JP2003201907A - センサ異常診断装置および異常診断方法 - Google Patents

センサ異常診断装置および異常診断方法

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JP2003201907A
JP2003201907A JP2001398294A JP2001398294A JP2003201907A JP 2003201907 A JP2003201907 A JP 2003201907A JP 2001398294 A JP2001398294 A JP 2001398294A JP 2001398294 A JP2001398294 A JP 2001398294A JP 2003201907 A JP2003201907 A JP 2003201907A
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sensor abnormality
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Takao Fukuda
隆夫 福田
Koichi Ono
浩一 小野
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Hitachi Ltd
Astemo Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源出力変動や接地電位変動によるセンサ異常
の診断に加えて、センサ同士の出力短絡をも診断できる
ようにする。 【解決手段】第1TPS61、第2TPS62からのセ
ンサ出力に基づいてセンサ異常を検出する。センサ異常
診断部13は、切替部12を制御して、第1TPS6
1、第2TPS62の出力特性を、各々の傾きが異なる
第1の出力特性モードに設定し、該モードにて、各セン
サ出力から求めた測定値の差分に基づき電源出力変動や
接地電位変動によるセンサ異常を診断する。それから、
第1TPS61、第2TPS62の出力特性を、各々の
同一測定点での出力値が測定範囲において一致すること
のない第2の出力特性モードに設定し、該モードにて、
各センサ出力の差分に基づき出力短絡によるセンサ異常
を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同一物を測定対象
とする複数のセンサからの出力値を用いてセンサ異常を
検出する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】同一物を測定対象とする複数のセンサか
らの出力値を用いてセンサの異常を検出する技術とし
て、特開平10-9036号公報記載のセンサの異常診
断装置がある。該技術では、スロットル開度を検出する
スロットルポジションセンサ(以下、TPS)を2つ設
け、その一方に、出力特性の最大値側を負方向にオフセ
ットするオフセット抵抗と、出力特性の最小値側を正方
向にオフセットするオフセット抵抗とを設けている。こ
れにより、図3に示すように、2つのTPS各々の出力
特性(スロットル開度-出力電圧特性)を、その傾きが
互いに異なるように設定している(この図では、第2T
PSにオフセット抵抗を設けている)。なお、TPS
は、等価回路的には、一端が接地され且つ他端が電源に
接続された抵抗上に、出力端子が設けられ、この出力端
子よりの出力値がスロットル開度の変化に応じて変化す
る可変抵抗として、表現される。
【0003】2つのTPS各々の出力特性をその傾きが
互いに異なるように設定することにより、前記2つのT
PSに電力を供給する電源の出力値が変動したり、ある
いは、前記2つのTPSの接地電位が変動したりするこ
とにより、前記2つのTPSの出力値が同じ値ΔVだけ
同じ方向に変動した場合、図3に示すように、その影響
が測定値であるスロットル開度の差分(偏差)Δσとし
て表れる。したがって、前記2つのTPSの出力値から
求めたスロットル開度間の差分Δσを求めることによ
り、電源の出力値変動や接地電位変動によるセンサ異常
を検出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
技術は、電源の出力値変動や接地電位変動によるセンサ
異常を検出することを目的としており、複数のセンサ同
士の出力短絡を検出することについて何ら考慮されてい
ない。
【0005】上記従来の技術において、複数のセンサと
して同じ種類(製品)を用い、オフセット抵抗を用いて
