JP2005330922A - Data processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サンプリング周期が異なる2種類の信号をそれぞれ平均化する処理を行うデータ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a data processing apparatus that performs a process of averaging two types of signals having different sampling periods.
内燃機関の吸入空気量検出装置においては、例えば、特許文献1(特開2002−147279号公報)に記載されているように、内燃機関の吸気管を流れる空気流量を検出するAFM(エアフローメータ)の出力と、このAFMの応答遅れを模擬するように構築したAFMモデルの出力とを用いて吸入空気量を算出するようにしたものがある。 In an intake air amount detection device for an internal combustion engine, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-147279), an AFM (air flow meter) that detects a flow rate of air flowing through an intake pipe of the internal combustion engine. And the output of an AFM model constructed so as to simulate the response delay of this AFM, the intake air amount is calculated.
また、一般に、内燃機関の吸気管に配置されたAFMの出力は、吸気脈動の影響を受けて脈動波形となるため、例えば、特許文献2(特公昭62−40645号公報)に記載されているように、AFMの出力を脈動周期よりも短いサンプリング周期でサンプリングして所定期間(例えば吸気行程期間)毎に平均化することで、所定期間の平均空気流量を精度良く算出できるようにしたものがある。
ところで、上記特許文献1のようにAFMの出力とAFMモデルの出力とを用いて吸入空気量を算出するシステムでは、上記特許文献2のようにAFMの出力を脈動周期よりも短いサンプリング周期でサンプリングして所定期間毎に平均化する場合に、AFMモデルの出力も同じ期間毎に平均化する必要がある。
By the way, in the system for calculating the intake air amount using the output of the AFM and the output of the AFM model as in
しかし、AFMモデルは、非常に複雑な演算を行うので、CPUの負荷を軽減するために、AFM出力のサンプリング周期(つまり脈動周期よりも短い周期)に比べて長い演算周期で演算を行う必要がある。このため、AFMモデルの出力は、AFM出力のサンプリング周期よりも長いサンプリング周期でサンプリングすることになる。その結果、平均化処理を行う所定期間内のAFMの出力のサンプリング回数と比較してAFMモデルの出力のサンプリング回数が少なくなるため、AFMモデルの出力の平均化処理の精度が悪くなってしまい、平均空気流量の検出精度が悪くなるという問題があった。 However, since the AFM model performs very complicated calculations, it is necessary to perform calculations with a calculation cycle longer than the sampling cycle of the AFM output (that is, a cycle shorter than the pulsation cycle) in order to reduce the load on the CPU. is there. For this reason, the output of the AFM model is sampled at a sampling period longer than the sampling period of the AFM output. As a result, the number of times of sampling of the output of the AFM model is reduced as compared with the number of times of sampling of the output of the AFM within a predetermined period in which the averaging process is performed, so that the accuracy of the averaging process of the output of the AFM model is deteriorated. There was a problem that the detection accuracy of the average air flow rate deteriorated.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、サンプリング周期が異なる2種類の信号を同応答で精度良く平均化することができるデータ処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and therefore, an object of the present invention is to provide a data processing apparatus capable of averaging two types of signals having different sampling periods with high accuracy with the same response. There is to do.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載のデータ処理装置は、第1の信号を第1のサンプリング周期でサンプリングしたデータを第1の平均化処理手段により所定期間毎に平均化すると共に、第1のサンプリング周期よりも長い第2のサンプリング周期で第2の信号をサンプリングしたデータを第2の平均化処理手段により所定期間毎に平均化するようにしている。これにより、第1の信号のサンプリングデータを平均化するタイミングと、第2の信号のサンプリングデータを平均化するタイミングを、毎回、同一のタイミングにすることができる。
In order to achieve the above object, the data processing apparatus according to
ところで、第1の信号は、第2の信号に比べて、サンプリング周期が短く、所定期間内のサンプリング回数(サンプリングデータ数)が多いため、所定期間の全体にサンプリングデータが短い間隔でバランス良く散らばりやすい。このため、所定期間内にサンプリングした第1の信号のデータを平均化すれば、過渡変化時でも、第1の信号の平均値を比較的精度良く求めることができる。 By the way, the first signal has a shorter sampling period and a larger number of samplings (the number of sampling data) within the predetermined period than the second signal, so that the sampling data is scattered in a balanced manner at short intervals throughout the predetermined period. Cheap. Therefore, if the data of the first signal sampled within a predetermined period is averaged, the average value of the first signal can be obtained with relatively high accuracy even during a transient change.
これに対して、第2の信号は、第1の信号に比べて、サンプリング周期が長く、所定期間内のサンプリング回数(サンプリングデータ数)が少ないため、所定期間内に少数のサンプリングデータが広い間隔で偏って配置される傾向がある。このため、所定期間内にサンプリングした少数のデータだけを単純に平均化したのでは、過渡変化時に、所定期間内の第2の信号の平均値の算出精度が悪くなる。 On the other hand, the second signal has a longer sampling period and a smaller number of samplings (sampling data number) within the predetermined period than the first signal, and therefore a small number of sampling data within a predetermined period has a wide interval. Tend to be biased. For this reason, if only a small number of data sampled within a predetermined period is simply averaged, the calculation accuracy of the average value of the second signal within the predetermined period is deteriorated during a transient change.
