JPH1131011A - 電子制御システムの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】部品の個体バラツキ等があっても高精度に故障
を検出でき、またシステムの故障箇所を特定できるよう
にした電子制御システムの故障検出装置を提供するこ
と。 【解決手段】ＣＰＵ１０では、比較１により、センサ20
の信号とセンサ30信号を比較し、センサの故障を高精度
に診断する。比較２では、センサ正常時に、演算１の処
理後のデータを比較する。比較３では、演算２の処理後
のデータを比較する。比較部４では、演算３の処理後の
データを比較する。従って、各ステップ終了毎にデータ
を比較する構成としたので、故障箇所を確実に特定でき
ると共に、比較判定値（診断基準値）の設定を比較的容
易にすることができ、以って故障診断精度を向上させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン制御等に
用いられる電子制御システムの故障検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン制御をコンピュータ（以下、Ｃ
ＰＵとも言う）で行う電子制御システムにおいて、シス
テム（各センサ類、ＣＰＵ、各アクチュエータ類）のど
こかに故障が発生した場合には、その対策が望まれる。
そこで、従来は、例えば、２つのプロセッサを有するコ
ンピュータシステムにお互いのプロセッサを監視するも
のがある（特開昭６３−１８３２０４号等参照）。ま
た、図４に示すように、電子制御システムを二重系とし
て、即ち、同種類のセンサを２つ設け（センサ２０、３
０）、経路Ａと経路Ｂとで別々に得られる最終パラメー
タ（ＣＰＵ内の演算３の終了後のデータ）の比較を行
い、経路Ａの最終パラメータと、経路Ｂの最終パラメー
タと、の間に、所定以上の偏差があるときに、システム
に異常があると診断し、システムをフェールセーフへ移
行させ、運転者等が予測できない車両挙動の発生等を回
避するようにしたものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の故障診断方法では、最終パラメータの比較を行う構
成であるため、経路Ａで得られる最終パラメータと経路
Ｂで得られる最終パラメータとの間に所定以上の偏差が
あるか否かの基準となる比較判定値（診断基準値）は、
システム内の全部品についてのバラツキ（センサ、ＣＰ
Ｕ内部部品などの製造バラツキなど）を全て見積もって
（考慮して）設定する必要があるため、比較判定値（診
断基準値）を高精度に設定できないという惧れがある。
また、全部品のバラツキを積み上げていくと比較判定値
（診断基準値）を大きめの値に設定せざるを得なくなる
から、結局、故障による偏差なのか、製造バラツキによ
る偏差なのか、を良好に区別することができなくなる惧
れがある。

【０００４】なお、例えば製造バラツキを精密に管理し
て故障診断を行えるようになったとしても、従来の故障
診断方法では、システムのどの部位、部品に故障がある
のかを特定できなかったため、故障箇所を見つけるのに
時間がかかり修理等に必要以上の時間がかかってしま
う、或いは全部品を交換しなければならないため必要以
上にコストがかかってしまうと言った惧れがあった。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みなされたもの
で、部品の個体バラツキ等があっても高精度にシステム
の故障を検出できるようにした電子制御システムの故障
検出装置を提供することを目的とする。また、システム
の故障箇所を特定できるようにした電子制御システムの
故障検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の発明では、一例としての図１に示すように、検出対
象の物理量を検出するセンサの検出信号に対して演算処
理を行う一の経路と、前記センサとは別個に備えられた
同種のセンサの検出信号に対して前記演算処理と同様の
演算処理を行わせる他の経路と、を含んで構成された電
子制御システムの故障検出装置であって、前記演算処理
をいくつかのステップに分け、各ステップ終了毎に前記
一の経路と前記他の経路の処理結果を比較することで、
各ステップ毎の故障検出を行うように構成した。

【０００７】かかる構成とすれば、二重系の電子制御シ
ステムの故障診断装置において、演算処理をいくつかの
ステップに分け、演算処理の各ステップ終了毎に経路間
の処理結果を比較するので、故障箇所を特定できると共
に、比較判定値（診断基準値）の設定を比較的容易にす
ることができ、以って故障診断精度を向上させることが
できる。

【０００８】また、故障箇所を見つけるのに時間がかか
り修理等に必要以上の時間がかかってしまう、或いは全
部品を交換しなければならないため必要以上にコストが
かかってしまうと言った惧れを抑制することができる。
請求項２に記載の発明では、一例としての図２に示すよ
うに、検出対象の物理量を検出するセンサの検出信号に
対して演算処理を行う一の経路と、前記センサから分岐
して入力された検出信号に対して前記演算処理と同様の
演算処理を行わせる他の経路と、を含んで構成された電
子制御システムの故障検出装置であって、前記演算処理
終了後に、前記一の経路と前記他の経路の処理結果を比
較することで、故障検出を行うように構成した。

