JP2007332878A - アクチュエータの異常検出システム - Google Patents

アクチュエータの異常検出システム Download PDF

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Abstract

【課題】内燃機関の制御に関して作動するアクチュエータが凍結などにより作動不可能な状態であるにも拘らず作動させることを抑制し、アクチュエータに無理な荷重がかかることを抑制する。
【解決手段】冷間始動時にアクチュエータが作動せず(S107)、暖機後に作動した場合(S109)には、アクチュエータが凍結していたと判断し、このような場合における冷間始動時点での冷却水温T1を記憶する。さらに、過去に記憶されたT1を含めたT1の平均値である始動時凍結水温A1を算出する(S111)。そして、次回の冷間始動時において冷却水温が始動時凍結水温A1より低ければアクチュエータを作動させない(S104)。
【選択図】図2

Description

本発明は内燃機関の制御に関して作動するアクチュエータの異常を検出するアクチュエータの異常検出システムに関する。
内燃機関においては、例えば、スロットルバルブの他、排気通路に配置され排気の流路を変更する排気切換弁、排気の流量を制限する排気絞り弁等の種々のアクチュエータが備えられており、電気や負圧により作動されている。これらのアクチュエータについては、外気温が低温の場合などに凍結し、正常に作動しないことが考えられる。
従来は、このような場合に、仮異常フラグを立てるとともに暖機後に再度アクチュエータを作動させ、その際にアクチュエータの異常か凍結が生じていたのかを判定することが多かった。
これに関連し、スロットルバルブの実開度と目標開度とが一致しないトルク異常が生じた場合には、昇圧駆動回路によってスロットルバルブを駆動し、実開度と目標開度とが一致している間は、通常駆動回路によってスロットルバルブを駆動するようにし、スロットルバルブが凍結などにより固着した場合にも小型のトルクモータで固着から脱出させる技術などが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
しかし、上記の技術のように、アクチュエータが凍結により作動不可能な状態かどうかを判定しないまま、該アクチュエータを作動させた場合には、アクチュエータ自体に無理な荷重がかかり部品故障の原因となるおそれがあった。
特開2002−242704号公報
本発明の目的とするところは、内燃機関の制御に関して作動するアクチュエータが凍結などにより作動不可能な状態であるにも拘らず作動させることを抑制し、アクチュエータに無理な荷重がかかることを抑制することである。
上記目的を達成するための本発明は、冷間始動時にアクチュエータが作動せず、暖機後に作動した場合には、アクチュエータが凍結していたと判断し、冷間始動時にアクチュエータが作動しなかった際のアクチュエータの温度に基づいて、次回以降の冷間始動時においてアクチュエータを作動させるか否かを決定することを最大の特徴とする。
より詳しくは、内燃機関の制御に関連して作動するアクチュエータと、
前記アクチュエータが正常に作動したか否かを判定する作動判定手段と、
前記アクチュエータの温度を検出または推定することによって取得する温度取得手段と、
前記内燃機関の冷間始動時において前記アクチュエータが正常に作動せず、且つ前記内燃機関の暖機後において前記アクチュエータが正常に作動したと前記作動判定手段が判定した場合に、前記アクチュエータが正常に作動しなかった時点において前記温度取得手段が取得した前記アクチュエータの温度である不作動時温度を記憶する不作動時温度記憶手段と、
前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温
度に基づいて、冷間始動時において前記アクチュエータを作動させるか否かを決定する作動可否決定手段と、
を備えることを特徴とする。
すなわち本発明においては、冷間始動時には温度取得手段によりアクチュエータの温度を取得する。そして、冷間始動時においてアクチュエータを作動させるべき制御を行った際にはアクチュエータが作動せず、暖機後に再度アクチュエータを作動させるべき制御を行った際にアクチュエータが作動した場合は、冷間始動時に取得したアクチュエータの温度を不作動時温度記憶手段において不作動時温度として記憶する。このような場合は、冷間始動時にはアクチュエータが凍結していた可能性が高いと考えられるからである。
