JP2008076083A - Setting method of sampling period, and signal processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換する際に行われるサンプリングのサンプリング周期の設定方法および該設定方法を採用した信号処理装置に関する。 The present invention relates to a sampling period setting method for sampling performed when an analog signal is converted into a digital signal, and a signal processing apparatus employing the setting method.
車両には、その運転状況を検出するための数多くのセンサが設置されている。殆どのセンサは、その検出結果をアナログ信号として出力している。アナログ信号として出力されたセンサ信号は、アナログ/デジタル(A/D)変換器を通じてデジタル信号に変換した上で、車両の各種制御を司るマイクロコンピュータでの処理に供される。センサ信号のA/D変換は、一定の周期でセンサ信号の電圧や電流をサンプリングすることで行われる。なお多くの場合、センサ信号には周囲の電磁波などの影響による高周波のランダムノイズ(ホワイトノイズ)が重畳されているため、ハードウェアフィルタ(CRフィルタ等)やソフトウェアフィルタによってセンサ信号のノイズ成分の除去を上記A/D変換に先立って行うようにしている。 Many sensors are installed in the vehicle to detect the driving situation. Most sensors output the detection result as an analog signal. The sensor signal output as an analog signal is converted into a digital signal through an analog / digital (A / D) converter, and then subjected to processing in a microcomputer that controls various kinds of vehicle control. The A / D conversion of the sensor signal is performed by sampling the voltage or current of the sensor signal at a constant cycle. In many cases, high-frequency random noise (white noise) due to the influence of surrounding electromagnetic waves is superimposed on the sensor signal, so the noise component of the sensor signal is removed by a hardware filter (CR filter, etc.) or software filter. Is performed prior to the A / D conversion.
一方、エンジンの吸入空気量(吸気流量)を検出するエアフローメータなどでは、そのセンサ信号のレベル(出力電圧、出力電流など)が脈動することがある。例えばエアフローメータの場合、エンジンでの吸気が間欠的に行われ、吸気通路内での空気の流量が一定周期で増減することから、そのセンサ信号のレベル(電圧値、電流値など)はエンジンの回転速度に応じた周期で脈動する。そしてそうした脈動に上記A/D変換におけるサンプリングのタイミングが同期して、検出精度が悪化してしまうことがある。すなわち、センサ信号のサンプリング周期がその脈動周期と一致したり、その整数倍となったりすると、脈動周期における同じ位相ばかりでセンサ信号のレベルがサンプリングされてしまうことになる。例えば「180°CA」間隔で吸気の行なわれる4気筒エンジンにおいて「4ミリ秒」の周期でエアフローメータのセンサ信号のサンプリングを行なう場合、エンジン回転速度が「7200rpm」付近となると、吸気脈動の周期とエアフローメータのセンサ信号のサンプリング周期とが一致してしまうようになる。そうした場合、センサ信号の脈動の山部分ばかり、或いは谷部分ばかりがサンプリングされてしまい、吸気通路内の平均的な吸気流量から吸入空気量の検出結果がずれてしまい、空燃比制御やドライバビリティに好ましくない影響を与えてしまう。 On the other hand, in an air flow meter or the like that detects the intake air amount (intake flow rate) of the engine, the level (output voltage, output current, etc.) of the sensor signal may pulsate. For example, in the case of an air flow meter, the intake air in the engine is intermittently performed, and the air flow rate in the intake passage increases and decreases in a constant cycle, so the sensor signal level (voltage value, current value, etc.) It pulsates at a cycle according to the rotation speed. The sampling timing in the A / D conversion is synchronized with such pulsation, and the detection accuracy may deteriorate. That is, if the sampling period of the sensor signal coincides with the pulsation period or becomes an integral multiple of the pulsation period, the level of the sensor signal is sampled only with the same phase in the pulsation period. For example, in the case of sampling a sensor signal of an air flow meter at a cycle of “4 milliseconds” in a 4-cylinder engine that performs intake at intervals of “180 ° CA”, if the engine rotation speed is near “7200 rpm”, the cycle of the intake pulsation And the sampling cycle of the sensor signal of the air flow meter coincide with each other. In such a case, only the peak portion or valley portion of the pulsation of the sensor signal is sampled, and the detection result of the intake air amount deviates from the average intake flow rate in the intake passage, resulting in air-fuel ratio control and drivability. It will have an undesirable effect.
