JP5112837B2 - 大気温センサの出力信号処理方法及び車両動作制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動作制御に用いられる大気温センサの出力値の処理方法及び車両動作制御装置に係り、特に、車両動作の最適化等を図ったものに関する。

自動車両の電子制御においては、燃料噴射量などが大気温度やエンジン冷却水の温度、アクセルの踏み込み等の種々のデータに基づいて適切な値に制御されるようになっており、大気温度の検出を行う大気温センサは、他のセンサと共に重要な構成品である。
したがって、かかる大気温センサが何らかの原因により故障状態となった場合に、その判定を如何に行うか、また、車両の動作制御に供する大気温度の値を如何に扱うかは、車両の安定動作の確保等の観点から重要である。

このため、従来から温度センサの異常を判定する方法などが種々提案されており、例えば、特許文献１には、温度センサの出力値が一定値となって変化しない状態となった場合に、強制的に自己発熱させて、なおも変化が検出されなかった際に、最終的に温度センサが異常であると確定的に判定する方法が開示されている。

ところで、車両における温度センサとしては、例えば、抵抗体の温度による抵抗変化を温度変化として検出できるようにしたものなどが用いられるが、抵抗変化を利用したセンサの場合、所定の電圧が印加されて用いられ、温度変化に伴う抵抗変化を電圧変化として抽出して車両の種々の動作制御に用いるのが一般的である。

このような温度センサを車両の動作制御に用いた場合、発生し得る温度センサの故障状態又は異常状態としては、バッテリーの短絡や、所定の電圧が印加される温度センサの一方の端部とグランドとの短絡などによって、温度センサに所定の電圧が印加されず、出力が特定の値、例えば、零（ｖ）となるような故障状態と、温度センサが何らかの原因により抵抗変化を示さなくなり、出力がある値で一定するような故障状態とに大別できる。

車両においては、種々のセンサの故障又は異常状態を乗員に報知する必要があるため、それぞれのセンサに応じて故障又は異常状態の判定を行っているが、上述のような温度センサの場合、電源供給ラインの異常も関連する等の観点から、前者の故障状態が主に判定されることが多い。
一方、温度センサにより検出された大気温度を用いる車両の種々の動作制御においては、上述したような故障状態が生じた場合、いずれの場合においても、予め定められた所定値（デフォルト値）を用いることが一般的に行われている。

特開平１０−１５９６３９号公報（第２−５頁、図１−図６）

しかしながら、常に、一律に同一のデフォルト値を用いることによって、実際の温度との差が極端に大きくなることもあり、そのような場合における車両動作は決して望ましいものではなく、走行フィーリングの違和感を招くこととなるという問題があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、大気温センサの故障状態に応じて、より適切な走行状態を実現することのできる大気温センサの出力信号処理方法及び車両動作制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る大気温センサの出力処理方法は、
車両に搭載される大気温センサの出力信号の処理方法であって、
前記大気温センサの出力値が所定のエラー範囲となった場合には、所定の固定値を大気温センサの出力値として用いる一方、
前記大気温センサの出力値が不変状態となった場合には、不変状態と判定される直前の出力値を、大気温センサの出力値として用いるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る車両動作制御装置は、
車両の動作制御のためのプログラムが実行される電子制御ユニットを有すると共に、大気温センサを有し、当該大気温センサの出力信号が前記車両の動作制御に供されるよう構成されてなる車両動作制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
前記大気温センサの出力値が、所定のエラー範囲にあるか否かを判定し、所定のエラー範囲にあると判定された場合に、所定の固定値を大気温センサの出力値として車両の動作制御に供する一方、
前記大気温センサの出力値が不変状態にあるか否かを判定し、不変状態にあると判定された場合に、当該不変状態と判定される直前の出力値を、大気温センサの出力値として車両の動作制御に供するよう構成されてなるものである。

本発明によれば、大気温センサの出力値は変化するが、その値が異常である可能性の高い場合と、大気温センサの出力値が不変状態にある場合とで、動作制御に供する出力値を違えるようにしたので、大気温センサが正常ではない場合において、従来と異なり、車両動作、特に、エンジン動作に与える影響を最小として、より適切な動作状態、すなわち、走行状態における違和感を極力の小さくすることができるという効果を奏するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における車両動作制御装置の概略の構成例について、図１を参照しつつ説明する。

車両動作制御装置は、電子制御ユニット１０１を有し、所定のプログラムの実行により、燃料噴射装置１０２における燃料噴射量、噴射タイミングを制御し、エンジン１０３を所望の駆動状態とすることができるようになっている。
なお、この図１においては、図示を簡潔にして、理解を容易とするため、エンジン１０３の動作制御に関する主要部のみを表しており、車両動作制御装置の他の構成部分については図示を省略したものとしている。