【０００９】かかる構成によれば、センサの個体バラツ
キ（各部品のなかでもセンサのバラツキが最も大きい）
を考慮しなくても良いので、比較判定値（診断基準値）
の設定を容易にすることができ、以って故障診断精度を
向上させることができる。請求項３に記載の発明では、
一例としての図３に示すように、検出対象の物理量を検
出するセンサの検出信号に対して演算処理を行う一の経
路と、前記センサから分岐して入力された検出信号に対
して前記演算処理と同様の演算処理を行わせる他の経路
と、を含んで構成された電子制御システムの故障検出装
置であって、前記演算処理をいくつかのステップに分
け、各ステップ終了毎に前記一の経路と前記他の経路の
処理結果を比較することで、各ステップ毎の故障検出を
行うように構成した。

【００１０】かかる構成によれば、二重系の電子制御シ
ステムの故障診断装置において、センサの個体バラツキ
を考慮しなくて済むので、比較判定値（診断基準値）の
設定を容易にすることができ、かつ、演算処理をいくつ
かのステップに分け、演算処理の各ステップ終了毎に経
路間の処理結果を比較するので、故障箇所を特定でき
る。従って、故障診断精度を一層向上させることができ
る。

【００１１】また、故障箇所を見つけるのに時間がかか
り修理等に必要以上の時間がかかってしまう、或いは全
部品を交換しなければならないため必要以上にコストが
かかってしまうと言った惧れを抑制することができる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、二重系
の電子制御システムの故障診断装置において、演算処理
をいくつかのステップに分け、演算処理の各ステップ終
了毎に経路間の処理結果を比較するので、故障箇所を特
定できると共に、比較判定値（診断基準値）の設定を比
較的容易にすることができ、以って故障診断精度を向上
させることができる。また、故障箇所を見つけるのに時
間がかかり修理等に必要以上の時間がかかってしまう、
或いは全部品を交換しなければならないため必要以上に
コストがかかってしまうと言った惧れを抑制することが
できる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、センサの
個体バラツキ（各部品のなかでもセンサのバラツキが最
も大きい）を考慮しなくても良いので、比較判定値（診
断基準値）の設定を容易にすることができ、以って故障
診断精度を向上させることができる。請求項３に記載の
発明によれば、二重系の電子制御システムの故障診断装
置において、センサの個体バラツキを考慮しなくて済む
ので、比較判定値（診断基準値）の設定を容易にするこ
とができ、かつ、演算処理をいくつかのステップに分
け、演算処理の各ステップ終了毎に経路間の処理結果を
比較するので、故障箇所を特定することができ、以って
故障診断精度を一層向上させることができる。

【００１４】また、故障箇所を見つけるのに時間がかか
り修理等に必要以上の時間がかかってしまう、或いは全
部品を交換しなければならないため必要以上にコストが
かかってしまうと言った惧れを抑制することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、添付
の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態にかかる電子制御システムの故障検出装置の構成
を示す図である。図１に示すように、ＲＯＭ、ＲＡＭ、
入出力インターフェース等を含んで構成されるＣＰＵ１
０には、センサ２０からの信号が、経路Ａを介して入力
されている。なお、センサ２０は、例えば、スロットル
弁の開度を電気信号として検出するスロットル開度セン
サ、アクセルの操作量を電気信号として検出するアクセ
ル開度センサ、エンジンのクランク軸の回転角度を電気
信号として検出するクランク角センサ、エンジンの吸入
空気流量を電気信号として検出するエアフローメータ、
エンジンの冷却水温を電気信号として検出する水温セン
サ、車速を電気信号として検出する車速センサその他の
各種センサとすることができるものである。

【００１６】また、センサ２０と同種類のセンサであっ
て、センサ２０とは別に設けられたセンサ３０からの信
号が、経路Ｂを介して、ＣＰＵ１０に入力されている。
ところで、ＣＰＵ１０は、例えばエンジンの電子制御シ
ステムの制御に用いられ、アクチュエータ４０（例え
ば、燃料噴射弁、点火栓、電制スロットル弁、スワール
制御弁、ＥＧＲ弁、パージ制御弁、可変バルブタイミン
グ機構などの各種アクチュエータ）を、センサからの信
号等に基づき制御するようになっている。但し、ＣＰＵ
１０は、エンジンの電子制御システムに用いられるもの
に限られず、例えば自動変速機の変速制御に用いられる
ＣＰＵであっても構わない。

