JPH03210047A - センサの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセンサの異常診断装置に係り、特に車載用セン
サの特性ずれを検出するのに適したセンサの異常診断装
置に関する。

（従来の技術〕 一般に燃料噴射ＭＷＩＩＪ装置によりコントロールされ
る内燃機関には、ポテンショメータ、水温センサ等をは
じめとする種々のセンサが設けられており、これらの各
センサの出力値に基づき燃料噴射制御が行なわれる構成
とされている。これにより、ｌＩｒ１Ｊ状態に適宜に対
応した燃料噴射を実現することができる。

また、このように燃料噴射制御装置は各種センサの出力
信号に基づき制御動作を行なうため、センサに異常が発
生した場合には、適正な燃料噴射制御を行なうことがで
きなくなってしまう。この異常発生の原因としてコネク
タ接続部における接触抵抗が考えられる。接触抵抗とは
、コネクタのコンタクトやコンタクトビン表面に酸化膜
が発生することにより生ずる抵抗である。この酸化膜に
より接触抵抗が生じるとセンサ特性にずれが生じてしま
い、＊ｒａ状態に対応した適正なセンサ出力を得られな
くなってしまう。

従来、この酸化膜の発生を確認するには、コネクタを外
して目視検査を行なうしか方法がなかったが、コネクタ
を外す時に酸化膜はコンタクト及びコンタクトピンより
剥離してしまい、その検出は困難であった。

このため、コネクタを取り外すことなくセンサの異常を
診断することができるセン勺の異常診断装置が提案され
ている。従来におけるこの種の異常診断装置としては、
例えばトヨタ技術公開集発行番号３３６１　（発行日１
９８９年９月２９日）がある。

同公開集に示された異常診断装置は、スロットルセンサ
の異常診断を行なうものである。この異常診断装置は、
電源電圧を参照電圧とするセンサに基準位置を設定し、
センサが基準位置に達した時にセンサ出力電圧が基準位
置に対応する所定範囲内にあるかどうかを判定し、所定
範囲から外れた出力電圧値であった場合には異常が発生
していると判断する構成とされていた。

（発明が解決しようとする課題） しかるに、上記従来の異常診断装置では、特定の基準位
置のみでしか異常の診断を行なうことができなかったた
め、正確な異常診断を行なおうとした場合、センサを当
該基準位置で安定した状態で停止させておく必要がある
。しかるにスロットル弁の開弁度は常に変化するもので
ある。よって、センサを基準位置に安定して停止させて
おくのは困難であり、正確かつ安定した異常診断を行な
うのは困難であった。

また、基準位置の幅を広くし、センサ位置が若干変化し
ても基準位置にセンサが位置するようにすることにより
、安定した異常診断を行ない得るようにする構成も考え
られるが、基準位置の幅を広げるとその分だけ検出精度
が悪くなり正確な診断ができなくなってしまう。

更に、スロットルセンサのように基準位置を設定し易い
センサについては、上記従来の異常診断装置を適用し得
るが、圧カセンサ、ｌ素センサのように、構造的、コス
ト的に基準位置を設定するのが困難なセンサに対しては
、従来の異常診断装置では対応することができないとい
う課題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、特定の
基準位置を設けることなくセンサの異常検出を行ない得
るセンサの異常診断装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図及び第２図は本発明の原理図である。

上記の課題を解決するために本発明では、第１図に示す
ように、 電源電圧を参照電圧とするセンサ（１）と、上記電源電
圧に接続されたプルアップ抵抗（２）と、 このプルアップ抵抗（２）の抵抗値を可変させることに
より、上記センサ（１）に流し込む電流値を変化させる
可変手段（３）と、 この可変手段（３）により上記センサ（１）に流し込む
電流値を変化させた時のセンサ（１）の出力電圧値の変
化量を検出し、記憶手段（４）に格納してある正常時に
おける出力電圧値の変化量に比べて、上記検出された変
化量が大きい時には、センサ（１）に異常があると診断
する異常診断手段（５）と、 によりセンサの異常診断装置を構成したことを特徴とす
るものである。