こうした脈動の影響への対策としては、フィルタの時定数を大きくして、センサ信号の脈動をA/D変換前に予め低減するようにしたり、サンプリング周期を短縮して、サンプリング周期が脈動周期に同期するエンジン回転速度を高くしたり、することが考えられる。ただし、フィルタの時定数を増大すれば、吸入空気量の急峻な変化を検出することができなくなってしまう。またサンプリング周期の短縮は、信号取り込みに係るマイクロコンピュータの処理負荷を増加させてしまうことになる。 As countermeasures against the influence of such pulsation, the time constant of the filter is increased to reduce the pulsation of the sensor signal in advance before A / D conversion, or the sampling period is shortened so that the sampling period becomes the pulsation period. It is conceivable to increase the engine speed to synchronize. However, if the time constant of the filter is increased, a sudden change in the intake air amount cannot be detected. In addition, shortening the sampling cycle increases the processing load on the microcomputer related to signal capture.
また特許文献1には、脈動周期の変化に併せて、脈動の影響が打ち消されるようにサンプリング周期を動的に変化させるという対策が提案されている。具体的には、エンジン回転速度から吸気脈動の周期を求めるとともに、サンプリングされるセンサ信号の脈動周期の位相がサンプリング毎に半位相ずれるようにサンプリング周期を設定するようにしている。そのためには、サンプリング周期を脈動周期の「1/2」倍とすれば良いが、その場合、エンジンの高回転速度領域ではサンプリングの時間間隔が短かくなり過ぎてしまい、マイクロコンピュータの信号取り込みに係る処理負荷が過大となってしまう。そこで、エンジン回転速度の増加とともにサンプリング周期を、脈動周期の「1/2」倍,「3/2」倍,「5/2」倍,…と相対的に長くしていくようにしている。こうしたサンプリング周期の設定によれば、サンプリングされるセンサ信号の脈動周期の位相がサンプリング毎に半位相ずれて、脈動の山部分と谷部分とが交互にサンプリングされるため、検出結果に及ぼす脈動の影響を打ち消すことができる。しかしながら、サンプリング周期の設定方法には、エンジン回転速度に応じてサンプリング周期が大きく変化し過ぎてしまうという問題がある。
Further,
また特許文献2には、エアフローメータのセンサ信号の処理用に、マイクロコンピュータの最も離れた2つのA/D変換チャンネルを割り当て、マイクロコンピュータの1度の信号取り込み処理毎に、時間差を設けて2回のサンプリングを行うことが記載されている。こうした場合にも、脈動の山部分ばかり、あるいは谷部分ばかりがサンプリングされないようにすることができる。しかもこの場合には、信号の取り込みに係る1度の処理で2回のサンプリングが行なわれるため、単純にサンプリング周期を短縮した場合に比べ、処理負荷の増加を小さく留めることができる。しかしながら、エアフローメータのセンサ信号の取り込みに2つのA/D変換チャンネルを割り当てることは、A/D変換チャネルの数に余裕がある場合にしか採用できない。また近年には、A/D変換器の性能向上により、1チャンネル当たりのA/D変換の所要時間が「10マイクロ秒」程度に短縮されており、最も離れた2つのA/D変換チャンネルを割り当てても、サンプリングの時間差を十分に確保することが困難となってもいる。
In
そこで従来、特許文献3に見られるように、サンプリング周期を不規則に変化させることで、脈動の影響を抑える技術が提案されている。同文献では、センサ信号のサンプリング値の下位数ビットの値や、サンプリング周期を計測する計数器(フリーランカウンタ)の下位数ビットの値を、疑似乱数として用いるようにしている。そしてそうした値から求められた疑似乱数に定数を乗算して得られた不規則分周期と、定数である固定分周期との和を上記サンプリング周期として設定することで、その不規則変化を実現している。
こうした文献3に記載の技術が、その意図の通りにサンプリング周期を不規則に変化させられるものであれば、周期的な脈動へのサンプリング周期の同期を回避させることが確かに可能である。しかしながら、同文献3に記載の方法では、サンプリング周期を不規則変化させるために用いられる乱数の発生方法に問題があり、必ずしも意図したようにサンプリング周期を不規則変化させることができないことがある。
If the technique described in
まず、センサ信号のサンプリング値の下位ビットの値を乱数として用いる場合を考える。センサの検出量が殆ど変化していなくとも、サンプリング周期が不規則変化すれば、サンプリングが行われる脈動周期の位相が不定となるため、センサ信号のサンプリング値の下位ビットの値に不規則性が表れる。よってそうした場合には、その下位ビットの値を乱数として、サンプリング周期を不規則変化させることが可能である。ところが、ある時点において偶々、脈動周期と一致するサンプリング周期が設定されたとする。このときのサンプリングが行われる脈動周期の位相は、前回のサンプリング時と同じとなる。したがって、このときのセンサ信号のサンプリング値は、前回のサンプリング時と殆ど違いがない可能性がある。そしてその結果、サンプリング周期がほぼ一定に固定されてしまう虞がある。一方、フリーカウンタの下位ビットの値を用いた場合にも、同様のことが生じ得る。すなわち、閉じた系での偶然性を乱数として用いた場合、サンプリング周期と乱数の元になる状態量との間にフィードバック関係が生じてしまい、規則性のあるサンプリング周期の設定がなされてしまう可能性は否定できないものとなる。 First, consider the case where the value of the lower bits of the sampling value of the sensor signal is used as a random number. Even if the detection amount of the sensor has hardly changed, if the sampling period changes irregularly, the phase of the pulsation period in which sampling is performed becomes indefinite.Therefore, there is irregularity in the value of the lower bits of the sampling value of the sensor signal. appear. Therefore, in such a case, it is possible to change the sampling period irregularly by using the value of the lower bit as a random number. However, it is assumed that a sampling cycle coincident with the pulsation cycle is accidentally set at a certain time. The phase of the pulsation cycle in which sampling is performed at this time is the same as in the previous sampling. Therefore, there is a possibility that the sampling value of the sensor signal at this time is hardly different from the previous sampling. As a result, there is a possibility that the sampling period is fixed to be almost constant. On the other hand, the same can occur when the value of the lower bit of the free counter is used. In other words, when randomness in a closed system is used as a random number, there is a possibility that a feedback relationship will occur between the sampling period and the state quantity that is the basis of the random number, and a regular sampling period may be set. Cannot be denied.
