでかつロッ
クアップクラッチが接続されていること、エアコンやパ
ワーステアリング、電装の負荷が作用していないこと、
走行路面に勾配がないことを検出し、これらの条件がす
べて成立したときにのみステップ2以下の判定処理に移
る。なお、路面勾配の検出については種々の手法があ
り、例えばジャイロセンサによる上下方向加速度から検
出する方法、GPSによる位置情報と地形情報および車
両の方位情報から道路勾配を検索する方法などが知られ
ている。
気量基準値QM5を図7に示したように構成されたテー
ブルを検索して決定し、これを次のステップ3にて検出
吸気量と比較する。この比較において検出吸気量≧QM
5であった場合には異常判定の回数カウントを行い、こ
の繰り返しによる異常判定回数が予め定めた回数値に達
したときに最終的に異常判定の結果表示を行う(ステッ
プ4〜6)。このように異常判定の回数積算値に基づい
て判定結果を表示することにより、走行中のフリクショ
ン判定における判定精度の向上を図っている。なおステ
ップ6にて最終的な異常判定を行ったのちは異常判定の
カウント数はリセットして以後の再判定に備える。
第4の動作例を示す。これは無負荷アイドル運転状態で
のフリクション判定において、極低温時には吸気温度が
判定結果に影響を及ぼしうる点を考慮し、第2の動作例
(図2)の判定処理において吸気温度による判定を付加
するようにしたものである。
定動作では、エンジン冷却水温から検索した吸気量基準
値QM1(図3参照)との比較において吸気量増加の判
定結果が得られた場合(ステップ3〜4)、さらに吸気
温度に基づいて図9に示したように構成されたテーブル
から基準値QMAを求め、これと検出吸気量との比較で検
出吸気量≧QMAとなった場合に初めてフリクション異常
の判定結果表示を行うようにしている(ステップ5〜
7)。
定の第5の動作例を示す。これは無負荷アイドル運転状
態での吸気量代表値として補助空気制御弁7の開度を検
出するようにしたものである。
〜4にてエンジン冷却水温に対応する開度基準値AAC
を図11に示したように構成されたテーブルから検索し
て決定し、これと実際の補助空気制御弁開度とを比較し
ている点である。この場合、さらに図8と同様の吸気温
度基準値QMAでの異常判定を行い、補助空気制御弁開
度がエンジン冷却水温に応じた基準値AACと吸気温度
に応じた基準値QMAの双方について過剰の結果となっ
たときにフリクション異常の判定結果表示を行っている
(ステップ5〜7)。なお、補助空気制御弁の実開度
は、これを開度センサ等を用いて検出することができる
が、補助空気制御弁の開度をステップモータにより制御
するようにした構成においてはステップモータの制御ス
テップ数が開度を正確に代表しているので、その制御ス
テップ数を開度とみなして判定を行うことができる。
定の第6の動作例を示す。これは無負荷アイドル状態で
の吸気量代表値としてエンジンのスロットル弁下流域、
例えば吸気管コレクタ部の負圧を検出するようにしたも
のである。
場合ステップ3〜4にてエンジン冷却水温に対応する吸
気管負圧基準値PBを図13に示したように構成された
テーブルから検索して決定し、これと圧力センサ(図示
せず)により検出した実際の吸気管負圧とを比較してい
る。この場合、さらに図8と同様の吸気温度基準値QM
Aでの異常判定を行い、吸気管負圧がエンジン冷却水温
に応じた基準値PBよりも大であり、かつ吸気管負圧の
吸気量換算値が吸気温度に応じた基準値QMAよりも大
であるときに、フリクション異常の判定結果表示を行っ
ている(ステップ5〜7)。
図。
例を示す流れ図。
線図。
例を示す流れ図。
線図。
例を示す流れ図。
線図。
例を示す流れ図。
線図。
作例を示す流れ図。
対する基準値の特性線図。
作例を示す流れ図。
値の特性線図。
Claims (13)
- 【請求項1】車両およびエンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段、予め設定された運転状態下でエンジ
ン吸入空気量を検出する吸気量検出手段、前記検出吸入
空気量と予め設定された当該運転状態下での吸入空気量
基準値とを比較する比較手段、比較結果に基づいてフリ
クション増加の有無を判定する判定手段を備えた車両の
エンジン診断装置。 - 【請求項2】車両が停止しかつエンジンが無負荷アイド
ル運転時に判定を行う請求項1に記載の車両のエンジン
診断装置。 - 【請求項3】車両の補機が作動しているときに判定を行
う請求項1または請求項2に記載の車両のエンジン診断
装置。 - 【請求項4】車両の自動変速機が走行レンジにあるとき
に判定を行う請求項1または請求項2に記載の車両のエ
ンジン診断装置。 - 【請求項5】車両走行時のエンジンのスロットル開度と
車速とがそれぞれ予め定めた時間以上継続して許容変動
幅以内にあり、かつ走行路面に勾配がないことを条件と
して判定を行う請求項1に記載の車両のエンジン診断装
置。 - 【請求項6】吸入空気量基準値が車速に応じて設定され
る請求項5に記載の車両のエンジン診断装置。 - 【請求項7】吸入空気量基準値がエンジン冷却水温度ま
たは吸気温度の少なくとも一方に応じて設定される請求
項1に記載の車両のエンジン診断装置。 - 【請求項8】エンジン回転数が予め定めた時間以上継続
して許容変動幅以内にあることを条件として判定を行う
請求項1に記載の車両のエンジン診断装置。 - 【請求項9】吸入空気量としてスロットル弁下流の吸気
管負圧を検出する請求項1に記載の車両のエンジン診断
装置。 - 【請求項10】吸入空気量としてスロットル弁を迂回し
て供給される補助空気量を検出する請求項1に記載の車
両のエンジン診断装置。 - 【請求項11】判定手段は、判定したフリクションの増
大量が予め定められた基準値よりも大であるときに運転
者に警告を発する警告手段を有することを特徴とする請
求項1に記載のエンジン診断装置。 - 【請求項12】判定手段は、フリクション異常を示す比
較結果が予め定めた回数得られたときにフリクション異
常の判定結果を出力するように構成した請求項1に記載
のエンジン診断装置。 - 【請求項13】比較手段は、検出された吸入空気量が基
準値よりも小のときには当該検出吸入空気量に基づいて
基準値を補正するように構成した請求項1に記載のエン
ジン診断装置。
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