また、第２図（第１図に示した構成と同一構成について
は同一符号を附す）に示されるように、電源電圧を参照
電圧とするセンサ（１）と、グランドに接続されたプル
ダウン抵抗（６）と、このプルダウン抵抗（６）の抵抗
値を可変させることにより、上記センサ（１）から流し
出す電流値を変化させる可変手段（３１）と、この可変
手段（３）により上記センサ（１）から流し出すｉｉ電
流値変化させた時のセンサ（１）の出力電圧値の変化量
を検出し、記憶手段（４）に格納してある正常時におけ
る出力電圧値の変化量に比べて、上記検出された変化量
が大きい時には、センサ（１）に異常があると診断する
異常診断手段（５）と、 によりセンサの異常診断装置を構成してもよい。

（作用） 上記構成とされたセンサの異常診断装置では、プルアッ
プ抵抗（２）又はプルダウン抵抗（６）の抵抗値を可変
手段（３）を用いて可変することにより、センサ（１）
に対し値の異なった２種の電流を流すことができる。セ
ンｖ（１）に例えばコネクタ接触抵抗等の異常が発生し
ている時には、センサ（１）の内部抵抗にコネクタ接触
抵抗を加えた値に対応する出力電圧値（電圧降下）が発
生する。よって、この出力電圧値を、予め求めておいた
センサ（１）が正常状態に生じる出力電圧値と比べるこ
とにより、センサ（１）に異常が発生しているか否かを
診断することができる。

また、異なる値の電流をセンサ（１）に流し、夫々で出
力される出力電圧値の差を求め、この出力電圧値の変化
量に基づき異常診断を行なっているため、診断に際し、
特に基準位置を設定する必要がなくなる。このため、基
準位置を設定するのが困難なセンサに対しても異常診断
を行なうことが可能となる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面と共に説明する。第３
図は本発明の一実施例である内燃機関に設けられている
センサの異常診断装置を示している。尚、本実施例では
、異常診断装置をスロットルポジションセンサ１０（以
下、ポジションセンサという）の異常診断に適用した場
合について述べる。

ポジションセンサ１０はスロットルバルブの開度を検出
するセンサであり、スロットルシャフトと機械的に結合
されている。このポジションセンサ１０は可変抵抗器を
内蔵しており、スロットルシャフトの回転変位に対応し
て内部抵抗Ｒ１の値が変化するよう構成されている。よ
って、電源電圧Ｖｃを参照電圧とし内部抵抗Ｒ１による
電圧降下を出力電圧Ｖｏｕｔとして測定することにより
スロットルバルブの開弁度を測定することができる。

上記ポジションセンサ１０はコネクタ１１を介してエン
ジンコントロールユニット１２（以下、ＥＣＵという）
に接続されている。尚、コネクタ１１にはコネクタ接続
抵抗Ｒ２が発生しているものとして、以下の説明を行な
う。

ＥＣＵ１２は、マイクロプロセッシングユニツ１−　（
ＭＰＬＪ）１３、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１４、
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１５、入力ボート１
６．１７、出力ボート１８．１９及びこれらを接続する
データバスやコントロールバス等のバス２０等を設けて
なる。入力ポート１６には、イグニッションスイッチ２
１．アイドルスイッチ２２、車速センサ２３．ニュート
ラルスイッチ２４が接続されており、また出力ポート１
８には駆動回路２５を介して警告ランプ２６が接続され
ている。