前記複数のセンサの出力特性を各々の傾きが異なるよう
に設定した場合、図3に示すように、前記複数のセンサ
の出力特性が交差するポイントCが発生する。この交差
ポイントCがあると、前記複数のセンサの出力値が同じ
となった場合に、それが交差ポイントCによるものなの
か、それとも複数のセンサ同士の出力短絡によるものな
のかを、判別することができない。
【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、同一物を測定対象とする複数の
センサからの出力値を用いてセンサ異常を検出するセン
サ異常診断装置において、前記複数のセンサに電力を供
給する電源の出力値変動や前記複数のセンサの接地電位
変動によるセンサ異常の診断に加えて、前記複数のセン
サ同士の出力短絡をも診断できるようにすることにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のセンサ異常診断装置は、同一物を測定対象
とする複数のセンサの出力特性を、各々の傾きが異なる
第1の出力特性モード、および、測定範囲において各々
の同一測定点での出力値が一致することのない第2の出
力特性モードのいずれかに切替える切替手段を有する。
また、前記第1の出力特性モードにて、前記複数のセン
サの出力値から求めた測定値の差分が所定値以内である
か否かを判断することにより、センサ異常を検出する第
1の異常検出処理モードと、前記第2の出力特性モード
にて、前記複数のセンサの出力値の差分が所定値以上で
あるか否かを判断することにより、センサ異常を検出す
る第2の異常検出処理モードと、を有する。
【0008】本発明によれば、第1の異常検出処理モー
ドにより、上記従来の技術と同様に、前記複数のセンサ
に電力を供給する電源の出力値変動や前記複数のセンサ
の接地電位変動によるセンサ異常を診断することができ
る。また、測定範囲において各々の同一測定点での前記
複数のセンサの出力値が一致することのない第2の出力
特性モードにて、前記複数のセンサの出力値を調べる第
2の異常検出処理モードにより、前記複数のセンサ同士
の出力短絡をも診断することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、本発明のセンサ異常診断装置を内燃機関制御システ
ムに適用した場合を例にとり説明する。図1は、本発明
の一実施形態が適用された内燃機関制御システムの概略
結線図である。
【0010】この内燃機関制御システムでは、アクセル
ペダル21からのトルク要求をアクセルポジションセン
サ20(以下APSと呼ぶ)によって電気信号に変換
し、これを内燃機関制御装置10に入力する。内燃機関
制御装置10は、APS20からの電気信号よりアクセ
ルポジションを特定し、これを基に内燃機関に最適な空
気量を供給するための目標スロットル開度を演算し求め
る。
【0011】また、スロットル弁50の開度をTPS6
0によって電気信号に変換し、これを内燃機関制御装置
10に入力する。内燃機関制御装置10は、TPS60
からの電気信号より実スロットル開度を特定し、これが
前記目標スロットル開度となるように、スロットルモー
タ40に電流を供給して、スロットル弁50の開度を制
御する。
【0012】さらに、この内燃機関制御システムでは、
吸入空気量を測定するエアフローセンサ30の情報およ
びクランク角センサ90の情報を内燃機関制御装置10
に入力する。内燃機関制御装置10は、入力されたこれ
らの情報を基に、最適な点火タイミングと、燃料および
空気の混合比とを演算し求める。そして、演算結果に基
づいて、点火装置80および燃料噴射装置70を制御す
る。
【0013】以上にような構成において、本実施形態の
内燃機関制御システムでは、APS20、TPS60を
それぞれ2系統設けている。そして、内燃機関制御装置
10に、2系統設けられたこれらのセンサのセンサ異常
診断機能を設けている。図2は、2系統設けられたTP
S60と、内燃機関制御装置10に設けられたTPS6
0のセンサ異常診断部およびその周辺回路と、を説明す
るための図である。
【0014】上述したように、TPS60は、第1TP
S61および第2TPS62の2系統で構成される。図
示するように、第1TPS61および第2TPS62
は、等価回路的には、一端が接地され且つ他端が電源
(基準電圧26)に接続された抵抗上に出力端子(Vo
ut)が設けられ、前記出力端子での抵抗値(出力電
圧)がスロットル開度の変化に応じて変化する可変抵抗
