JPS6238855A - パルス出力型センサの異常検出装置 - 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〕 本発明はパルス出力型センサの異常検出装置に関し、特
にエンジンの吸入空気量の検出値をパルス出力する空気
量センサが正常に作動しているか否かを判定する異常検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジンを電子制御するためには、エンジンの運転状態
を正確に把握するセンサ、計算に必要なプログラムおよ
びデータを記憶するメモリ、これらの情報を使ってエン
ジンを制御する最適条件を演算するコンピュータ、およ
びエンジンを直接操作するアクチュエータが必要である
。

このうちセンサはエンジン自体の状態はもちろんのこと
、エンジンの運転環境に関する物理量、電気量、化学量
などの情報を電気信号に変換してコンピュータに伝える
大事な役割を果しているので、センサの異常の早期発見
は安全性の上からも非常に重要である。

そこで近年、自動車に取り付けられたセンサの正常・異
常を判定する自己診断装置が種々提案されている。

従来のエンジンの運転状態を知るためのパラメータ、特
にエンジンの負荷状態を検出するセンサは、アナログ電
圧を出力するものが一般的である。

従って、この形式のセンサでは出力が例えば０ｖ（ＧＮ
Ｄ電圧）になった時とか、電源電圧Ｖｃｃと同じ電圧（
例えば５Ｖ）になった時をもって、センサが異常である
と判定する診断方式が一般的であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、エンジンへの空気流量の測定を行なうカルマ
ン渦センサのように、単位時間に発生する渦の数を超音
波変調されたパルス列で出力するセンサに対しては、セ
ンサの出力電圧が常に０Ｖ（ＧＮＤ）または５Ｖ（Ｖｃ
ｃ）にあるため、上述のような従来の異常診断方式が適
用できなかった。

本発明の目的はエンジンの運転状態の検出値をパルス列
信号で出力するセンサが、正常に作動しているか否かを
判定し、メモリに記憶するかあるいは表示装置に正常か
否かを表示して、的確な修理作業に有効な情報をもたら
すことができる優れたパルス出力型センサの異常検出装
置を提供することである。また、本発明の他の目的は、
特にエンジンの始動中にセンサの異常判定を行うことが
できるパルス出力型センサの異常検出装置を提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の構成が第１図に示される。

第１図におけるパルス出力型センサの異常検出装置は、
エンジンの運転状態の検出値をパルス列信号で出力する
パルス出力型センサと、エンジンの回転数を検出する回
転数検出手段と、エンジン回転数が所定値以上のときに
時間を計数し、前記センサからのパルスの立上りもしく
は立下り毎にリセットされる計数手段、およびこの計数
手段の計数値が所定値を越えた時に前記センサの異常状
態信号を発生ずる信号発生手段を備えていることを特徴
としている。

〔作　用〕

本発明番こよれば、計数手段が計数を開始するエンジン
回転数の設定値をアイドリング回転未満にしておくこと
によって、クランキングモータの回転によって得られる
エンジンのアイドリング回転数以下においても、エンジ
ンの回転数が前記設定値を越えれば、パルス出力型セン
サからのパルス列が検出され、このセンサが正常に作動
している時は計数手段がパルス毎にクリアされて計数を
繰り返す。このときは計数手段からセンサの異常信号は
出力されないが、パルス出力型センサの作動に異常が生
じたときは、計数手段の計数値がクリアされなくなるの
で、その計数値が所定値を越えた時点で計数手段からセ
ンサの異常状態信号が出力される。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明を実施例について詳細に説
明する。

第２図は本発明のパルス出力型センサの異常検出装置の
一実施例の構成を示す全体概要図である。

第２図において、エンジン１の吸気通路２には、アルミ
ハニカム製の整流器９の下流側にエアフローセンサ３が
設けられている。このエアフローセンサ３ば、吸気通路
２内にカルマン渦Ｋを発生させ、単位時間に発生する渦
の数を超音波変調により検出して吸入空気量を測定する
カルマン渦式センサであって、例えば渦発生器３ａ、超
音波送信器３ｂおよび超音波受信器３Ｃを備えている。

前記エアフローセンサ３はパルス出力型センサであり、
その出力特性はエンジン１の吸入空気量に対し、第３図
に示すような周波数を出力する。

この出力信号はローレベルＬ（ＯＶ）−ハイレベルＨ（
５Ｖ）のパルス列から成っており、例えばエンジン始動
時の波形へが第４１図に、スタータモータ信号波形イと
エンジンクランク角信号波形トと共に示されている。

前記エアフローセンサ３の超音波受信器３Ｃは制御回路
１００入出力インタフエース１１に接続されている。こ
の制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータとして
構成され、前述の入出力インタフェース１１の他に基準
時間発生器１２、ＣＰＩＩ　１３およびＲＡＭ、　ＲＯ
Ｍ等のメモリ１４が設けられており、相互にパスライン
１５で、または専用ライン１６で接続されている。