電子制御ユニット１０１は、マイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）やインターフェイス回路等（図示せず）を具備して構成されたものである。かかる電子制御ユニット１０１には、上述のような車両の動作制御に必要とされる、大気温センサ１、車速センサ２、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３の各検出信号が入力されるようになっている。
また、イグニッションスイッチ１１のオン・オフに応じた信号が入力され、後述する制御処理の開始の判断等に供されるようになっている。

次に、図３を参照しつつ、本発明の実施の形態における大気温センサ１の出力信号に関連する制御の概要について説明する。
本発明の実施の形態における電子制御ユニット１０１は、外部から入力された大気温センサ１、車速センサ２及び水温センサ３の各出力信号や、電子制御ユニット１において実行される燃料消費量演算によって算出された燃料消費量に基づいて、電子制御ユニット１０１において大気温センサ異常（故障）判定が行われるものを前提としている。

本発明の実施の形態においては、従来同様、大気温センサ１の故障状態又は異常状態としては、バッテリーの短絡や、所定の電圧が印加される大気温センサ１の一方の端部とグランドとの短絡などによって、大気温センサ１に所定の電圧が印加されず、出力が特定の電圧値、又は、所定の電圧範囲（エラー範囲）、例えば、零（ｖ）となるような故障状態(以下、便宜的に、かかる故障状態又は異常状態を大気温センサ１の「シグナルエラー」と称する)と、大気温センサ１自体が何らかの原因により抵抗変化を示さなくなり、出力がある値で一定するような故障状態（以下、便宜的に、かかる故障状態又は異常状態を大気温センサ１の「固着」と称する）とを区別して認識することを前提としている。図３における大気温センサ異常判定は、上述の「シグナルエラー」を判定するための処理と、「固着」を判定するための処理を総括した意味である。

そして、上述のような大気温センサ異常判定処理に基づき、後述する大気温センサの出力信号処理の実行によって、大気温センサ１の動作状態に応じて、大気温度の検出値として適宜な値が、大気温度を必要とする種々の制御に供されるようになっている。
すなわち、大気温センサ１が正常である場合には、その出力信号がそのまま大気温度の検出値として、また、大気温センサ１がシグナルエラーと判定された場合には、所定の固定値が、さらに、大気温センサ１の固着であると判定された場合には、前回値（直近の検出値）が、それぞれ大気温度を必要とする種々の制御に供されることとなる。

図２には、電子制御ユニット１０１で実行される大気温センサの出力信号処理の手順を示すサブルーチンフローチャートが示されており、以下、同図を参照しつつ、その処理手順について説明する。
この大気温センサの出力信号処理は、電子制御ユニット１０１において種々実行される燃料噴射制御やエンジン制御等の車両動作制御処理の内の１つとして実行されるものであり、そのためサブルーチンとして実行されるものとなっている。
処理が開始されると、大気温センサ１の出力信号（大気温度の検出値）の読み込みが行われ、大気温度の検出値は、電子制御ユニット１０１の適宜な記憶領域（図示せず）に記憶されることとなる（図２のステップＳ１００参照）。

次いで、大気温センサ１がシグナルエラー状態であるか否かが判定される（図２のステップＳ１０２参照）。
先に述べたように、本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット１０１により、大気温センサ１の異常判定（故障判定）として、シグナルエラーと、固着の判定が行われるようなっているため、ステップＳ１０２においては、そのシグナルエラー判定処理の判定結果を流用するようにすれば良く、独自に大気温センサ１がシグナルエラーか否かの判定処理を行う必要はない。
しかして、ステップＳ１０２において、大気温センサ１がシグナルエラーであると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０４の処理へ進み、予め定められた固定値が、大気温センサ１がシグナルエラーと判定された場合における大気温センサ１の出力値とされて、後述するステップＳ１１０の処理へ進むこととなる。

ここで、固定値は、特定の値に限定される必要はないが、本発明の実施の形態においては、例えば、−３０℃が設定されている。これは、大気温センサ１のエラー状態においては、バッテリ（図示せず）の短絡や、信号線とグランドとの短絡等が主原因と考えられるため、大気温センサ１のみならず、他のセンサや構成要素が正常ではない動作状況となる虞があること等を考慮して、そのような状況において、エンジン１０３の挙動に対する影響を極力小さくするという観点から定められたものである。

一方、ステップＳ１０２において、大気温センサ１は、シグナルエラーではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、大気温センサ１が固着状態であるか否かが判定される（図２のステップＳ１０６参照）。
ここで、固着状態か否かは、シグナルエラー判定（図２のステップＳ１０２参照）の場合と同様に、詳細は省略するが電子制御ユニット１０１において実行される大気温センサ１の固着判定処理の判定結果を流用すれば良い。