そして、この不作動時温度記憶手段に記憶された不作動時温度は、アクチュエータが凍結している温度と考えられる。従って、本発明においては、この温度に基づいて、次回以降の冷間始動時においてアクチュエータを作動させるかどうかを決定するようにした。そうすれば、実際にアクチュエータに凍結していた考えられる温度情報を基にアクチュエータが凍結しているかどうかを推定することができる。そして、アクチュエータが凍結していると推定される場合に無駄にアクチュエータを作動させる制御を行うことを抑制でき、アクチュエータに過度な荷重がかかることを抑制できる。
また、本発明においては、前記作動可否決定手段は、前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温度に基づいて、冷間始動時において前記アクチュエータが正常に作動しなくなると判断できる閾値としての不作動基準温度を導出してもよい。そして、前記作動可否決定手段は、前記温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が該不作動基準温度より低い場合に、前記アクチュエータを作動させないと決定してもよい。
すなわち、前述のように、不作動時温度はアクチュエータが凍結などの原因により作動していない温度と考えられる。従って、前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温度は、実際にアクチュエータが作動しなくなった温度データの集合である。そこで、作動可否決定手段は、過去に取得された前記不作動時温度に基づいて、冷間始動時において前記アクチュエータが正常に作動しなくなると判断できる閾値としての不作動基準温度を導出するようにした。
そして、作動可否決定手段は、温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が不作動基準温度より低い場合にアクチュエータを作動させないようにする。そうすれば、より簡単な制御によって、冷間始動時のアクチュエータの温度が作動可能な温度かどうかを判定することができる。
例えば、前記不作動基準温度は、過去に取得された所定数の前記不作動時温度の平均値であるようにしてもよい。そうすればより簡単な制御によって妥当な不作動基準温度を導出することができ、冷間始動時のアクチュエータの温度が作動可能な温度かどうかを判定することができる。
その他、前記不作動基準温度は、過去に取得された所定回数の前記不作動時温度の平均値に所定のマージンを加えた温度であってもよい。そうすれば、より確実に、アクチュエータが凍結などによって作動不可の状態で、アクチュエータに過剰な負荷をかけることを抑制できる。あるいは、前記不作動基準温度は、過去に取得された前記不作動時温度の最大値であってもよいし、最大値に所定のマージンを加えた温度であってもよい。
また、本発明においては、前記作動可否決定手段が、所定のタイミングで、前記温度取
得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が該不作動基準温度より低い場合であっても前記アクチュエータを作動させるようにしてもよい。
そして、その際に前記アクチュエータが正常に作動した場合には、前記作動可否基準温度を低く補正するようにしてもよい。
ここで前述のように、不作動基準温度は、冷間始動時において前記アクチュエータが正常に作動しなくなると判断できる閾値としての温度である。しかし、車両の譲渡や移動によって車両の使用環境が変化した場合、同じ不作動基準温度を用いることが適当でなくなる場合がある。
具体的には、使用環境の変化によって、不作動基準温度より低い始動温度でもアクチュエータが凍結などによって作動不可とならない場合がある。そのような場合に、同じ不作動基準温度を用いていたのでは、無駄にアクチュエータの作動を禁止することとなり、内燃機関の運転性能を充分に引き出すことが困難となる場合がある。
そこで、本発明においては、所定のタイミングで、前記温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が該不作動基準温度より低い場合であっても前記アクチュエータを作動させるようにし、不作動基準温度が妥当な値かどうかを確認する。
そして、その際に前記アクチュエータが正常に作動した場合には、前記不作動基準温度は、過剰に高い値に設定されていると判断されるので、これを低く補正するようにしてもよい。
そうすれば、車両の使用環境の変化に拘らず、不作動基準温度を妥当な値に維持することができる。ここで、所定のタイミングとは、例えば、前記作動可否決定手段が、前記アクチュエータを作動させないと所定回数決定する毎であってもよいし、一定の期間が経過する毎であってもよい。