そこで、請求項1に係る発明では、第2の平均化処理手段は、少なくとも前記所定期間と前記第2のサンプリング周期とに基づいて前記所定期間毎に平均化するデータの数(以下「平均化データ数」という)を当該所定期間内の実際のデータ数よりも多く設定すると共に、前記平均化データ数と実際のデータ数との差分に相当する個数の仮想データを前記第2の信号の変化挙動に基づいて推定し、前記所定期間内の第2の信号のサンプリングデータと前記仮想データと前記平均化データ数とを用いて平均化処理を行うようにしている。このようにすれば、所定期間内に少数の第2の信号のサンプリングデータが偏って配置されていても、仮想データを用いることで、所定期間内の第2の信号のデータ数を実質的に増加させて、所定期間内に第2の信号のデータ(サンプリングデータと仮想データ)をバランス良く配置することができ、過渡変化時でも、所定期間内の第2の信号の平均値を比較的精度良く算出することができる。これにより、所定期間内の第1の信号の平均値と第2の信号の平均値を、毎回、同一のタイミングで精度良く算出することができ、サンプリング周期が異なる第1の信号と第2の信号を同応答で精度良く平均化することができる。
Therefore, in the invention according to
この場合、請求項2のように、第1の信号と第2の信号が同一の挙動を示すと仮定した場合に第1の平均化処理手段による第1の信号の平均化処理結果と第2の平均化処理手段による第2の信号の平均化処理結果とが一致するように設定した補正係数を予め記憶しておき、所定期間内の第2の信号のサンプリング回数を補正係数で補正して平均化データ数を設定すると共に、仮想データに近い第2の信号のサンプリングデータを補正係数で補正して仮想データを求めるようにすると良い。このようにすれば、比較的簡単な演算処理で、第1の信号と第2の信号をより精度良く同応答で平均化することができる。
In this case, as in
ところで、所定期間の長さが変化して、所定期間内の第1の信号のサンプリング回数や第2の信号のサンプリング回数が変化すると、それに応じて適正な補正係数も変化する。そこで、請求項3のように、所定期間内の第1の信号のサンプリング回数と第2の信号のサンプリング回数のうちの少くとも一方に応じて補正係数を設定するようにすると良い。このようにすれば、所定期間内の第1の信号のサンプリング回数や第2の信号のサンプリング回数に応じた適正な補正係数を設定することができる。
By the way, when the length of the predetermined period changes and the sampling number of the first signal and the sampling number of the second signal within the predetermined period change, the appropriate correction coefficient also changes accordingly. Therefore, as described in
この場合、請求項4のように、所定期間内の第2の信号のサンプリング回数が多い領域では、補正係数を所定値に固定あるいは、補正を禁止するようにしても良い。所定期間内の第2の信号のサンプリング回数(サンプリングデータ数)が多くなるほど、所定期間内のサンプリングデータの偏りが少くなって、所定期間の全体にサンプリングデータが散らばりやすくなってくるため、補正係数が一定値に近付いていく傾向及び、補正係数が小さくなり無視できる傾向がある。従って、所定期間内の第2の信号のサンプリング回数が多い領域では、補正係数を所定値に固定あるいは、補正を禁止しても、第1の信号と第2の信号を同応答で精度良く平均化することができる。この場合、第2の信号のサンプリング回数が多い領域で補正係数を所定値に固定あるいは、補正を禁止すれば、第2の信号の平均化処理を行う際の演算処理を簡略化することができる。 In this case, the correction coefficient may be fixed to a predetermined value or the correction may be prohibited in a region where the number of times the second signal is sampled within a predetermined period. As the number of times of sampling (number of sampling data) of the second signal within the predetermined period increases, the bias of the sampling data within the predetermined period decreases, and the sampling data tends to be scattered throughout the predetermined period. Tends to approach a constant value, and the correction coefficient tends to be small and can be ignored. Therefore, in a region where the number of samplings of the second signal within a predetermined period is large, even if the correction coefficient is fixed to a predetermined value or the correction is prohibited, the first signal and the second signal are averaged with the same response and high accuracy. Can be In this case, if the correction coefficient is fixed to a predetermined value or prohibited from being corrected in a region where the number of samplings of the second signal is large, the arithmetic processing when performing the averaging process of the second signal can be simplified. .