【００１７】ところで、ＣＰＵ１０の内部では、例え
ば、前記センサ２０、３０から入力された夫々の信号に
対して、演算処理部１、演算処理部２、演算処理部３を
介して各種演算処理を施すようにして、最終パラメータ
を得る二重系の（経路Ａと経路Ｂとを有する）システム
構成となっている。ここで、本実施形態にかかるＣＰＵ
１０では、以下に説明するような構成としたことで、電
子制御システム内の部品（センサ、ＣＰＵ内部部品な
ど）の製品バラツキ等の個体バラツキがあっても高精度
に電子制御システムの故障を検出できるようになってい
る。また、電子制御システムの故障箇所を特定できるよ
うになっている。

【００１８】つまり、本実施形態にかかるＣＰＵ１０に
は、演算処理（センサ信号入力処理も含む）をいくつか
のステップに分けて、各ステップ終了毎に、故障検出を
行うことができるように比較部１〜４が設けられてい
る。即ち、本実施形態にかかるＣＰＵ１０には、センサ
２０からの入力信号である経路Ａ側のデータと、センサ
３０からの入力信号である経路Ｂ側のデータと、比較す
る比較部１（図１では、比較１と略記してある。以下、
比較部２、３、４について同様。）が備えられている。

【００１９】また、演算処理部１（図１では、演算１と
略記してある。以下、演算処理部２、３について同
様。）における演算処理後の経路Ａ側のデータと、演算
処理部１における演算処理後の経路Ｂ側のデータと、比
較する比較部２が備えられている。更に、演算処理部２
における演算処理後の経路Ａ側のデータと、演算処理部
２における演算処理後の経路Ｂ側のデータと、比較する
比較部３が備えられている。

【００２０】加えて、演算処理部３における演算処理後
の経路Ａ側のデータと、演算処理部３における演算処理
後の経路Ｂ側のデータと、比較する比較部４が備えられ
ている。従って、本実施形態におけるＣＰＵ１０では、
まず、比較部１により、センサ２０からの信号と、セン
サ３０からの信号と、が比較され、これにより、センサ
の故障を高精度に診断できることとなる。ところで、セ
ンサ２０からの信号と、センサ３０からの信号と、の比
較結果（偏差など）により故障と診断された場合は、以
降の比較部２〜４における比較結果は信頼できないの
で、比較部２〜４の診断結果は採用しないようにする。
なお、比較部１による比較判定値（診断基準値）は、セ
ンサの個体バラツキだけを考慮するだけで良いので、そ
の設定は容易であり、かつ、センサの故障を高精度に診
断できることとなる。

【００２１】比較部２では、センサ正常時に、演算処理
部１における演算処理後のデータが比較されるので、こ
れにより、演算処理部１の故障を高精度に診断できるこ
ととなる。なお、比較部２による比較判定値（診断基準
値）は、センサと演算処理部１の個体バラツキを考慮す
れば良いので、その設定は比較的容易であり、かつ、演
算処理部１の故障を高精度に診断できることとなる。と
ころで、比較部２による比較結果（偏差など）により故
障と診断された場合は、以降の比較部３、４における比
較結果は信頼できないので、比較部３、４の診断結果は
採用しないようにする。

【００２２】比較部３では、センサや演算処理部１が正
常な場合に、演算処理部２における演算処理後のデータ
が比較されるので、これにより、演算処理部２の故障を
高精度に診断できることとなる。なお、比較部３による
比較判定値（診断基準値）は、センサと演算処理部１と
演算処理部２の個体バラツキを考慮すれば良いので、そ
の設定は比較的容易であり、演算処理部１の故障を比較
的高精度に診断できることとなる。ところで、比較部３
による比較結果（偏差など）により故障と診断された場
合は、以降の比較部４における比較結果は信頼できない
ので、比較部４の診断結果は採用しないようにする。

【００２３】比較部４では、センサや演算処理部１、２
が正常な場合に、演算処理部３における演算処理後のデ
ータが比較されるので、これにより、演算処理部３の故
障を高精度に診断できることとなる。このように、本実
施形態によれば、二重系かつ冗長系｛複数のステップ
（例えば演算処理部１〜３）を有する系｝のシステムで
ある場合に、各ステップ終了毎にデータを比較する構成
としたので、故障箇所を特定できると共に、比較判定値
（診断基準値）の設定を比較的容易にすることができ、
以って故障診断精度を向上させることができる。