で表される。
【0015】また、内燃機関制御装置10には、第1T
PS61および第2TPS62に電力を供給するための
基準電圧11と、切替部12と、センサ異常診断部13
と、を有する。
【0016】切替部12は、センサ異常診断部13より
の指示に従い、第1TPS61および第2TPS62の
出力特性(出力電圧-スロットル開度特性)を、第1の
出力特性モードおよび第2の出力特性モードのいずれか
に切替える。ここで、第1の出力特性モードとは、図3
に示すように、第1TPS61および第2TPS62の
出力特性が、各々の傾きが異なるように設定されたモー
ドである。一方、第2の出力特性モードとは、図4に示
すように、第1TPS61および第2TPS62の出力
特性が、測定範囲において各々の同一測定点での出力値
が一致しないように、つまり交差ポイントCが発生しな
いように設定されたモードである。
【0017】図2に示すように、本実施形態の切替部1
2は、第2TPS62の接地側端子および接地間に挿入
された第1オフセット抵抗123と、第1TPS61の
電源側端子と基準電圧11との間、および、第2TPS
62の電源側端子と基準電圧11との間にそれぞれ挿入
された第2オフセット抵抗121a、121bと、第2
オフセット抵抗121a、121bの両端子間の短絡・
解放を制御するためのスイッチとして機能するトランジ
スタ122a、122bと、を有する。そして、センサ
異常診断部13が、トランジスタ122a、122bを
オン・オフして、第2オフセット抵抗121a、121
bの短絡・解放を制御することにより、第1の出力特性
モードおよび第2の出力特性モードのいずれかに切替え
るようにしている。
【0018】具体的には、トランジスタ122aをオン
にし、トランジスタ122bをオフにすることにより、
図3に示す第1の出力特性モードを実現している。ま
た、トランジスタ122aをオフにし、トランジスタ1
22bをオンとすることにより、図4に示す第2の出力
特性モードを実現している。なお、本実施形態では、第
1TPS61および第2TPS62として、同じ製品、
つまり、条件が同じ場合に同じ出力特性を有するものを
用いることを前提としている。そして、第1オフセット
抵抗123と第2オフセット抵抗121aとが同じ抵抗
値を有することを前提としている。
【0019】以上のような構成において、センサ異常診
断部13は、切替部12を制御して第1の出力特性モー
ドに設定する。それから、この第1の出力特性モードに
基づき、第1TPS61および第2TPS62それぞれ
の出力電圧からスロットル開度を求め、その差分(偏
差)が所定値以下であるか否かを診断する。そして、所
定値以下でない場合は、電源の出力値変動や接地電位変
動によるセンサ異常が発生していることを検出する(第
1の異常検出処理モード)。
【0020】また、センサ異常診断部13は、切替部1
2を制御して第2の出力特性モードに設定する。それか
ら、第1TPS61および第2TPS62それぞれの出
力電圧の差分が所定値以上であるか否かを診断する。そ
して、所定値以上でない場合は、第1TPS61および
第2TPS62同士の出力ショートによるセンサ異常が
発生していることを検出する(第2の異常検出処理モー
ド)。
【0021】図5および図6は、図2に示すセンサ異常
診断部13でのセンサ異常診断フローを説明するための
図であり、図5は第1の異常検出処理モード、そして、
図6は第2の異常検出処理モードの動作フローを示しい
る。
【0022】まず、第1の異常検出処理モードにおい
て、センサ異常診断部13は、切替部12を制御して、
図3に示す第1の出力特性モードに設定する(S40
1)。それから、第1TPS61および第2TPS62
のセンサ出力(出力電圧)を同時に取得し、第1の出力
特性モードでの第1TPS61の出力特性に従い、第1
TPS61のセンサ出力からスロットル開度(第1スロ
ットル開度と呼ぶ)を求めると共に、第1の出力特性モ
ードでの第2TPS62の出力特性に従い、第2TPS
62のセンサ出力からスロットル開度(第2スロットル
開度と呼ぶ)を求める(S402)。
【0023】次に、センサ異常診断部13は、第1スロ
ットル開度と第2スロットル開度との差分(偏差)を求
め(S403)、これが予め定められた第1の異常判定
しきい値以下であるか否かを調べる(S404)。
【0024】ここで、第1の異常判定しきい値は、第1
TPS61および第2TPS62の精度を考慮し、第1
スロットル開度と第2スロットル開度との差分が誤差に