本発明は、所定期間内の第1の信号のサンプリング回数や第2の信号のサンプリング回数に応じて補正係数を変更する構成に限定されず、請求項5のように、補正係数を常に所定値に固定するようにしても良い。このようにすれば、第1の信号と第2の信号を同応答で平均化する精度を確保しながら、第2の信号の平均化処理を行う際の演算処理を更に簡略化することができる。
The present invention is not limited to a configuration in which the correction coefficient is changed according to the number of times of sampling the first signal and the number of the second signal within a predetermined period, and the correction coefficient is always set to a predetermined value as in
また、第2の信号のサンプリングデータに基づいて仮想データを設定する際には、請求項6のように、第2の信号のサンプリングデータのうち今回の所定期間内にサンプリングしたデータ及び/又はその直前にサンプリングしたデータに基づいて仮想データを算出するようにすると良い。このようにすれば、今回の所定期間内の第2の信号の変化挙動を精度良く反映した仮想データを求めることができ、より精度の高い平均化処理を行うことができる。
Further, when setting the virtual data based on the sampling data of the second signal, the data sampled within the predetermined period and / or the sampling data of the second signal among the sampling data of the second signal as in
また、本発明は、請求項7のように、内燃機関の吸気通路を流れる空気流量を検出するエアフローメータ(以下「AFM」と表記する)の出力と、このAFMの出力を模擬するように構築したAFMモデルの出力とに基づいて内燃機関の吸入空気量を算出するシステムに適用して、第1の平均化処理手段により第1の信号としてAFMの出力を平均化し、第2の平均化処理手段により第2の信号としてAFMモデルの出力を平均化するようにしても良い。このようにすれば、AFMモデル出力を、AFM出力のサンプリング周期に比べて長いサンプリング周期でサンプリングするという事情があっても、サンプリング周期が異なるAFM出力とAFMモデル出力を同応答で精度良く平均化することができ、平均空気流量の検出精度を向上させることができる。 Further, the present invention is constructed so as to simulate the output of an air flow meter (hereinafter referred to as “AFM”) for detecting the flow rate of air flowing through the intake passage of the internal combustion engine and the output of this AFM. Applied to the system for calculating the intake air amount of the internal combustion engine based on the output of the AFM model, the first averaging processing means averages the output of the AFM as the first signal, and the second averaging processing The means may average the output of the AFM model as the second signal. In this way, even if the AFM model output is sampled at a sampling period longer than the sampling period of the AFM output, the AFM output and the AFM model output having different sampling periods are accurately averaged with the same response. It is possible to improve the detection accuracy of the average air flow rate.
以下、本発明を内燃機関の吸入空気量検出装置に適用した2つの実施例1,2を説明する。
Hereinafter, two
本発明の実施例1を図1乃至図7に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12(吸気通路)の最上流部には、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側に、吸気管12内の空気流量を検出するエアフローメータ(以下「AFM」と表記する)14が設けられている。このAFM14の下流側には、DCモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ15と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ16とが設けられている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An
更に、スロットルバルブ15の下流側には、サージタンク17が設けられ、このサージタンク17には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ18が設けられている。また、サージタンク17には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ21が取り付けられ、各点火プラグ21の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
Further, a
一方、エンジン11の排気管22には、排出ガス中のCO,HC,NOx等を浄化する三元触媒等の触媒23が設けられ、この触媒23の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン等を検出する排出ガスセンサ24(空燃比センサ、酸素センサ等)が設けられている。
On the other hand, the
また、エンジン11のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ25や、エンジン11のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ26が取り付けられている。このクランク角センサ26の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
A cooling
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路(以下「ECU」と表記する)27に入力される。このECU27は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁20の燃料噴射量や点火プラグ21の点火時期を制御する。
Outputs of these various sensors are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 27. The
次に、ECU27によるエンジン11の吸入空気量の演算処理の概要を図2を用いて説明する。図2は、ECU27の吸入空気量の演算処理機能を示すブロック図である。
Next, the outline of the calculation processing of the intake air amount of the
図2に示すように、電子スロットルモデル36は、予測スロットル開度TA0 、エンジン回転速度NE、バルブタイミングVT等を、TAモデル37(スロットルエアモデル)に出力する。ここで、予測スロットル開度TA0 は、現在から所定時間経過後におけるスロットル開度であり、現在のスロットル開度TA等に基づいて推定される。また、TAモデル37には、後述する吸気管モデル38から出力される予測吸気管圧力P0 が入力される。
As shown in FIG. 2, the
TAモデル37は、予測スロットル開度TA0 、エンジン回転速度NE、バルブタイミングVT、予測吸気管圧力P0 等に基づいてスロットルバルブ15を通過する空気流量QA0 を算出し、この空気流量QA0 を吸気管モデル38に出力する。
The
吸気管モデル38は、吸気弁モデル39を備え、空気流量QA0 に基づいて現在から所定時間経過後の予測吸気管圧力P0 を算出する。この予測吸気管圧力P0 は、吸気バルブ35の閉弁時における吸気管圧力を予測した圧力である。
The
一方、TAモデル40には、スロットル開度TA、エンジン回転速度NE、バルブタイミングVT等が入力されると共に、後述する吸気管モデル41から出力される現在の吸気管圧力P1 が入力される。
On the other hand, the
TAモデル40は、スロットル開度TA、エンジン回転速度NE、バルブタイミングVT、現在の吸気管圧力P1 等に基づいてスロットルバルブ15を通過する現在の空気流量QA1 を算出し、この空気流量QA1 を吸気管モデル41に出力する。
The
吸気管モデル41は、吸気弁モデル42を備え、現在の空気流量QA1 に基づいて現在の吸気管圧力P1 を算出する。
The