本発明の特徴となる異常診断装置は、ＥＣＵ１２内に設
けられたプルアップ抵抗Ｒ３、Ｒ４、スイッチング用の
トランジスタＴｒ、及びソフトウェアで構成された異常
診断手段とにより構成される。また、プルアップ抵抗Ｒ
３はトランジスタＴｒがオンされることより、ポジショ
ンセンサ１０の内部抵抗Ｒ＋、コネクタ接触抵抗Ｒ２に
並列に接続されるよう構成されている。従って、トラン
ジスタＴ「の動作によりプルアップ抵抗値をのトランジ
スタＴ「は駆動回路２７を介して出力ポート１９に接続
されており、ＭＰＵ１３の指示に基づきオン、オフ動作
を行なう。また、出力電圧ＶＯｕｔはアナログ−デジタ
ル変換器２８（以下、Ａ／Ｄ変換器という）にてデジタ
ルの出力信号に変換された上で入力ボート１７に供給さ
れる。尚、プルアップ抵抗Ｒ３と並列に接続された抵抗
Ｒ４は、コネクタ１１が外れてしまったり、断線が発生
した場合のような短絡による異常を検出するためのプル
アップ抵抗である。また、プルアップ抵抗Ｒ３、Ｒ４は
ポジションセンサ１０の内部抵抗Ｒ１に比較して大なる
抵抗値となるよう設定されている。

続いて、上記のハードウェア構成を有する異常診断装置
の動作について説明する。第４図は本発明の第１実施例
である異常診断装置の動作を示すフローチャートである
。本ルーチンが起動されると、先ずステップ１００にお
いてトランジスタＴｒがオフとされ、初期状態が設定さ
れる。続いてＭＰＵはステップ１１０においてイグニッ
ションスイッチ２１がオ゛ンされているかどうかを判断
し、オンされている場合にはステップ１２０にてスター
タ電圧（ＳＴＡ）が供給されていないかどうかを判断す
る。ステップ１２０で供給されていないと判断されると
処理はステップ１３０に進みアイドルスイッチ２２がオ
ンされているかどうかを判断する。

上記ステップ１１０〜１３０の各判断子において肯定判
断がされると、ステップ１４０においてトランジスタＴ
「がオンされる。ステップ１１０〜１３０の各判断子で
肯定判断された状態は、内ｍｍ関が停止状態にあり、か
つスロットルバルブが閉弁した位置にある状態である。

これは、ポジションセンサ１０の出力値が変化している
時、換言すれば、内燃機関が起動している状態やスロッ
トルバルブが変位している状態では誤まった診断を行な
う虞れがあるため、内燃機関が安定している時を選定し
て異常診断を行なうようにしているためである。

一方、トランジスタＴｒがオフされている状態でもポジ
ションセンサ１０には電源電圧Ｖｃが印加されており、
出力電圧Ｖｏｕｔに基づく出力信号は常時ＭＰＵ１３に
供給されている。尚、このプルアップ抵抗Ｒ３が接続さ
れていない状態（Ｔｒがオフの状態）における出力電圧
ｖｏｕｔの出力電圧値をＶｌとする。前記したように、
本実施例では、コネクタ１１にはコネクタ接触抵抗Ｒ２
が生じているものとしているため、この出力電圧値ｖ１
はコネクタ接触抵抗Ｒ２による電圧降下も反映されてい
る。

ステップ１４０でトランジスタ゛［「がオンされるとプ
ルアップ抵抗Ｒ３は内部抵抗Ｒ＋、コネクタ接触抵抗Ｒ
２に並列に接続され、これにより回路を流れる電流の電
流値はプルアップ抵抗Ｒ３が接続されていない状態の電
流値に対し変化する。また、電流値が変化することによ
り出力電圧ｙｏｕｔも変化するが、変化後の出力電圧■
Ｏｕｔの値を出力電圧値をｖ２とする。

続くステップ１５０では、プルアップ抵抗Ｒ３が接続さ
れる前の出力電圧値■１から接続後の出力電圧値Ｖ２を
減算しセンサ出力変化量Ｗを演算する（Ｗ＝Ｖ＋　　Ｖ
２）。