また、本発明においては、前記作動可否決定手段が、所定のタイミングで、前記温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が該不作動基準温度より低い場合であっても前記アクチュエータを作動させるようにし、その際に前記アクチュエータが正常に作動した場合には、前記不作動基準温度の値及び、前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温度の値を消去するようにしてもよい。
そうすれば、車両の使用環境の変化があった場合に、過去の使用環境に基づくデータをリセットすることができ、新しい環境において妥当な不作動基準温度を新たに導出することができる。その結果、車両の使用環境の変化に拘らず、不作動基準温度を妥当な値に維持することができる。
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
本発明にあっては、内燃機関の制御に関して作動するアクチュエータが凍結などにより作動不可能な状態であるにも拘らず作動させることを抑制し、アクチュエータに無理な荷重がかかることを抑制できる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
図1には、本実施例における内燃機関1及びその周辺装置のブロック図を示す。本実施例における内燃機関1には、吸気管2及び排気管3が接続されており、排気管3には、本実施例におけるアクチュエータである排気絞り弁10が設けられている。また、内燃機関1には冷却水の温度を検出する冷却水温センサ15が備えられている。
また、内燃機関1にはECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。
ECU20には、図示しないクランクポジションセンサや、アクセルポジションセンサ、吸入空気量を検出するエアフローメータなどの内燃機関1の運転状態の制御に係るセンサ類の他、冷却水温センサ15が電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、内燃機関1内の図示しない燃料噴射弁等が電気配線を介して接続される他、本実施例における排気絞り弁10が電気配線を介して接続され、ECU20によって制御されるようになっている。
また、ECU20には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関1の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述のアクチュエータ作動制御ルーチンも、ECU20のROMに記憶されているプログラムの一つである。また、アクチュエータ作動制御ルーチンの実行時に取得したデータ等がRAMに記憶される。
また、ECU20には故障警告灯25が電気的に接続され、アクチュエータである排気絞り弁10が故障していると判定された場合にはこの故障警告灯25が点灯される。
図2には、本実施例におけるアクチュエータ作動制御ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンはイグニッションスイッチがONされる度にECU20によって実行されるプログラムである。なお、本実施例ではアクチュエータとして排気絞り弁10の作動制御を例として説明するが、本ルーチンは他のアクチュエータの作動制御にも用いられるので図2のフロー中はアクチュエータとして表記する。
本ルーチンが実行されるとまずS101において冷却水の温度Tが取得される。具体的には冷却水温センサ15の出力信号がECU20に読み込まれることによって取得される。S101の処理が終了するとS102に進む。
S102においては、今回の内燃機関1の始動が冷間始動かどうかが判定される。具体的には、S101で取得された冷却水温Tが冷間始動温度T0より低いかどうかが判定される。ここで、冷間始動温度T0は、冷却水温がその温度以上の場合は、既に内燃機関1が暖機されていると判断でき、冷却水温がその温度より低い場合は、内燃機関1が一旦冷却されてからの冷間始動であると判断できる温度であり、予め実験的に求められる。ここで今回の始動が冷間始動でないと判定された場合には本ルーチンをこのまま終了する。一方、今回の始動が冷間始動であると判定された場合には、S103に進む。
S103においては、後述する始動時水温T1の平均値の算出処理が既にN1回以上行われたかどうかが判定される。換言すると、現時点で、後述する始動時凍結水温A1が、過去の本ルーチンの実行時において取得されたN1個以上の始動時水温T1の平均値として算出されたものかどうかが判定される。ここで肯定判定された場合には始動時水温T1の平均化の精度(換言すると、始動時凍結水温A1の精度)が充分に高いと判断されるのでS104に進む。一方否定判定された場合には始動時水温T1の平均化の精度が充分ではないと判断されるのでS105に進む。