また、TAモデル40から出力される現在の空気流量QA1 は、AFMモデル43に入力される。このAFMモデル43は、現在の空気流量QA1 に対してAFM14の応答遅れ分だけ時間遅れを有する空気流量QA2 を算出する。AFMモデル43の出力である空気流量QA2 は、後述する第2の平均化処理手段44により平均化されて吸気管モデル46に出力される。
The current air
吸気管モデル46は、吸気弁モデル47を備え、空気流量QA2 に基づいて時間遅れを有する吸気管圧力P2 を算出する。
The
一方、AFM14の出力である空気流量QAは、後述する第1の平均化処理手段45により平均化されて吸気管モデル48に入力される。この吸気管モデル48は、吸気弁モデル49を備え、空気流量QAに基づいて時間遅れを有する吸気管圧力P3 を算出する。この吸気管モデル48から出力される吸気管圧力P3 は、吸気管モデル46から出力される吸気管圧力P2 と同様に時間遅れを含むものであり、吸気管圧力P2 と同応答なものである。
On the other hand, the air flow rate QA, which is the output of the
そして、吸気管モデル48から出力される吸気管圧力P3 に、吸気管モデル38から出力される吸気管圧力P0 を加算すると共に、吸気管モデル46から出力される吸気管圧力P2 を減算することで予測圧力Pを求め、この予測圧力Pに基づいて吸気バルブ35の閉弁時における吸入空気量Qをマップ又は数式等により算出する。これにより、AFM14の応答遅れを補償した吸入空気量を算出する。
The intake pipe pressure P0 output from the
次に、第1の平均化処理手段45によるAFM14出力の平均化処理と、第2の平均化処理手段44によるAFMモデル43出力の平均化処理について説明する。
Next, the averaging process of the
第1の平均化処理手段45は、AFM14出力(第1の信号)を所定のサンプリング周期(例えば4ms周期)でサンプリングし、そのサンプリングデータを所定期間(例えば4気筒エンジンの場合は、吸気行程期間である180℃A)毎に平均化する。
The first averaging processing means 45 samples the
その際、第1の平均化処理手段45は、まず、所定期間(例えば180℃A)に要する時間をAFM14出力のサンプリング周期で除算して所定期間内のAFM14出力のサンプリング回数N1 を求める。その後、所定期間内にサンプリングしたAFM14出力のサンプリングデータを積算し、その積算値をサンプリング回数N1 で除算して所定期間内のAFM14出力の平均値を求める。これにより、AFM14出力の所定期間内の平均値を算出する。
At this time, the first averaging processing means 45 first obtains the number of samplings N1 of the
一方、第2の平均化処理手段44は、AFMモデル43出力(第2の信号)をAFM14出力のサンプリング周期よりも長い所定のサンプリング周期(例えば8ms周期)でサンプリングし、そのサンプリングデータを第1の平均化処理手段45と同じ所定期間(例えば180℃A)毎に平均化する。
On the other hand, the second averaging processing means 44 samples the output of the AFM model 43 (second signal) at a predetermined sampling period (for example, 8 ms period) longer than the sampling period of the
その際、第2の平均化処理手段44は、まず、所定期間(例えば180℃A)に要する時間をAFMモデル43出力のサンプリング周期で除算して所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 を求める。この後、AFM14出力のサンプリング回数N1 に応じた補正係数αを求め、この補正係数αをAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 に加算して平均化データ数(N2 +α)を求めると共に、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かってNN2 (但し、NN2 は、N2 <NN2 ≦N2 +1を満たす整数)個目のサンプリングデータXQA2 に補正係数αを乗算して仮想データ(α×XQA2 )を求める。これにより、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間内にサンプリングしたデータ又はその直前にサンプリングしたデータに基づいて仮想データが設定される。
At that time, the second averaging processing means 44 first divides the time required for a predetermined period (for example, 180 ° C. A) by the sampling period of the
そして、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって(N2 +α)個のデータを積算、つまり、過去に向かってN2 個のサンプリングデータと仮想データ(α×XQA2 )を積算し、その積算値を平均化データ数(N2 +α)で除算して所定期間内のAFMモデル43出力の平均値を求める。これにより、所定期間に対して少数のAFMモデル43出力のサンプリングデータが偏って配置されていても、仮想データを用いることで、所定期間内のAFMモデル43出力のデータ数を実質的に増加させて、所定期間内にAFMモデル43出力のデータ(サンプリングデータと仮想データ)をバランス良く配置することができ、過渡変化時でも、所定期間内のAFMモデル43出力の平均値を比較的精度良く算出することができる。
Then, (
ここで、補正係数αの設定方法について説明する。この補正係数αは、図3及び図4に3veに、AFM14出力とAFMモデル43出力が同一の挙動を示すと仮定した場合に、第1の平均化処理手段45による平均化処理結果と第2の平均化処理手段44による平均化処理結果とが一致するように設定される。
Here, a method for setting the correction coefficient α will be described. 3 and 4, the correction coefficient α is calculated based on the result of the averaging process performed by the first
以下、理解を容易にするために、所定期間(例えば180℃A)の回転に要する時間が16ms、AFM14出力のサンプリング周期が4ms、AFMモデル43出力のサンプリング周期が8msの場合について説明する。
Hereinafter, in order to facilitate understanding, a case will be described in which the time required for rotation in a predetermined period (for example, 180 ° C. A) is 16 ms, the sampling period of the
まず、図3に示すように、第1の平均化処理手段45による平均化処理によってAFM14出力を平均化する。この場合、所定期間内のAFM14出力のサンプリング回数N1 =16/4=4となるため、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって4個のサンプリングデータ(a+12b)、(a+11b)、(a+10b)、(a+9b)を積算し、その積算値を4で除算して平均値を求める。
平均値={(a+12b)+(a+11b)+(a+10b)+(a+9b)}/4
=a+10.5b ……(1)
First, as shown in FIG. 3, the output of the
Average value = {(a + 12b) + (a + 11b) + (a + 10b) + (a + 9b)} / 4
= A + 10.5b (1)
次に、図4に示すように、第2の平均化処理手段44による平均化処理によってAFMモデル43出力を平均化する。この場合、所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 =16/8=2となるため、サンプリング回数N2 に補正係数αを加算して平均化データ数(2+α)を設定すると共に、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって3個目のサンプリングデータ(a+8b)に補正係数αを乗算して仮想データ{α×(a+8b)}を設定する。
Next, as shown in FIG. 4, the output of the
そして、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって(2+α)個のデータを積算、つまり、過去に向かって2個のサンプリングデータ(a+12b)、(a+10b)と仮想データ{α×(a+8b)}を積算し、その積算値を平均化データ数(2+α)で除算して平均値を求める。 Then, (2 + α) data is accumulated toward the past from the end timing of the predetermined period, that is, two sampling data (a + 12b) and (a + 10b) and virtual data {α × (a + 8b) toward the past. } And the average value is obtained by dividing the integrated value by the number of averaged data (2 + α).