ステップＳ１０６において、大気温センサ１が固着状態にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０８の処理へ進み、固着直前に読み込まれた大気温センサ１の出力値が（図２のステップＳ１００参照）、大気温センサ１により検出された大気温度として使用されることとなり、その後、後述するステップ１１０の処理へ進むこととなる。

このように、固着状態の場合には、先のシグナルエラーの場合と異なり、大気温センサ１自体が故障である可能性が高いため、シグナルエラー発生時において用いられる固定値（図２のステップＳ１０４参照）を同様に用いることは、却って現実の車両の動作状況と差のある新たな動作状態を生み、乗員における違和感を大きなものとする可能性が高いことに鑑みて、極力そのような車両動作の違和感を抑圧するため、直近の大気温度の検出値を用いるようにしたものである。
なお、本発明の実施の形態においては、大気温センサ１の出力信号（検出値）は、周期的、すなわち、ステップＳ１００が実行される度毎に、電子制御ユニット１０１の適宜な記憶領域に記憶され、直近の同ステップにおいて検出された大気温度の記憶値の更新が行われることを前提としている。

ステップＳ１１０においては、イグニッションスイッチ１１がオフとされたか否かが判定され、オフとされたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、一連の処理が終了されることとなる一方、イグニッションスイッチ１１はオフではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、先のステップＳ１００へ戻り、上述した一連の処理が繰り返されることとなる。

次に、図４及び図５を参照しつつ、本発明の実施の形態における大気温センサ１の動作状態に応じた出力信号の処理について概括的に説明する。
まず、図４は、大気温センサ１がシグナルエラー状態となった場合の出力信号の処理を説明するための波形図であり、図５は、大気温センサ１が固着状態となった場合の出力信号の処理を説明するための波形図である。
また、図４及び図５において、横軸は時間の経過を表している。そして、図４（Ａ）及び図５（Ａ）は、いずれもイグニッションスイッチ１１のオン・オフを示す波形図、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）は、大気温センサ１の出力信号の変化を表す波形図、図４（Ｃ）及び図５（Ｃ）は、各種の制御に供される大気温度の変化を示す波形図、図４（Ｄ）及び図５（Ｄ）は、従来装置において各種の制御に供される大気温度の変化を示す波形図である。

最初に、図４を参照しつつ大気温センサ１がシグナルエラー状態となった場合の出力信号の処理について説明する。
イグニッションスイッチ１１が時刻ｔ０でオン（図４（Ａ）参照）とされて電子制御ユニット１０１による車両の各種の動作制御が開始されると、大気温センサ１の出力信号が電子制御ユニット１０１に読み込まれ、シグナルエラーの有無が判定されることとなる。
例えば、大気温センサ１の出力が、イグニッションスイッチ１１のオン直後から大気温度が−４０度以下を示す状態であるとする（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）。

電子制御ユニット１０１の動作開始から予め定められたエラー検出時間の間、大気温センサ１の出力が正常値であるか否かの判定が行われるが、本発明の実施の形態においては、大気温センサ１の出力が、エラー検出時間の間、所定のエラー範囲、すなわち、−４０度以下又は１３０度以上の場合、シグナルエラーであると判定されるようになっているため、図４（Ｂ）の例の場合には、エラー検出時間経過後である時刻ｔ１においてシグナルエラー確定とされる。

一方、電子制御ユニット１０１における各種の車両動作制御に供される大気温度は、イグニッションスイッチ１１のオンからシグナルエラー確定とされるまでの間は、大気温センサ１の出力値がそのまま動作制御に供されることとなる（図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）参照）。これは、従来装置においても同様である（図４（Ｄ）参照）。
そして、時刻ｔ１においてシグナルエラーが確定した以後は、予め定められた固定値、すなわち、本発明の実施の形態においては、−３０℃が大気温センサ１により検出された大気温度として各種の動作制御に供されることとなる（図４（Ｃ）及び図２のステップＳ１０４参照）。

仮に、大気温センサ１１の出力信号が、時刻ｔ２以降において、−４０度を超えて上昇したとすると、その状態が、予め定められた正常検出のための時間（正常検出時間）の間継続されると、電子制御ユニット１０１においては、その時間経過後の時刻ｔ３において正常に復帰した（エラー復帰確定）とされる（図４（Ｃ）の参照）。かかるエラー復帰確定については、従来装置も同様である（図４（Ｄ）参照）。
このエラー復帰確定に伴い、時刻ｔ３以降は、本発明の実施の形態においても、また、従来装置においても、先の固定値に代えて、大気温センサ１の出力信号が各種の動作制御に供されることとなる（図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）参照）。