S104においては、S101で取得された冷却水温Tが、始動時凍結水温A1以上かどうかが判定される。ここで始動時凍結水温A1とは、後述するように、冷間始動時において排気絞り弁10が作動せず、暖機後には作動した事実によって、排気絞り弁10が始動時には凍結していたと判定された場合における冷却水温Tの過去のデータの平均値である。
ここで、冷却水温Tが始動時凍結水温A1以上と判定された場合には、排気絞り弁10が凍結していない可能性が高いと判断されるのでS105に進む。一方、冷却水温Tが始動時凍結水温A1より低いと判定された場合には、排気絞り弁10が凍結している可能性が高いと判断されるので今回の本ルーチンの実行においては排気絞り弁10の作動を行わない。従ってこのまま本ルーチンを終了する。
S105においては、排気絞り弁10の作動制御が行われる。具体的には排気絞り弁10に電流が供給され、目標開度まで開度が変化される。S105の処理が終了するとS106に進む。S106においては、冷却水温Tの値が始動時水温T1としてECU20のRAMに記憶される。S106の処理が終了するとS107に進む。
S107においては、S105において実行された制御によって排気絞り弁10が正常に作動したかどうかが判定される。具体的には、この判定は図示しないポジションセンサによって排気絞り弁10の変位を検出することにより行われてもよいし、排気絞り弁10の作動による排気温度の変化を検出することにより行われてもよい。
ここで排気絞り弁10が正常に作動したと判定された場合には、排気絞り弁10は正常に動作していると判断されるのでS112に進む。一方、排気絞り弁10が正常に作動していないと判定された場合には、排気絞り弁10が凍結しているか、故障しているかのいずれかであるので、そのいずれかを判定するためにS108に進む。
S108においては、内燃機関1が暖機するまで待った上で、再度排気絞り弁10の作動制御が行われる。ここでは、冷却水温度Tの取得が継続され、冷却水温度Tが冷間始動温度T0以上となった時点で、排気絞り弁10に駆動電流が再度供給される。S108の処理が終了するとS109に進む。
S109においては排気絞り弁10が正常作動したかどうかが再度判定される。ここで否定判定された場合には、内燃機関1の暖機後も排気絞り弁10が正常に作動しないということになるので排気絞り弁10に異常が発生したと判断されS110に進む。一方、肯定判定された場合には排気絞り弁10は冷間始動時において凍結していただけであると判断されるのでS111に進む。
S110においては、排気絞り弁10に対してアクチュエータ異常判定が出され、故障警告灯25が点灯される。S110の処理が終了すると本ルーチンを終了する。
S111においては、S106において記憶した始動時水温T1を読み出し、過去の本ルーチンの実行時に記憶した始動時水温T1と合わせて平均値を算出する。そして、新たに算出された平均値を始動時凍結水温A1として記憶する。なお、ここで記憶された始動時凍結水温A1が、次回の本ルーチンの実行時にS104において、冷却水温Tとの比較に用いられる。S111の処理が終了するとS112に進む。
S112においては、排気絞り弁10に対してアクチュエータは正常であると判定し、正常フラグをONしたのち、本ルーチンを終了する。
以上説明したように、本実施例においては、冷間始動時において排気絞り弁10を作動させた際に、排気絞り弁10が正常に作動せず、内燃機関1の暖機後には排気絞り弁10が正常に作動した場合に、排気絞り弁10は始動時において凍結していたと判断する。そして、冷間始動時における冷却水温Tを始動時冷却水温T1として記憶する。さらに、複数回の本ルーチンの実行において記憶された始動時冷却水温T1を平均化して始動時凍結水温A1を算出する。
これによれば、実際に排気絞り弁10が凍結していた際の冷却水温の平均値として冷間始動時において排気絞り弁10が凍結しているかどうかの判定の閾値である始動時凍結水温A1を算出するので、排気絞り弁10の凍結の判定をより正確に行うことができる。
また、本実施例においては、冷間始動時における冷却水温Tがその時点における始動時凍結水温A1より低い場合には、冷間始動時における排気絞り弁10の作動制御を行わない。これにより、排気絞り弁10が凍結している場合に無駄に電力を供給することにより、排気絞り弁10自体に無理な荷重がかかったり、エネルギを無駄にしたりすることを抑制できる。