平均値={(a+12b)+(a+10b)+α×(a+8b)}/(2+α)
……(2) この後、上記(1)式の右辺=上記(2)式の右辺とした方程式を補正係数αについて解くと、α=0.4となる。
Average value = {(a + 12b) + (a + 10b) + α × (a + 8b)} / (2 + α)
(2) Thereafter, when the equation with the right side of the above equation (1) = the right side of the above equation (2) is solved for the correction coefficient α, α = 0.4.
同様の方法で、所定期間が20ms、24ms、28ms、・・・について補正係数αを算出すると、図5に示すように、所定期間が20msの場合はα=0.5、所定期間が24msの場合はα=0.43、所定期間が28msの場合はα=0.5、・・・・となる。また、所定期間の長さに応じてAFM14出力のサンプリング回数N1 とAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 が変化するため、本実施例1では、AFM14出力のサンプリング回数N1 と補正係数αとの関係を規定したマップを予め作成して、これをECU27のROMに記憶している。
When the correction coefficient α is calculated for a predetermined period of 20 ms, 24 ms, 28 ms,... In the same manner, as shown in FIG. 5, when the predetermined period is 20 ms, α = 0.5 and the predetermined period is 24 ms. In this case, α = 0.43, and when the predetermined period is 28 ms, α = 0.5,. In addition, since the sampling number N1 of the
以下、ECU27が、第1の平均化処理手段45の機能を実現するために実行する図6の第1の平均化処理プログラムの処理内容と、第2の平均化処理手段44の機能を実現するために実行する図7の第2の平均化処理プログラムの処理内容を説明する。
Hereinafter, the
図6に示す第1の平均化処理プログラムは、AFM14出力のサンプリング周期(例えば4ms)で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ101で、AFM14の出力QAをサンプリングデータとして読み込む。
The first averaging processing program shown in FIG. 6 is executed at the sampling period (for example, 4 ms) of the
この後、ステップ102に進み、最新の所定期間(例えば180℃A)内のAFM14出力のサンプリング回数N1 を次式により算出する。
N1 =(所定期間に要する時間)/(AFM14出力のサンプリング周期)
Thereafter, the process proceeds to step 102, where the number of samplings N1 of the
N1 = (time required for a predetermined period) / (sampling period of AFM14 output)
この後、ステップ103に進み、カウンタCのカウント値を「1」だけカウントアップする。このカウンタCは、AFM14出力のサンプリング周期(本プログラムの実行周期)でカウントアップ動作することで、所定期間内のAFM14出力のサンプリング合計回数をカウントする。
Thereafter, the process proceeds to step 103, and the count value of the counter C is incremented by “1”. The counter C counts up at the sampling period of the
この後、ステップ104に進み、前回までのAFM14出力のサンプリングデータの積算値QASUMに、今回のAFM14出力のサンプリングデータQA(i) を加算して積算QASUMを更新する。この際、脈動波形となるAFM14出力のうち順流成分はプラス値とし、逆流成分はマイナス値として積算する。
QASUM=QASUM+QA(i)
Thereafter, the process proceeds to step 104, where the sampling data QASUM of the
QASUM = QASUM + QA (i)
この後、ステップ105に進み、カウンタCのカウント値がサンプリング回数N1 に達したか否かを判定する。カウンタCのカウント値がサンプリング回数N1 に達していなければ、カウンタCのカウント値をカウントアップして、AFM14出力のサンプリングデータを積算する処理を繰り返す。
Thereafter, the routine proceeds to step 105, where it is determined whether or not the count value of the counter C has reached the number of sampling times N1. If the count value of the counter C has not reached the number of times of sampling N1, the process of counting up the count value of the counter C and integrating the sampling data of the
その後、ステップ105で、カウンタCのカウント値がサンプリング回数N1 に達したと判定された時点で、ステップ106に進み、AFM14出力のサンプリングデータの積算値QASUMをサンプリング回数N1 で除算して、所定期間内のAFM14出力の平均値QAavを求める。
Thereafter, when it is determined in
この後、ステップ107に進み、カウンタCのカウント値と積算値QASUMをクリアして、本プログラムを終了する。 Thereafter, the process proceeds to step 107, the count value of the counter C and the integrated value QASUM are cleared, and this program is terminated.