よるバラツキとは認められない程度の値以上に設定する
とよい。
【0025】さて、S404において、第1スロットル
開度と第2スロットル開度との差分が第1の異常判定し
きい値以下である場合、センサ異常診断部13は、電源
の出力値変動や接地電位変動によるセンサ異常が発生し
ていないものと判断し、第2の異常検出処理モード(S
408)に移行する。
【0026】一方、S404において、第1スロットル
開度と第2スロットル開度との差分が第1の異常判定し
きい値以下でない場合、センサ異常診断部13は、ノイ
ズ等の影響で誤判定されるのを防ぐために、第1スロッ
トル開度と第2スロットル開度との差分が第1の異常判
定しきい値以下でない状態が、所定時間以上継続してい
るか否かを判定する(S405)。
【0027】例えば、S404での、第1スロットル開
度と第2スロットル開度との差分が第1の異常判定しき
い値以下でないとする判定が、連続してN回繰り返され
た場合に、所定時間以上継続しているものと判定する。
【0028】そして、第1スロットル開度と第2スロッ
トル開度との差分が第1の異常判定しきい値以下でない
状態が、所定時間以上継続していないならば、第2の異
常検出処理モード(S408)に移行し、所定時間以上
継続しているならば、電源の出力値変動や接地電位変動
によるセンサ異常が発生していないものと判断し(S4
06)、フェールセールモードへの移行などの必要な処
理を実行させ(S407)、それから、第2の異常検出
処理モード(S408)に移行する。
【0029】次に、第2の異常検出処理モードにおい
て、センサ異常診断部13は、フェールセールモードへ
移行していないならば(S4081)、切替部12を制
御して、図4に示す第2の出力特性モードに設定する
(S4082)。それから、第1TPS61および第2
TPS62のセンサ出力(第1TPS61のセンサ出力
を第1センサ電圧、第2TPS62のセンサ出力を第2
センサ電圧と呼ぶ)を同時に取得する(S4083)。
【0030】次に、センサ異常診断部13は、第1セン
サ電圧と第2センサ電圧との差分(偏差)を求め(S4
084)、これが予め定められた第2の異常判定しきい
値以上であるか否かを調べる(S4085)。
【0031】ここで、第2の異常判定しきい値は、例え
ば、第1TPS61および第2TPS62の精度のバラ
ツキにより発生する電圧誤差より大きく、且つ、第2の
出力特性モードのときに第1オフセット抵抗123にか
かる電圧値以下の値に設定するとよい。
【0032】さて、S4085において、第1センサ電
圧と第2センサ電圧との差分が第2の異常判定しきい値
以上である場合、センサ異常診断部13は、第1TPS
61および第2TPS62同士の出力ショートによるセ
ンサ異常が発生していないものと判断し、第1の異常検
出処理モードへ移行する(S401)。
【0033】一方、S4085において、第1センサ電
圧と第2センサ電圧との差分が第2の異常判定しきい値
以上でない場合、センサ異常診断部13は、ノイズ等の
影響で誤判定されるのを防ぐために、第1センサ電圧と
第2センサ電圧との差分が第2の異常判定しきい値以上
でない状態が、所定時間以上継続しているか否かを判定
する(S4086)。
【0034】例えば、S4085での、第1センサ電圧
と第2センサ電圧との差分が第2の異常判定しきい値以
上でないとする判定が、連続してN回繰り返された場合
に、所定時間以上継続しているものと判定する。
【0035】そして、第1センサ電圧と第2センサ電圧
との差分が第2の異常判定しきい値以上でない状態が、
所定時間以上継続していないならば、第1の異常検出処
理モードに戻り(S401)、所定時間以上継続してい
るならば、出力ショートによるセンサ異常が発生してい
ないものと判断し(S4087)、フェールセールモー
ドへの移行などの必要な処理を実行させ(S408
8)、それから、第1の異常検出処理モードに戻る(S
401)。
【0036】以上、本発明の一実施形態について説明し
た。
【0037】本実施形態によれば、第1の異常検出処理
モードにより、第1TPS61および第2TPS62に
電力を供給する基準電圧11の出力値変動や第1TPS
61および第2TPS62の接地電位変動によるセンサ
異常を検出することができる。また、測定範囲において
同一測定点での第1TPS61および第2TPS62の
センサ電圧が一致しない第2の出力特性モードにて、第
1TPS61および第2TPS62のセンサ電圧値を調
べる第2の異常検出処理モードにより、第1TPS61