なお、上記の実施例においては排気絞り弁10が凍結して作動不可となった場合を例に挙げて説明したが、凍結以外の原因、例えば低温によるオイル硬化によって排気絞り弁10が固着した場合などにも本実施例は適用可能である。
また、上記の実施例においては、内燃機関1の冷却水温を排気絞り弁10の温度として扱っている。しかし、排気絞り弁10の温度を検出または推定する方法はこれに限られない。例えば、排気管3に備えられた図示しない排気温度センサの出力を排気絞り弁10の温度として扱ってもよいし、各センサの出力を適宜補正することにより精度よく、排気絞り弁10の温度を推定するようにしてもよい。
また、上記のアクチュエータ作動制御ルーチンのS111の処理において、始動時水温T1の平均を取って始動時凍結水温A1を算出する際の、始動時水温T1の数については、例えば直近に得られた数個のみを常に用いるようにしてもよいし、過去のデータの全てを用いるようにしてもよい。
上記において、S107及びS109の処理を実施するECU20は本実施例において作動判定手段に相当する。また、冷却水温センサ15はECU20とともに温度取得手段を構成する。また、ECU20におけるRAMが本実施例における不作動時温度記憶手段に相当する。さらに、S104の処理を実施するECU20は作動可否決定手段に相当する。
また、始動時水温T1は不作動時温度に相当し、始動時凍結水温A1は不作動基準温度に相当する。
次に、本発明における実施例2について説明する。本実施例においては、車両の使用環境が大幅に変化したような場合にも、精度よくアクチュエータの凍結を推定することができるようにした例について説明する。
図3には、本実施例におけるアクチュエータ作動制御ルーチン2のフローチャートを示す。本ルーチンと、実施例1で示したアクチュエータ作動制御ルーチンとの相違点は、本ルーチンにおいて、始動時凍結水温A1を補正するためのステップS201〜S205が
付加された点である。以下、本ルーチンとアクチュエータ作動制御ルーチンとの相違点についてのみ説明する。
本ルーチンにおいては、S104において冷却水温Tが始動時凍結水温A1より低いと判定された場合には、S201に進む。S201においては、今回の冷間始動が所定の補正タイミングに該当するかどうかが判定される。ここで補正タイミングとは、例えば前回の補正タイミング以降、S111の処理が10回実行されていることでもよい。また、前回の補正タイミング以降、1月以上経過していることでもよい。
S201において所定の補正タイミングでないと判定された場合には、先述のアクチュエータ作動制御ルーチンと同様そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、所定の補正タイミングであると判定された場合には、始動時凍結水温A1を補正すべく、S202に進む。
S202においては、所定の補正タイミングであることを示す補正フラグをONする。S202の処理が終了するとS105に進む。
また、本ルーチンにおいては、S107において排気絞り弁10が正常に作動したと判定された場合には、S203に進む。S203においては、補正フラグがONされているかどうかが判定される。ここで、補正フラグがONされていないと判定された場合にはアクチュエータ作動制御ルーチンと同様S112に進む。一方、補正フラグがONしていると判定された場合には、S204に進む。
ここで、S107の処理において排気絞り弁10が正常に作動したと判定された場合には、S104において、冷却水温Tが始動時凍結水温A1より低く、排気絞り弁10が凍結していると判断されたにも拘わらず、排気絞り弁10は実際には凍結していなかったと判断されるので、始動時凍結水温A1を補正する必要があると判断される。従ってS204においては、始動時凍結水温A1の値を1℃低くする。同時に、今回の本ルーチンの実行において新たに記憶された始動時水温T1の値も1℃低くする。換言すると、この処理が実行された場合は、それ以降のS111の処理において新たな始動時凍結水温A1が算出される場合の、算出前の始動時凍結水温A1(すなわち、過去の始動時水温T1の平均値)及び今回の始動時水温T1が1℃低く設定される。S204の処理が終了するとS205に進む。
S205においては、始動時凍結水温A1の補正作業が終了したので補正フラグをOFFする。S205の処理が終了するとS112に進む。
以上、説明したように本実施例においては、冷間始動時の冷却水温Tが始動時凍結水温A1より低い場合でも、所定タイミングで排気絞り弁10の作動制御を行い、その際に排気絞り弁10が正常に作動した場合には、始動時凍結水温A1の値を低下させて最適化を図る。