図7に示す第2の平均化処理プログラムは、AFMモデル43出力のサンプリング周期(例えば8ms)で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ201で、AFMモデル43の出力QA2 をサンプリングデータとして読み込む。
The second averaging processing program shown in FIG. 7 is executed at the sampling period (for example, 8 ms) of the
この後、ステップ202に進み、最新の所定期間(例えば180℃A)内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 を次式により算出する。
N2 =(所定期間に要する時間)/(AFMモデル43出力のサンプリング周期)
Thereafter, the process proceeds to step 202, where the number of samplings N2 of the
N2 = (time required for a predetermined period) / (sampling period of
この後、ステップ203に進み、図5に示す補正係数αのマップを用いて、AFM14出力のサンプリング回数N1 に応じた補正係数αを算出する。
Thereafter, the process proceeds to step 203, and the correction coefficient α corresponding to the sampling number N1 of the
この後、ステップ204に進み、カウンタCのカウント値がサンプリング回数N1 に達したか否かを判定し、カウンタCのカウント値がサンプリング回数Nに達したと判定された時点で、ステップ205に進み、AFMモデル43出力のサンプリング回数N2 に補正係数αを加算して平均化データ数(N2 +α)を求めると共に、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かってNN2 (但し、NN2 は、N2 <NN2 ≦N2 +1を満たす整数)個目のサンプリングデータXQA2 に補正係数αを乗算して仮想データ(α×XQA2 )を求める。
Thereafter, the process proceeds to step 204, where it is determined whether or not the count value of the counter C has reached the sampling number N1, and when it is determined that the count value of the counter C has reached the sampling number N, the process proceeds to step 205. Then, the correction coefficient α is added to the number of samplings N2 of the output of the
この後、ステップ206に進み、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって(N2 +α)個のデータを積算、つまり、過去に向かってN2 個のサンプリングデータと仮想データ(α×XQA2 )を積算し、その積算値を平均化データ数(N2 +α)で除算して所定期間内のAFMモデル43出力の平均値QA2av を求める。
Thereafter, the process proceeds to step 206, where (
例えば、所定期間が16ms、AFM14出力のサンプリング周期が4ms、AFMモデル43出力のサンプリング周期が8msの場合には、所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 =2となり、補正係数α=0.4となるため、サンプリング回数N2 に補正係数αを加算して平均化データ数(2+0.4)を求めると共に、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって3個目のサンプリングデータQA2(i-2)に補正係数αを乗算して仮想データ{0.4×QA2(i-2)}を求める。この場合、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間の直前にサンプリングしたデータを用いて仮想データが算出される。
For example, when the predetermined period is 16 ms, the sampling period of the
そして、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって(2+0.4)個のデータを積算、つまり、過去に向かって2個のサンプリングデータQA2(i)、QA2(i-1)と仮想データ{0.4×QA2(i-2)}を積算し、その積算値を平均化データ数(2+0.4)で除算して所定期間内のAFMモデル43出力の平均値QA2av を求める。
QA2av =[QA2(i)+QA2(i-1)+{0.4×QA2(i-2)}]/(2+0.4)
Then, (2 + 0.4) pieces of data are accumulated toward the past from the end timing of this predetermined period, that is, two pieces of sampling data QA2 (i), QA2 (i-1) and virtual data are directed toward the past. {0.4 × QA2 (i-2)} is integrated, and the integrated value is divided by the number of averaged data (2 + 0.4) to obtain the average value QA2av of the
QA2av = [QA2 (i) + QA2 (i-1) + {0.4 × QA2 (i-2)}] / (2 + 0.4)
また、所定期間が20ms、AFM14出力のサンプリング周期が4ms、AFMモデル43出力のサンプリング周期が8msの場合には、所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 =2.5となり、補正係数α=0.5となるため、サンプリング回数N2 に補正係数αを加算して平均化データ数(2.5+0.5)を求めると共に、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって3個目のサンプリングデータQA2(i-2)に補正係数αを乗算して仮想データ{0.5×QA2(i-2)}を求める。この場合、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間内にサンプリングしたデータを用いて仮想データが算出される。
When the predetermined period is 20 ms, the sampling period of the
そして、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって(2.5+0.5)個のデータを積算、つまり、過去に向かって2.5個のサンプリングデータQA2(i)、QA2(i-1)、{0.5×QA2(i-2)}と仮想データ{0.5×QA2(i-2)}を積算し、その積算値を平均化データ数(2.5+0.5)で除算して所定期間内のAFMモデル43出力の平均値QA2av を求める。
QA2av =[QA2(i)+QA2(i-1)+{0.5×QA2(i-2)}
+{0.5×QA2(i-2)}]/(2.5+0.5)
Then, (2.5 + 0.5) pieces of data are accumulated toward the past from the end timing of this predetermined period, that is, 2.5 pieces of sampling data QA2 (i), QA2 (i-1) towards the past. ), {0.5 × QA2 (i-2)} and virtual data {0.5 × QA2 (i-2)} are integrated, and the integrated value is divided by the average number of data (2.5 + 0.5) Then, the average value QA2av of the output of the
QA2av = [QA2 (i) + QA2 (i-1) + {0.5 × QA2 (i-2)}
+ {0.5 × QA2 (i-2)}] / (2.5 + 0.5)