また、前記人出力インタフェース１１には、エンジン１
のディストリビュータ４に取り付けられた回転数検出セ
ンサ５およびアラーム６が接続されている。回転数検出
センサ５はエンジン１の回転数を制御回路ｌＯに入力し
、アラーム６はエアフローセンサ３の異常時に制御回路
１０から信号を供給されて、エアフローセンサ３の異常
を例えば音や光で知らせる。

以上のように構成された本発明のパルス出力型センサの
異常検出装置では、所定時間毎に第５図に示す時間割込
ルーチンによりステップ１０１でエンジン回転数Ｎが所
定値（例えば２０Ｏｒｐｍ）を越えた時（ＹＥＳ）に、
前記ＣＰＩＪ　１３内の時間カウンタの計数値ＴＣが１
ずつ増大される（ステップ１０２）とともに、正常判定
用タイマカウンタの時間計数値ＴＲも１ずつ増大される
（ステップ１０３）。この実施例では回転数Ｎ　＜　２
００ｒｐｍの場合は計数値ＴＣはステップ１０４でクリ
アされてＯになるが、この場合に計数値ＴＣをクリアせ
ず保持するようにすることもある。

また、前記ＣＰＵ　１３には、入出力インタフェース１
１内のノイズフィルタ（図示せず）でノイズ成分を除去
された、前記エアフローセンサ３からのパルスが割込入
力ボート（図示せず）を通じて入力されるが、Ｃ）’１
１１３はこのパルスの立下り毎に、第６図に示す立下り
割込ルーチンを行なう。このルーチンでは、ステップ２
０１において前述の時間カウンタの計数値ＴＣを用いて
空気流量が計算され（Ｋは定数）、ステップ２０２でそ
の値が第２図のメモリ１４に格納される。そしてステッ
プ２０３で前記計数値ＴＣがリセットされてＯになり、
ステップ２０４でＣＰＵ　１３からのアラーム出力が有
るか否かが判定される。

アラーム出力がある時（ＹＥＳ）はステップ２０５に移
行して、前述の正常判定用タイマカウンタのエアフロー
センサ３から出力されるパルスの計数値ＰＮの値を１増
大させ、アラーム出力がない時（Ｎｏ）はステップ２０
６に移行して、前記タイマカウンタの時間計数値ＴＲお
よびパルス計数値ＰＮがリセットされて共にＯになる。

次に第７図のルーチンおよび第８図〜第１０図の波形図
を用いて本発明のパルス出力型センサの異常検出装置の
エンジン始動後からの動作を説明する。

（１１正常時（波形図は第８図） スタータモータがＯＦＦ状態からＯＮ状態になり、エン
ジンが始動されると、エンジン回転数Ｎは上昇を開始す
る（波形イ、口）。これに伴ってエンジン燃焼室内に空
気が導入されるため、正常状態のエアフローセンサはそ
の空気量に比例したパルス出力を送出する（波形ハ）。

エンジン回転数Ｎが所定値Ｎ。、例えば２０Ｏｒｐｍに
達するまでは前述のように時間カウンタは作動せず、そ
の計数値ＴＣは０である（波形二）。

この過程は第７図のフローチャートにおいてステップ３
０１でＮｏ（アラーム出力−０）となり、ステップ３０
２に移行してここでＮｏ（エンジン回転数Ｎ　＜　２０
Ｏｒｐｍ）となるルーチンで示される。このとき、エア
フローセンサからのパルスの立下り毎に、前述の立下り
割込ルーチン（第６図）が実行され、ステップ２０５だ
け行なわれない。

エンジン回転数Ｎが所定値Ｎ。以上になると、時間カウ
ンタが計数を開始しく第８図波形二）、この計数（＊Ｔ
Ｃはエアフローセンサからのパルスの立下り毎にクリア
されてＯになる。そして、計数値ＴＣがパルスの立下り
毎にクリアされていれば、その値は大きくなることがな
く、エアフローセンサは正常に作動しているとみなされ
るので、ＣＰＵからはアラーム信号が出力されず、第８
図に波形ホで示されるように、異常フラグＤＦは立たな
い。

以上の過程は第７図のフローチャートにおいて、ステッ
プ３０１からステップ３０２に移行し、ステップ２０２
ではＹｌ！Ｓ　（エンジン回転数Ｎ≧ＮＯ）となってス
テップ３０３に移るが、このステップ３０３でＮｏ（時
間計数値ＴＣ≦ＴＣｏ）となってステップ３０６に移る
ルーチンで示される。また、エンジン回転数Ｎが所定値
Ｎ。以上になった時点で前述の時間割込ルーチン（第５
図）のステップ１０２，１０３の実行がなされ、以後こ
のステップ１０２　、１０３は回転数Ｎが所定値Ｎ。を
下まわらない限り、所定時間毎に実行され、下まわった
場合はステップ１０４が実行されて計数値ＴＣ＝Ｏとな
る。