次に、図５を参照しつつ大気温センサ１が固着状態となった場合の検出値の処理について説明する。
イグニッションスイッチ１１が時刻ｔ０でオン（図５（Ａ）参照）とされて電子制御ユニット１０１による車両の各種の動作制御が開始されると、大気温センサ１の出力信号が電子制御ユニット１０１に読み込まれ、固着の有無が判定されることとなる。
例えば、大気温センサ１の出力が、イグニッションスイッチ１１のオン直後から大気温度１０℃を示す状態で変化がない不変状態にあるものとする（図５（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）。

電子制御ユニット１０１の動作開始から予め定められた固着検出時間の間、大気温センサ１の出力が固着状態にあるか否かの判定が行われ、この間、大気温センサ１の出力が１０℃で不変状態にあると、固着検出時間経過後である時刻ｔ１において固着確定とされる（図５（Ｃ）参照）。
一方、電子制御ユニット１０１における各種の車両動作制御に供される大気温度は、イグニッションスイッチ１１のオンから固着確定とされるまでの間は、その際の大気温センサ１の出力値がそのまま動作制御に供されることとなる（図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）参照）。

そして、固着確定とされた以後は、固着確定の直前に大気温センサ１により検出された温度、すなわち、この例の場合には、１０℃が動作制御に供されることとなる（図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）並びに図２のステップＳ１０８参照）。すなわち、結果的には、固着と判定される前と、固着と判定された後における動作制御に供される大気温度は同一となる。
これに対して、従来装置にあっては、固着と判定されるまでは、大気温センサ１の出力信号が動作制御に供されるが、固着と判定されると、シグナルエラーの場合と同一の所定の固定値、例えば、−３０℃が動作制御に供されるようになっていた（図５（Ｄ）参照）。

仮に、大気温センサ１１の出力信号が、時刻ｔ２以降において変化を始めると、電子制御ユニット１０１においては、その際の大気温センサ１の出力値が動作制御に供されることとなる（図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）参照）。
これに対して、従来装置にあっては、装置動作のリセットがなされるまでは、先の固定値が継続して動作制御に供されるものとなっていた（図５（Ｄ）参照）。
このように本発明の実施の形態においては、大気温センサ１の故障（異常）状態に応じて、動作制御に供される大気温度の出力値を、適宜な代替値とするために、エンジン動作に与える影響を最小として、より適切な走行フィーリングを得ることができることとなるものである。

本発明の実施の形態における大気温センサの出力信号処理が適用される車両動作制御装置の一構成例を示す構成図である。 本発明の実施の形態における大気温センサの出力信号処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 本発明の実施の形態における大気温センサの出力信号に関連する制御の概要を説明する説明図である。 大気温センサがエラー状態となった場合の出力信号の処理を説明するための波形図であり、図４（Ａ）は、イグニッションスイッチのオン・オフを示す波形図、図４（Ｂ）は、大気温センサの出力信号の変化を表す波形図、図４（Ｃ）は、各種の制御に供される大気温度の変化を示す波形図、図４（Ｄ）は、従来装置において各種の制御に供される大気温度の変化を示す波形図である。 大気温センサが固着状態となった場合の出力信号の処理を説明するための波形図であり、図５（Ａ）は、イグニッションスイッチのオン・オフを示す波形図、図５（Ｂ）は、大気温センサの出力信号の変化を表す波形図、図５（Ｃ）は、各種の制御に供される大気温度の変化を示す波形図、図５（Ｄ）は、従来装置において各種の制御に供される大気温度の変化を示す波形図である。

符号の説明

１…大気温センサ
２…車速センサ
３…水温センサ
１１…イグニッションスイッチ
１０１…電子制御ユニット
１０２…燃料噴射装置
１０３…エンジン

Claims (2)

1. 車両に搭載される大気温センサの出力信号の処理方法であって、
   前記大気温センサの出力値が所定のエラー範囲となった場合には、所定の固定値を大気温センサの出力値として用いる一方、
   前記大気温センサの出力値が不変状態となった場合には、不変状態と判定される直前の出力値を、大気温センサの出力値として用いることを特徴とする大気温センサの出力信号処理方法。
2. 車両の動作制御のためのプログラムが実行される電子制御ユニットを有すると共に、大気温センサを有し、当該大気温センサの出力信号が前記車両の動作制御に供されるよう構成されてなる車両動作制御装置において、
   前記電子制御ユニットは、
   前記大気温センサの出力値が、所定のエラー範囲にあるか否かを判定し、所定のエラー範囲にあると判定された場合に、所定の固定値を大気温センサの出力値として車両の動作制御に供する一方、
   前記大気温センサの出力値が不変状態にあるか否かを判定し、不変状態にあると判定された場合に、当該不変状態と判定される直前の出力値を、大気温センサの出力値として車両の動作制御に供する構成されてなることを特徴とする車両動作制御装置。

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