以上説明した本実施例1では、サンプリング周期が異なるAFM14出力のサンプリングデータとAFMモデル43出力のサンプリングデータを同一の所定期間毎に平均化するようにしたので、AFM14出力のサンプリングデータを平均化するタイミングと、AFMモデル43出力のサンプリングデータを平均化するタイミングを、毎回、同一のタイミングにすることができる。
In the first embodiment described above, the sampling data of the
ところで、AFM14出力は、AFMモデル43出力に比べて、サンプリング周期が短く、所定期間におけるサンプリング回数N1 (サンプリングデータ数)が多いため、所定期間の全体にサンプリングデータがバランス良く散らばりやすい(図3参照)。このため、所定期間にサンプリングしたAFM14出力のデータを平均化すれば、過渡変化時でも、AFM14出力の平均値を比較的精度良く算出することができる。
By the way, the output of the
これに対して、AFMモデル43出力は、AFM14出力に比べて、サンプリング周期が長く、所定期間内のサンプリング回数N2 (サンプリングデータ数)が少ないため、所定期間内に少数のサンプリングデータが広い間隔で偏って配置される傾向がある(図4参照)。このため、所定期間にサンプリングした少数のデータだけを単純に平均化したのでは、過渡変化時に、所定期間内のAFMモデル43出力の平均値の算出精度が悪くなる。
On the other hand, the output of the
その点、本実施例1では、AFMモデル43出力のサンプリング回数N2 を補正係数αで補正して平均化データ数(N2 +α)を設定すると共に、AFMモデル43出力のサンプリングデータを補正係数αで補正して仮想データを設定するようにしたので、所定期間内のAFMモデル43出力のデータ数を実質的に増加させて、所定期間内にAFMモデル43出力のデータ(サンプリングデータと仮想データ)をバランス良く配置することができ、過渡変化時でも、所定期間内のAFMモデル43出力の平均値を比較的精度良く算出することができる。これにより、所定期間内のAFM14出力の平均値とAFMモデル43出力の平均値を、毎回、同一のタイミングで精度良く算出することができ、サンプリング周期が異なるAFM14出力とAFMモデル43出力を同応答で精度良く平均化することができる。
In this respect, in the first embodiment, the number of samplings N2 of the
しかも、本実施例1では、AFM14出力とAFMモデル43出力が同一の挙動を示すと仮定した場合に、第1の平均化処理手段45による平均化処理結果と第2の平均化処理手段44による平均化処理結果とが一致するように補正係数αを設定するようにしたので、AFM14出力とAFMモデル43出力をより精度良く同応答で平均化することができる。
In addition, in the first embodiment, when it is assumed that the output of the
ところで、エンジン回転速度の変化によって所定期間(例えば180℃A)に要する時間が変化して、所定期間内のAFM14出力のサンプリング回数N1 やAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 が変化すると、それに応じて適正な補正係数αも変化する。このような事情を考慮して、本実施例1では、所定期間内のAFM14出力のサンプリング回数N1 に応じて補正係数αを設定するようにしたので、AFM14出力のサンプリング回数N1 やAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 に応じた適正な補正係数αを設定することができる。
By the way, when the time required for a predetermined period (for example, 180 ° C.) changes due to the change of the engine speed and the sampling number N1 of the
尚、本実施例1では、AFM14出力のサンプリング回数N1 に応じて補正係数αを設定するようにしたが、所定期間やAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 に応じて補正係数αを設定するようにしても良い。
In the first embodiment, the correction coefficient α is set according to the sampling number N1 of the
また、本実施例1では、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間内にサンプリングしたデータ又は所定期間の直前にサンプリングしたデータに基づいて仮想データを設定するようにしたので、今回の所定期間内のAFMモデル43出力の挙動を精度良く反映した仮想データを設定することができ、より精度の高い平均化処理を行うことができる。
Further, in the first embodiment, the virtual data is set based on the data sampled within the predetermined period of time or the data sampled immediately before the predetermined period among the sampling data output from the
尚、AFMモデル43出力のサンプリングデータのうち今回の所定期間内にサンプリングしたデータと所定期間の直前にサンプリングしたデータの両方に基づいて仮想データを設定するようにしても良い。
Note that the virtual data may be set based on both the data sampled within the predetermined period and the data sampled immediately before the predetermined period among the sampling data output from the
また、上記実施例1では、全領域でAFM14出力のサンプリング回数N1 に応じて補正係数αを変更するようにしたが、所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 が多い領域(つまりエンジン回転速度が低く、所定期間に要する時間が長くなる領域)で、補正係数αを所定値(例えば0.5)に固定あるいは、補正を禁止するようにしても良い。所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 (サンプリングデータ数)が多くなると、所定期間に対するサンプリングデータの偏りが少くなって、所定期間の全体にサンプリングデータが散らばりやすくなってくるため、補正係数αが一定値(例えば0.5)に近付いていく傾向あるいは、補正係数が小さくなり無視できる傾向がある。従って、所定期間内のAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 が多い領域で、補正係数αを所定値(例えば0.5)に固定あるいは、補正を禁止しても、AFM14出力とAFMモデル43出力を同応答で精度良く平均化することができる。しかも、AFMモデル43出力のサンプリング回数N2 が多い領域で補正係数αを所定値に固定あるいは、補正を禁止すれば、AFMモデル43出力の平均化処理を行う際の演算処理を簡略化することができる。
In the first embodiment, the correction coefficient α is changed in accordance with the sampling number N1 of the
或は、補正係数αを常に所定値(例えば0.5)に固定するようにしても良い。このようにすれば、AFM14出力とAFMモデル43出力を同応答で平均化する精度を確保しながら、AFMモデル43出力の平均化処理を行う際の演算処理を更に簡略化することができる。
Alternatively, the correction coefficient α may always be fixed to a predetermined value (for example, 0.5). In this way, it is possible to further simplify the arithmetic processing when performing the averaging process of the