これによれば、車両の使用環境が変化して、過去の始動時水温T1に基づく始動時凍結水温A1を使用することが適当でなくなった場合に、始動時凍結水温A1を補正することができ、冷間始動時に排気絞り弁10を作動させるかどうかの判断の精度を向上させることができる。
なお、本実施例においては、所定タイミングで排気絞り弁10の作動制御を行い、その際に排気絞り弁10が正常に作動した場合には、始動時凍結水温A1の値を低下させて補正することとしたが、この他、所定タイミングで排気絞り弁10の作動制御を行い、その
際に排気絞り弁10が正常に作動した場合に、それまでに記憶されている始動時凍結水温A1および/または始動時水温T1の値を消去してリセットすることとしてもよい。そうすれば、新しい使用環境に対して有効な始動時凍結水温A1および/または始動時水温T1を新たに算出、記憶することができる。
本発明の実施例における内燃機関と、その周辺装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例1におけるアクチュエータ作動制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施例2におけるアクチュエータ作動制御ルーチン2のフローチャートである。
符号の説明
1・・・内燃機関
2・・・吸気管
3・・・排気管
10・・・排気絞り弁
15・・・冷却水温センサ
20・・・ECU
25・・・故障警告灯

Claims (5)

  1. 内燃機関の制御に関連して作動するアクチュエータと、
    前記アクチュエータが正常に作動したか否かを判定する作動判定手段と、
    前記アクチュエータの温度を検出または推定することによって取得する温度取得手段と、
    前記内燃機関の冷間始動時において前記アクチュエータが正常に作動せず、且つ前記内燃機関の暖機後において前記アクチュエータが正常に作動したと前記作動判定手段が判定した場合に、前記アクチュエータが正常に作動しなかった時点において前記温度取得手段が取得した前記アクチュエータの温度である不作動時温度を記憶する不作動時温度記憶手段と、
    前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温度に基づいて、冷間始動時において前記アクチュエータを作動させるか否かを決定する作動可否決定手段と、
    を備えることを特徴とするアクチュエータの異常検出システム。
  2. 前記作動可否決定手段は、前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温度に基づいて、冷間始動時において前記アクチュエータが正常に作動しなくなると判断できる閾値としての不作動基準温度を導出し、前記温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が該不作動基準温度より低い場合に、前記アクチュエータを作動させないと決定することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータの異常検出システム。
  3. 前記不作動基準温度は、過去に取得された所定数の前記不作動時温度の平均値であることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータの異常検出システム。
  4. 前記作動可否決定手段が、所定のタイミングで、前記温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が前記不作動基準温度より低い場合であっても前記アクチュエータを作動させ、
    その際に前記アクチュエータが正常に作動した場合には、前記不作動基準温度を低く補正することを特徴とする請求項2または3に記載のアクチュエータの異常検出システム。
  5. 前記作動可否決定手段が、所定のタイミングで、前記温度取得手段によって取得された前記アクチュエータの温度が該不作動基準温度より低い場合であっても前記アクチュエータを作動させ、
    その際に前記アクチュエータが正常に作動した場合には、前記不作動基準温度の値及び、前記不作動時温度記憶手段によって記憶されている、過去に取得された前記不作動時温度の値を消去することを特徴とする請求項2または3に記載のアクチュエータの異常検出システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111828180A (zh) * 2020-07-14 2020-10-27 中国第一汽车股份有限公司 一种用于进气翻板的控制方法、车辆及存储介质

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