および第2TPS62同士の出力ショートをも検出する
ことができる。
【0038】また、本実施形態によれば、トランジスタ
122a、122bをオン・オフさせることで、第2オ
フセット抵抗121a、121bの短絡・開放を制御す
ることにより、比較的簡素且つ安価な構成で、第1の出
力特性モードおよび第2の出力特性モードの切替えを行
なうことができる。また、第2オフセット抵抗121
a、121bの短絡・開放を制御することで、第1の出
力特性モードおよび第2の出力特性モードの切替えを行
なうことにより、第1TPS61および第2TPS62
として同じ製品を用いることができるという利点があ
る。
【0039】なお、以上では、TPS60のセンサ異常
を診断するための構成および動作(2系統設けられたT
PS60と、内燃機関制御装置10に設けられたTPS
60のセンサ異常診断部およびその周辺回路)について
説明したが、以上の説明は、APS20のセンサ異常を
診断するための構成および動作(2系統設けられたAP
S20と、内燃機関制御装置10に設けられたAPS2
0のセンサ異常診断部およびその周辺回路)にも、同様
に提供可能である。
【0040】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可能であ
る。
【0041】例えば、第1の出力特性モードおよび第2
の出力特性モードの切替えを行なうための切替部12の
構成は、図2に示すものに限定されない。オフセット抵
抗をどのように配置するかや、どのオフセット抵抗の短
絡・開放を制御するかは、第1の出力特性モードおよび
第2の出力特性モードの切替えが可能な範囲内で、自由
に決めることができる。
【0042】また、例えば、センサ異常診断部13にお
けるセンサ電圧の分解能が高く且つ入力レンジが広い場
合は、第1の出力特性モードおよび第2の出力特性モー
ドの両方の特徴を有する出力特性モード、すなわち、複
数のセンサの出力特性各々の傾きが異なり、且つ、同一
測定点での複数のセンサの出力値各々が測定範囲におい
て一致することのない第3の出力特性モードを用いるこ
とで、切替部12を省略することもできる。この場合
は、第3の出力特性モードにおいて、上記第1の異常検
出処理モードおよび第2の異常検出処理モードをそれぞ
れ実行することにより、電源電圧変動や接地電位変動に
よるセンサ異常と、複数のセンサ同士の出力ショートに
よるセンサ異常との双方を検出できる。
【0043】また、本発明は内燃機関制御システムにお
けるセンサ異常診断のみならず、同一物を測定対象とす
る複数のセンサからの出力値に基づいてセンサ異常を検
出する種々のセンサ異常診断に広く適用できる。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一物を測定対象とする複数のセンサからの出力値を用
いてセンサ異常を検出するセンサ異常診断装置におい
て、前記複数のセンサに電力を供給する電源の出力値変
動や前記複数のセンサの接地電位変動によるセンサ異常
の診断に加えて、前記複数のセンサ同士の出力短絡をも
診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態が適用された内燃機関制御
システムの概略結線図である。
【図2】図1に示す内燃機関制御システムにおいて、2
系統設けられたTPS60と、内燃機関制御装置10に
設けられたTPS60のセンサ異常診断部およびその周
辺回路とを説明するための図である。
【図3】第1の出力特性モードを説明するための図であ
る。
【図4】第2の出力特性モードを説明するための図であ
る。
【図5】第1のセンサ異常検出処理モードを説明するた
めのフロー図である。
【図6】第2のセンサ異常検出処理モードを説明するた
めのフロー図である。
【符号の説明】
10…内燃機関制御装置、11…基準電圧、12…切替
部、13…センサ異常診断部、20…APS、21…ア
クセルペダル、30…エアフローセンサ、40…スロッ
トルモータ、50…スロットル弁、60…TPS、61
…第1TPS、62…第2TPS、70…燃料噴射装
置、80…点火装置、90…クランク角センサ、121
a,121b…第2オフセット抵抗、122a、122
b…トランジスタ、123…第1オフセット抵抗