前記実施例1では、AFM14出力のサンプリング回数N1 から補正係数αを求め、この補正係数αを用いてAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 を補正して平均化データ数(N2 +α)を設定するようにしたが、本発明の実施例2では、補正係数αを求める処理を省略して、図8に示す平均化データ数のマップを用いて、AFM14出力のサンプリング回数N1 から直接、平均化データ数Nを求めるようにしている。そして、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かってN個のデータを積算し、その積算値をNで除算して所定期間におけるAFMモデル43出力の平均値QA2av を求めるようにしている。
In the first embodiment, the correction coefficient α is obtained from the sampling number N1 of the
例えば、所定期間が16ms、AFM14出力のサンプリング周期が4ms、AFMモデル43出力のサンプリング周期が8msの場合には、所定期間内のAFM14出力のサンプリング回数N1 =4となり、平均化データ数N=2.4となるため、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって2.4個のデータを積算し、その積算値を2.4で除算して所定期間内のAFMモデル43出力の平均値QA2av を求める。
QA2av =[QA2(i)+QA2(i-1)+{0.4×QA2(i-2)}]/2.4
For example, if the predetermined period is 16 ms, the sampling period of the
QA2av = [QA2 (i) + QA2 (i-1) + {0.4 * QA2 (i-2)}] / 2.4
また、所定期間が20ms、AFM14出力のサンプリング周期が4ms、AFMモデル43出力のサンプリング周期が8msの場合には、所定期間内のAFM14出力のサンプリング回数N1 =5となり、平均化データ数N=3となるため、今回の所定期間の終了タイミングから過去に向かって3個のデータを積算し、その積算値を3で除算して所定期間におけるAFMモデル43出力の平均値QA2av を求める。
QA2av ={QA2(i)+QA2(i-1)+QA2(i-2)}/3
以上説明した本実施例2においても、前記実施例1と同じ効果を得ることができる。
When the predetermined period is 20 ms, the sampling period of the
QA2av = {QA2 (i) + QA2 (i-1) + QA2 (i-2)} / 3
Also in the second embodiment described above, the same effect as the first embodiment can be obtained.
尚、本実施例2では、AFM14出力のサンプリング回数N1 に応じて平均化データ数Nを設定するようにしたが、所定期間やAFMモデル43出力のサンプリング回数N2 に応じて平均化データ数Nを設定するようにしても良い。
In the second embodiment, the averaged data number N is set according to the sampling number N1 of the
また、上記各実施例1,2は、サンプリング周期が異なるAFM14出力とAFMモデル43出力をそれぞれ平均化するシステムに本発明を適用したが、これに限定されず、本発明は、サンプリング周期が異なる2種類の信号をそれぞれ平均化するシステムに広く適用して実施できる。特に、エンジン制御や車両制御に用いる車載CPUは、制約された演算能力の範囲内で様々な制御を高速処理する必要があるため、新たに演算負荷の大きな処理を追加することが困難である。本発明の2信号の平均化処理は、演算負荷が比較的小さく、車載CPUでも十分に処理可能であるから、エンジン制御や車両制御に本発明を適用する効果は大きい。
In each of the first and second embodiments, the present invention is applied to a system that averages the output of the
11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管(吸気通路)、14…AFM(エアフローメータ)、15…スロットルバルブ、20…燃料噴射弁、21…点火プラグ、22…排気管、27…ECU、43…AFMモデル、44…第2の平均化処理手段、45…第1の平均化処理手段
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第2の信号を前記第1のサンプリング周期よりも長い第2のサンプリング周期でサンプリングしたデータを前記所定期間毎に平均化する第2の平均化処理手段とを備え、
前記第2の平均化処理手段は、少なくとも前記所定期間と前記第2のサンプリング周期とに基づいて前記所定期間毎に平均化するデータの数(以下「平均化データ数」という)を当該所定期間内の実際のデータ数よりも多く設定すると共に、前記平均化データ数と実際のデータ数との差分に相当する個数の仮想データを前記第2の信号の変化挙動に基づいて推定し、前記所定期間内の第2の信号のサンプリングデータと前記仮想データと前記平均化データ数とを用いて平均化処理を行うことを特徴とするデータ処理装置。 First averaging processing means for averaging data obtained by sampling the first signal at the first sampling period every predetermined period;
Second averaging processing means for averaging data obtained by sampling a second signal in a second sampling period longer than the first sampling period for each predetermined period;
The second averaging processing means calculates the number of data to be averaged for each predetermined period (hereinafter referred to as “averaged data number”) based on at least the predetermined period and the second sampling period. The number of virtual data corresponding to the difference between the averaged data number and the actual data number is estimated based on the change behavior of the second signal, A data processing apparatus that performs an averaging process using sampling data of the second signal within a period, the virtual data, and the averaged data number.
前記第1の平均化処理手段は、前記第1の信号として前記AFMの出力を平均化し、前記第2の平均化処理手段は、前記第2の信号として前記AFMモデルの出力を平均化することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のデータ処理装置。 The intake of the internal combustion engine based on the output of an air flow meter (hereinafter referred to as “AFM”) that detects the flow rate of air flowing through the intake passage of the internal combustion engine and the output of an AFM model constructed to simulate the output of this AFM Applied to a system that calculates air volume,
The first averaging processing means averages the output of the AFM as the first signal, and the second averaging processing means averages the output of the AFM model as the second signal. The data processing apparatus according to claim 1, wherein:
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