【００２４】また、故障箇所を見つけるのに時間がかか
り修理等に必要以上の時間がかかってしまう、或いは全
部品を交換しなければならないため必要以上にコストが
かかってしまうと言った惧れを抑制することができる。
なお、本実施形態では、比較部２、３を設けて説明した
が、比較部２、３のうち何れかを或いは両者を省略した
構成とすることもできるものである。

【００２５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態では、図２に示すように、第１
の実施形態におけるセンサ３０が備えられておらず、セ
ンサ２０のみが備えられており、第１の実施形態のよう
な完全な二重系システムとはなっていない。そして、Ｃ
ＰＵ１０には、第１の実施形態と同様に、センサ２０
（なお、センサ２０は、第１の実施形態と同様のもので
あってよい）からの信号が、経路Ａを介して入力されて
いる。

【００２６】なお、センサ２０からの信号は、経路Ａの
演算処理部１の手前で経路Ａから分岐された経路Ｃ側へ
も入力されるようになっている。ところで、ＣＰＵ１０
の内部には、経路Ａ、経路Ｃの夫々に対して、演算処理
部１、演算処理部２、演算処理部３が介装されるように
なっており、各経路毎に最終パラメータを得るシステム
構成となっている。

【００２７】そして、第２の実施形態におけるＣＰＵ１
０には、演算処理部１〜演算処理部３による演算処理後
の最終パラメータのみを比較する比較部４’（図２で
は、比較４’と略記してある。）のみが設けられてい
る。他の構成（アクチュエータ等）については、第１の
実施形態と同様であるので説明を省略する。かかる構成
を備えた第２の実施形態では、センサ２０の故障は、他
の手段に依り診断することになるが、第１の実施形態や
従来のように、センサ２０とセンサ３０との間の個体バ
ラツキ（各部品のなかでもセンサのバラツキが最も大き
い）を考慮しなくても良いので、第１の実施形態や従来
に対して、比較部４’における（即ち最終パラメータに
関する）故障診断精度を向上させることができる。

【００２８】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。第３の実施形態では、図３に示すように、第２
の実施形態と同様、センサ３０が備えられておらず、セ
ンサ２０のみが備えられており、第１の実施形態のよう
な完全な二重系システムとはなっていない。そして、Ｃ
ＰＵ１０には、第１の実施形態と同様に、センサ２０
（なお、センサ２０は、第１の実施形態と同様のもので
あってよい）からの信号が、経路Ａを介して入力されて
いる。

【００２９】なお、センサ２０からの信号は、第２の実
施形態と同様、経路Ａの演算処理部１の手前で経路Ａか
ら分岐された経路Ｃ側へも入力されるようになってい
る。ところで、ＣＰＵ１０の内部には、経路Ａ、経路Ｃ
の夫々に対して、演算処理部１、演算処理部２、演算処
理部３が介装されるようになっており、各経路毎に最終
パラメータを得るシステム構成となっている。

【００３０】なお、第３の実施形態にかかるＣＰＵ１０
には、演算処理をいくつかのステップに分けて、各ステ
ップ終了毎に、故障検出を行うことができるように比較
部１’〜３’が設けられている。具体的には、第３の実
施形態におけるＣＰＵ１０には、演算処理部１における
演算処理後の経路Ａ側のデータと、演算処理部１におけ
る演算処理後の経路Ｃ側のデータと、比較する比較部
１’（図３では、比較１’と略記してある。以下、比較
部２’、３’について同様。）が備えられている。

【００３１】更に、演算処理部２における演算処理後の
経路Ａ側のデータと、演算処理部２における演算処理後
の経路Ｃ側のデータと、比較する比較部２’が備えられ
ている。加えて、演算処理部３における演算処理後の経
路Ａ側のデータと、演算処理部３における演算処理後の
経路Ｃ側のデータと、比較する比較部３’が備えられて
いる。

【００３２】従って、第３の実施形態におけるＣＰＵ１
０では、まず、比較部１’により、演算処理部１におけ
る演算処理後のデータが比較されるので、これにより、
演算処理部１の故障を高精度に診断できることとなる。
なお、本実施形態では、センサ２０の信号を分岐して入
力しているので、比較部２’による比較判定値（診断基
準値）は、センサの個体バラツキを考慮しなくて良いの
で、その設定は容易であり、演算処理部１の故障を高精
度に診断できることとなる。ところで、比較部１’によ
る比較結果（偏差など）により故障と診断された場合
は、以降の比較部２’、３’における比較結果は信頼で
きないので、比較部２’、３’の診断結果は採用しない
ようにする。