またステップ１６０ではステップ１５０で求められたセ
ンサ出力変化値Ｗを、予めＲＯＭ１４内に格納していた
正常時センサ出力変化量Ｍ（以下、単に正常値という）
と比較する。ここで正常値Ｍとは、コネクタ接触抵抗等
の異常が生じていないポジションセンサ及びコネクタを
用いてセンサ出力変化量を求めた値である。この正常値
Ｍに対してセンサ出力変化量Ｗが異常に大きい場合には
、ポジションセンサ１０の内部抵抗Ｒ１の他にコネクタ
接触抵抗等の何らかの抵抗が回路に発生していることを
示しており、よってセンサ出力変化ｍＷを正常ＩｔｉＭ
と比較することによりポジションセンサ１０の異常診断
を行なうことができる。

すなわち本願構成のように異なる電流値の電流を流し、
各出力電圧値Ｖ＋　、Ｖ２を求めた上で、その相対値で
ある変化量Ｗに基づき異常診断を行なうことにより、内
部抵抗Ｒ１の値に拘らず異常診断を行なうことができ、
かつＲＯＭ１４内にはひとつの正常値を記憶させておけ
ば良い。よって、ＲＯＭ１４内の構成の簡単化を図るこ
とができると共に、あらゆるセンサに対して本異常診断
装置を適用することができる。

第４図に戻って説明する。ステップ１６０でセンサ出力
変化量Ｗが正常値Ｍに対して異常に大きな値であると判
断された場合には、ステップ１１０でこの異常が検出さ
れた回数が所定の回数Ｎ回目であるかどうかを判断する
。そして、Ｎ回目である場合にはステップ１８０にて警
告ランプ２６を点燈させる。これにより、異常診断装置
の使用者はポジションセンサ１０に異常が発生すること
を知ることができる。尚、ステップ１７０で異常の診断
が所定回数Ｎ以上となるまで警告ランプ２６を点燈させ
ない構成としたのは、外乱等の本来的な異常と異なる原
因によりＷ＞Ｍとなる場合も考えられるためであり、こ
のステップ１７０の処理により誤診断の発生を防止して
いる。

上記した処理において、ステップ１１０〜１３０で否定
判断がされた場合には、内燃機関が異常診断を行なうの
に適した状態ではないとして処理を終了し、またステッ
プ１６０で否定診断がされた場合には、ポジションセン
サ１０に異常がないとして処理を終了し、更にステップ
１７０で否定判断がされると誤診断の虞れがあるとして
、ステップ１９０で異常検出回数ｎをインクリメントし
た上で処理を終了する。

第５図は本発明の第２実施例である異常診断装置の動作
を示すフローチャートである。尚、フローチャートに示
される動作は、第１実施例の動作に対して異常診断を行
なうタイミングの設定が異なるのみであるため、第４図
と同一処理を行なうステップには第４図に附したのと同
じステップ数を示し、その説明を省略する。

第２実施例は、アイドルスピードコントロールシステム
（以下、ＩＳＯという）を設けている内燃機関に適用し
得るものである。すなわち、ｌＳＣを有する内燃ｌｌ閏
では、イグニッションスイッチ２１がオフされ機関が停
止しても、アイドルスピードコントロールパルプ ャライズするためにＥＣＵ１２は作動しているため、こ
の間を利用して異常診断を行なうように構成したもので
ある。

このため、ステップ２１０ではイグニッションスイッチ
２１がオン状態からオフ状態となったかどうかを判断し
ている。ステップ２１０において肯定判断がされた場合
でも、アクセル動作によりスロットルシャフトが変位す
る場合が考えられるため、ステップ２２０においてアイ
ドルスイッチ２２がオンされているかどうかを更に判断
している。ステップ２１０，　　２２０で共に肯定判断
がされると、ＭＰＬＪ１３は内燃ｍｍが異常診断に適し
た状態であると判断し、ステップ１４０以降の異常診断
動作を実施する。尚、ステップ２１０，　　２２０で否
定判断がされた場合には、内燃機関は異常診断に適さな
い状態であるとして処理を終了する。