（２）異常時（波形図は第９図） スタータモータがＯＦＦ状態からＯＮ状態になり、エン
ジンが始動されると、エンジン回転数Ｎは上昇を開始す
る（波形イ、口）。これに伴ってエンジン燃焼室内に空
気が導入されるが、エアフローセンサに異常がある時は
、このセンサからパルスが送出されない（波形へで示さ
れ、この時は出力はＧＮＤ電圧またはＶｃｃ電圧）。

エンジン回転数Ｎが所定値Ｎ。２０Ｏｒｐｍ）以上にな
ると、時間カウンタの計数値ＴＣが時間と共に増大する
（第５図のステップ１０２による）が、前述のようにエ
アフローセンサからの出力パルスがないので立下り割込
ルーチンが実行されず、この計数値ＴＣはクリアされな
い。この結果、計数値ＴＣは増大を続け、ついには異常
判定値ＴＣｏを越えてしまう　（波形二）。

この時点でＣＰＵは異常判定を行ない、異常フラグＤＦ
を立てて（波形ホ）、アラーム信号を出力する。このア
ラーム信号により第２図の構成においては、光や音など
によりエアフローセンサ３の異常を知らせるアラーム６
が作動する。

前述の異常判定はエンジン始動時だけでなく、エンジン
稼動中にエアフローセンサに異常が生じた場合も同様で
ある。

このようにしてエアフローセンサ３の異常が検出され、
アラーム信号が出力された後は、正常判定用タイマカウ
ンタの作動により、以後はこのタイマカウンタがエアフ
ローセンサ３が正常に復帰したと判定するまで、前記ア
ラーム信号は出力され続ける。

以上の過程を第７図で説明する。エアフローセンサから
パルスが出力されなくなると、やがてステップ３０３で
ＴＣ＞ＴＣｏとなり（Ｙ［！Ｓ）　、ステップ３０４に
移行する。ステップ３０４ではアラーム出力＝１となっ
てアラーム信号が出力され、続いてステップ３０５に移
って前記タイマカウンタの時間計数値ＴＲがリセットさ
れてＯになる。そして、再びステップ３０１に戻ってき
た時にはアラーム出力が有るのでＹＥＳとなり、ステッ
プ３０７に移行すステップ３０７は正常復帰時のエアフ
ローセンサ３からのパルス数ＰＨの計数値の判定ステッ
プであるが、この時点ではエアフローセンサ３からのパ
ルス数ＰＮ＝ＯなのでＮＯとなり、ステップ３０８へ進
む。ステップ３０８およびステップ３０９は前述のタイ
マカウンタを所定時間毎にクリアするステップであり、
第５図のステップ１０３によって所定時間毎に増大する
タイマカウンタの時間計数値ＴＲが所定値ＴＲｏ（例え
ば１００ｍ５）に達しない時（ＹＥＳ）はそのまま計数
値ＴＲを増大させ、計数値ＴＲが所定値ＴＲｏ以上にな
った時は、この計数値ＴＲおよびタイマカウンタのパル
ス計数値ＰＮをクリアして０にする。以上の過程ではエ
アフローセンサからパルスは出力されないので立下り割
込ルーチンは実行されない。

（３）正常復帰時（波形図は第１０図）異常判定がなさ
れた後で、エンジン回転数Ｎが所定値Ｎ。を越えている
時に、エアフローセンサが正常に機能するように復帰し
た場合について説明する。

エアフローセンサの異常時には、第１０図に波形へで示
すように正常判定用タイマカウンタが所定周期Ｔ　Ｒｏ
（例えば１００１００Ｏで時間の計数とリセットとをく
り返している。本発明の装置では、このタイマカウンタ
の計数周期ＴＲｏＯ間に、エアフローセンサからの出力
パルスが所定値ＣＫｏ（例えば１５個）以上制御回路に
入力された時をもって、エアフローセンサが正常復帰し
たと判定スルようにしている（波形ハ、ホ）。

これを第７図のフローチャートを用いて説明する。アラ
ーム出力が有る状態では、前述のようにステップ３０１
→ステツプ３０７→ステツプ３０８→ステツプ３０１ま
たはステップ３０９を経た後ステップ３０１のルーチン
が実行されている。この過程ではエアフローセンサから
全くパルスが出力されないので、立下り割込ルーチンは
実行されなかった。

エアフローセンサが復調のきざしが現れ、パルスが出力
され始めると、そのパルスの立下りで第６図の゛立下り
割込ルーチンが実行され、ステップ２０４の判定後はス
テップ２０５に移行して前記タイマカウンタによりこの
パルス数ＰＮが計数される。