【００３３】比較部２’では、演算処理部１が正常な場
合に、演算処理部２における演算処理後のデータが比較
されるので、これにより、演算処理部２の故障を高精度
に診断できることとなる。なお、比較部２’による比較
判定値（診断基準値）は、センサの個体バラツキを考慮
しなくて良いので、その設定は比較的容易であり、演算
処理部２の故障を比較的高精度に診断できることとな
る。ところで、比較部２’による比較結果（偏差など）
により故障と診断された場合は、以降の比較部３’にお
ける比較結果は信頼できないので、比較部３’の診断結
果は採用しないようにする。

【００３４】比較部３’では、演算処理部１〜２が正常
な場合に、演算処理部３における演算処理後のデータが
比較されるので、これにより、演算処理部３の故障を高
精度に診断できることとなる。なお、比較部３’による
比較判定値（診断基準値）は、センサの個体バラツキを
考慮しなくて良いので、その設定は比較的容易であり、
演算処理部３の故障を比較的高精度に診断できることと
なる。

【００３５】このように、本実施形態によれば、二重系
かつ冗長系｛複数のステップ（例えば演算処理部）を有
する系）のシステムである場合に、センサの個体バラツ
キを考慮しなくて済み、かつ、各ステップ終了毎にデー
タを比較する構成としたので、故障箇所を特定できると
共に、比較判定値（診断基準値）の設定を容易にするこ
とができ、以って故障診断精度を向上させることができ
る。

【００３６】また、故障箇所を見つけるのに時間がかか
り修理等に必要以上の時間がかかってしまう、或いは全
部品を交換しなければならないため必要以上にコストが
かかってしまうと言った惧れを抑制することができる。
なお、本実施形態では、比較部１’、２’を設けて説明
したが、比較部１’、２’のうち何れかを省略した構成
とすることもできるものである。

【００３７】ところで、上記各実施形態で説明した電子
制御システムの故障診断は、エンジンの電子制御システ
ムに使用される場合に限られず、その他の一般的な電子
制御システムに使用できるものである。また、演算処理
部（ＣＰＵ内の処理ステップ）の個数は、上記各実施形
態において説明した個数に限られるものではなく、少な
くとも２つの何らかの処理ステップがあれば本発明を適
用できるものである。また、二重系システムに限らず、
複数の経路を有するシステムにも、同様に、本発明を適
用することができるものである。更に、上記各実施形態
では、アクチュエータを備える構成として説明したが、
本発明は、これに限定されるものではなく、演算処理結
果だけを出力（表示など）するようなシステムにも適用
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる構成を示すブロ
ック図。

【図２】本発明の第２実施形態にかかる構成を示すブロ
ック図。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる構成を示すブロ
ック図。

【図４】従来の電子制御システムの故障検出装置。

【符号の説明】

１０ ＣＰＵ（コンピュータ） ２０ センサ ３０ センサ ４０ アクチュエータ Ａ 経路 Ｂ 経路 Ｃ 経路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出対象の物理量を検出するセンサの検出
   信号に対して演算処理を行う一の経路と、 前記センサとは別個に備えられた同種のセンサの検出信
   号に対して前記演算処理と同様の演算処理を行わせる他
   の経路と、 を含んで構成された電子制御システムの故障検出装置で
   あって、 前記演算処理をいくつかのステップに分け、各ステップ
   終了毎に前記一の経路と前記他の経路の処理結果を比較
   することで、各ステップ毎の故障検出を行うようにした
   ことを特徴とする電子制御システムの故障検出装置。
2. 【請求項２】検出対象の物理量を検出するセンサの検出
   信号に対して演算処理を行う一の経路と、 前記センサから分岐して入力された検出信号に対して前
   記演算処理と同様の演算処理を行わせる他の経路と、 を含んで構成された電子制御システムの故障検出装置で
   あって、 前記演算処理終了後に、前記一の経路と前記他の経路の
   処理結果を比較することで、故障検出を行うようにした
   ことを特徴とする電子制御システムの故障検出装置。
3. 【請求項３】検出対象の物理量を検出するセンサの検出
   信号に対して演算処理を行う一の経路と、 前記センサから分岐して入力された検出信号に対して前
   記演算処理と同様の演算処理を行わせる他の経路と、 を含んで構成された電子制御システムの故障検出装置で
   あって、 前記演算処理をいくつかのステップに分け、各ステップ
   終了毎に前記一の経路と前記他の経路の処理結果を比較
   することで、各ステップ毎の故障検出を行うようにした
   ことを特徴とする電子制御システムの故障検出装置。