フロントページの続き Fターム(参考) 3G084 BA00 BA05 DA27 DA30 EA03 EA04 EA09 EA11 EB22 EC03 FA07 FA10 FA34 3G301 HA01 JB01 LA03 NB02 NB04 PA01Z PA11Z PE01Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】同一物を測定対象とする複数のセンサから
    の出力値に基づいてセンサ異常の診断を行なうセンサ異
    常診断装置であって、 前記複数のセンサの出力特性を、各々の傾きが異なる第
    1の出力特性モード、および、測定範囲において各々の
    同一測定点での出力値が一致することのない第2の出力
    特性モードのいずれかに切替える切替手段と、異常検出
    手段とを有し、 前記異常検出手段は、 前記第1の出力特性モードにて、前記複数のセンサの出
    力値から求めた測定値の差分が所定値以内であるか否か
    を判断することにより、センサ異常を検出する第1の異
    常検出処理モードと、前記第2の出力特性モードにて、
    前記複数のセンサの出力値の差分が所定値以上であるか
    否かを判断することにより、センサ異常を検出する第2
    の異常検出処理モードと、を有することを特徴とするセ
    ンサ異常診断装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のセンサ異常診断装置であっ
    て、 前記センサは、 一端が接地され且つ他端が電源に接続された抵抗上に、
    出力端子が設けられ、そして、前記出力端子よりの出力
    値が測定対象の変化に応じて変化する可変抵抗として、
    等価回路的に表現され、 前記異常検出手段は、 前記第1の異常検出処理モードにおいて、前記複数のセ
    ンサの出力値から求めた測定値の差分が所定値以内でな
    い場合に、前記電源の出力値変動もしくは接地電位変動
    があるものと判断し、前記第2の異常検出処理モードに
    おいて、前記複数のセンサの出力値の差分が所定値以上
    でない場合に、前記複数のセンサ同士で出力短絡してい
    るものと判断することを特徴とするセンサ異常診断装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載のセンサ異常診断装
    置であって、 前記切替手段は、 前記複数のセンサのうちの少なくとも1つに設けられ
    た、当該センサの出力特性の最小値側を正方向にオフセ
    ットするための第1のオフセット手段と、 前記複数のセンサのうちの少なくとも1つに設けられ
    た、当該センサの出力特性の最大値側を負方向にオフセ
    ットするための第2のオフセット手段と、 前記第1のオフセット手段および/または第2のオフセ
    ット手段によるオフセットをオン・オフするスイッチ手
    段と、を有することを特徴とするセンサ異常診断装置。
  4. 【請求項4】請求項3記載のセンサ異常診断装置であっ
    て、 前記オフセット手段は、抵抗素子であり、 前記スイッチ手段は、前記抵抗素子の両端を短絡・解放
    するように接続されたトランジスタであることを特徴と
    するセンサ異常診断装置。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3または4記載のセンサ異
    常診断装置であって、 前記センサは、自動車のスロットル開度もしくはアクセ
    ル開度に応じた出力値を出力するものであることを特徴
    とするセンサ異常診断装置。
  6. 【請求項6】同一物を測定対象とする複数のセンサから
    の出力値に基づいて、前記センサの異常を検出するセン
    サ異常診断方法であって、 前記複数のセンサの出力特性を、各々の傾きが異なる第
    1の出力特性モードに設定し、前記第1の出力特性モー
    ドにて、前記複数のセンサの出力値から求めた測定値の
    差分が所定値以内であるか否かを判断することにより、
    センサ異常を検出する第1の異常検出ステップと、 前記複数のセンサの出力特性を、測定範囲において各々
    の同一測定点での出力値が一致することのない第2の出
    力特性モードに設定し、前記第2の出力特性モードに
    て、前記複数のセンサの出力値の差分が所定値以上であ
    るか否かを判断することにより、センサ異常を検出する
    第2の異常検出ステップと、を有することを特徴とする
    センサ異常診断方法。
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