このようにして計数されたエアフローセンサからのパル
ス数ＰＮが、前述のタイマカウンタの計数周期ＴＲｏ内
で所定値ＣＫｏ　　（１５個）に満たない場合は、第７
図のステップ３０７でＮｏと判定されるので、アラーム
出力−１のままであり、エアフローセンサが正常復帰し
たとはみなされない。

ところが、タイマカウンタの計数周期ＴＲｏ内でタイマ
カウンタのパルス計数値ＰＮが所定価ＣＫｏ（１５個）
に達した時は、ステップ３０７でＹＥＳと判定されてス
テップ３１０に移行し、アラーム出力がリセットされて
０になり、アラーム信号の出力が止む。

この結果、次回はステップ３０１でＮｏと判定されるこ
とになり、以後はステップ３０１→ステ・ノブ３０２→
ステツプ３０３→ステツプ３０６の正常時のルーチンが
くり返されることになる。

このように、本発明の装置ではパルス出力型センサの出
力の正常、異常状態および異常状態から正常状態への復
帰状態が的確に判定され、センサの異常状態をアラーム
などの手段により表示することができる。

前記実施例においては、異常状態の判定を表示するため
にアラーム信号として１つの異常フラグＤＦが用いられ
たが、サービスメンテナンス上は２つの異常フラグＤＰ
Ｉ、ＤＦ２を用いた方がいっそうサービス性が向上する
。

すなわち、第１の異常フラグＤＰＩはサービス工場によ
ってバッテリを外す等によってクリアされた後は、一度
異常判定がなされてＤＦ１＝１となると、その後に正常
判定がなされてもクリアされないようにし、現在のエア
フローセンサの正常か異常かの情報は第２の異常フラグ
ＤＦ２を用いて表わすようにすれば、エアフローセンサ
が一時的に異常状態になったが以後正常状態に復帰した
場合についても、一時的異常状態の履歴が前記第１の異
常フラグＤＰＩに残り、エアフローセンサの不良の早期
発見に役立てることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、パルス出力型セン
サからのパルスの立上りまたは立下がり毎にその間の時
間を計数し、この計数値が所定値を越えた時にパルス発
生源が異常であると判定するようにしたので、パルス出
力型センサの正常、異常状態の診断を的確に行うことが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック図
、第２図は本発明に係るパルス出力型センサの異常検出
装置の一実施例を示す全体概略図、第３図は第２図のエ
アフローセンサの空気流量に対する出力周波数特性を示
す線図、第４図は第２図のエアフローセンサのエンジン
始動時の出力信号をスタータモータ信号、クランク角信
号と共に示す波形図、第５図、第６図、第７図は第２図
の制御回路の動作を説明するためのフローチャート、第
８図はエアフローセンサ正常時の各部位の出力波形をエ
ンジンの始動時から時間と共に示す波形図、第９図はエ
アフローセンサ異常時における第８図に相当する波形図
、第１０図はエアフローセンサが異常状態から正常に復
帰する時の各部位の波形を時間と共に示す波形図である
。 １・・・エンジン、　　　　　２・・・吸気通路、３・
・・エアフローセンサ、５・・・回転数検出センサ、１
０・・・制御回路、　　　　Ｋ・・・カルマン渦。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジンの運転状態の検出値をパルス列信号で出力
   するパルス出力型センサと、エンジンの回転数を検出す
   る回転数検出手段と、エンジン回転数が所定値以上のと
   きに時間を計数し、前記センサからのパルスの立上りも
   しくは立下り毎にリセットされる計数手段、およびこの
   計数手段の計数値が所定値を越えた時に前記センサの異
   常状態信号を発生する信号発生手段を備えて成るパルス
   出力型センサの異常検出装置。
2. ２．前記計数手段が、エンジンが所定回転数以下になっ
   た時に、それまでの計数値をエンジン回転数が所定値以
   上に上昇するまで保持する手段を有する特許請求の範囲
   第１項記載の装置。
3. ３．前記計数手段が、エンジン回転数が所定値以下にな
   った時、あるいは前記センサからのパルス信号が１個以
   上入力された時に、計数値をクリアする手段を有する特
   許請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．前記計数手段における計数値を保持またはクリアす
   るエンジン回転数の値が、計数を開始するエンジンの回
   転数の値よりも低く設定されている特許請求の範囲第２
   項または第３項記載の装置。
5. ５．前記信号発生手段から異常状態信号が発生された後
   の所定時間内に、前記計数手段に前記センサから所定数
   のパルスが入力された時は、信号発生手段が前記センサ
   の正常状態信号を発生する特許請求の範囲第１項から第
   ４項記載の装置。