第６図は本発明の第３実施例である異常診断装置の動作
を示すフローチャートである。本実施例も第１実施と異
常診断を行なうタイミングが異なるのみであるため、第
４図に示した処理と同・−処理については同一のステッ
プ数を附してその説明を省略する。

第３実施例はオートマチックトランスミッションを設け
た内燃ｍ閏に適用し得るものである。このため、ステッ
プ１３０で車速（ＳＰＤ）が０であるかどうかを判断し
、ＳＰＤ＝Ｏであると判断されるとステップ３２０でア
イドルスイッチ２２がオンとなっているかどうかが判断
される。アイドルスイッチ２２がオンであると判断され
ると、続くステップ３３０でニュートラルスイ２４がオ
ンであるかどうかが判断され、オンであると判断される
と、機関は定常状態であると判断されステップ１４０以
下の異常診断動作が実行される。尚、ステップ３１０〜
３３０で否定判断がされると、ＭＰＬＪ１３は内燃機関
が異常診断に適さない状態であるとして処理を終了する
。

尚、上記した実施例ではプルアップ抵抗Ｒ３をトランジ
スタＴｒにより接続，接続解除することにより電流値を
変化させる構成としたが、これに限るもではなく、第７
図に示すようにプルダウン抵抗Ｒ５を出力電圧ｖＯｕｔ
とグランド間に配設した構成としても良い。この構成と
した場合にも、内部抵抗Ｒ１及びコネクタ接触抵抗Ｒ２
に異なる値の電流を流すことができ、上記した実施例と
同様に異常判断を行なうことができる。

また、上記した実施例では異常診断装置をポジションセ
ンサ１０の異常診断するのに用いた構成を示したが、こ
れに限られるものではなく、本願に係る異常診断装置は
各種のセンサに広く適用し得ることは、上述してきた説
明より明らかであろう。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、従来のように基準位置を
設けることなくコネクタ接触抵抗増大等のセンサの特性
ｆれによる異常診断を行なうことができるため、検出精
度の向上を図ることができると共に、各種センサに対し
異常診断装置を適用することができる等の特長を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の原理図、第３図は本発明の
一実施例である異常診断装置の構成図、第４図は本発明
の第１実施例である異常診断装置の動作を示すノロ−チ
ャート、第５図は本発明の第２実施例である異常診断装
置の動作を示すフローチャート、第６図は本発明の第３
実施例である異常診断装置の動作を示すフローチャート
、第７図はプルダウン抵抗を用いてなる異常診断装置を
示す構成図である。 Ｒ１・・・内部抵抗、Ｒ２・・・コネクタ接触抵抗、Ｒ
３・・・プルアップ抵抗、Ｒ５・・・プルダウン抵抗、
１０・・・ポジションセンサ、１１・・・コネクタ、１
２・・・ＥＣＵ　（エンジンコントロールユニット）、
２６・・・警告ランプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源電圧を参照電圧とするセンサと、該電源電圧
   に接続されたプルアップ抵抗と、該プルアップ抵抗の抵
   抗値を可変させることにより、該センサに流し込む電流
   値を変化させる可変手段と、 該可変手段により該センサに流し込む電流値を変化させ
   た時の該センサの出力電圧値の変化量を検出し、記憶手
   段に格納してある正常時における出力電圧値の変化量に
   比べて、上記検出された変化量が大きい時には、該セン
   サに異常があると診断する異常診断手段と、により構成
   されるセンサの異常診断装置。
2. （２）電源電圧を参照電圧とするセンサと、グランドに
   接続されたプルダウン抵抗と、 該プルダウン抵抗の抵抗値を可変させることにより、該
   センサから流し出す電流値を変化させる可変手段と、 該可変手段により該センサから流し出す電流値を変化さ
   せた時の該センサの出力電圧値の変化量を検出し、記憶
   手段に格納してある正常時における出力電圧値の変化量
   に比べて、上記検出された変化量が大きい時には、該セ
   ンサに異常があると診断する異常診断手段と、 により構成されるセンサの異常診断装置。