なお、近年には、エンジンの各種制御パラメータの適合を、実機を用いず、シミュレーション環境下で行うようにしている。シミュレーション環境での適合は、吸入空気量等の入力パラメータを、一定値、或いは比較的簡易な関数を用いて人為的に生成した計算値とした状態で行われることが多く、上記設定方法を用いた場合、サンプリング周期が規則性を持ってしまう可能性がより高くなる。そしてそうした不適切なセンサ信号の取り込み動作の元で適合が行われてしまい、不適切な適合がなされてしまう虞がある。 In recent years, adaptation of various engine control parameters is performed in a simulation environment without using an actual machine. The adaptation in the simulation environment is often performed in a state where the input parameters such as the intake air amount are set to a constant value or a calculated value artificially generated using a relatively simple function. If this happens, there is a higher possibility that the sampling period will have regularity. Then, the adaptation is performed under such inappropriate sensor signal capturing operation, and there is a possibility that the inappropriate adaptation is performed.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、サンプリング周期の不規則変化を確実として、対象とする信号の脈動がサンプリング結果に与える影響をより的確に抑制することのできるサンプリング周期の設定方法及び信号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 the problem to be solved is to ensure irregular fluctuation of the sampling period and to more accurately suppress the influence of the pulsation of the target signal on the sampling result. An object of the present invention is to provide a sampling period setting method and a signal processing device that can be used.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明では、アナログ信号のサンプリングに際してのサンプリング周期を設定するためのサンプリング周期の設定方法において、複数の周期要素が順不同に配列されたテーブルを予め作成しておき、サンプリング毎にテーブルから周期要素を配列順に取得して、その取得した周期要素に応じてサンプリング周期をサンプリング毎に個別設定することとしている。
In order to solve the above-described problem, in the invention according to
なお、ここでの周期要素とは、サンプリング周期の設定に際して、その算出に用いる可変値のことを言う。すなわち、サンプリング周期は、その周期要素を用いた加算、減算、乗算、除算などの演算を通じて求められる。もちろん、周期要素そのものを直接、サンプリング周期に設定するようにすることもできる。 Here, the periodic element means a variable value used for calculation when setting the sampling period. That is, the sampling period is obtained through operations such as addition, subtraction, multiplication, and division using the periodic element. Of course, the periodic element itself can be directly set to the sampling period.
さて、上記方法では、テーブルの順不同に配列された周期要素に従ってサンプリング周期がサンプリング毎に個別設定されることから、サンプリング周期を不規則変化させ、サンプリング対象のアナログ信号の脈動周期がサンプリング結果に悪影響を与えないようにすることができる。このときのサンプリング周期の不規則変化のパターンは、テーブルにおける周期要素の配列により一義的に決定されるため、サンプリング周期には、人為的にプログラムされた不規則性が付与されるようになる。そのため、センサ信号のサンプリング値やフリーランカウンタの下位ビットの値を用いる場合などのように、サンプリング周期への不規則性の付与に偶然性を持った要素が介入する余地はなく、状況次第で不規則性が損なわれてしまうといった事態は生じ得ないようになる。すなわち、わざわざ検証するまでもなく、サンプリング周期が実際に不規則変化することを確実に保証することができる。また実際の使用状況下であれ、入力パラメータの推移パターンを単純化したシミュレーション環境下であれ、サンプリング周期を常に一定のパターンで不規則変化させることができ、シミュレーションの結果に高い信頼性を持たせることができるようにもなる。 In the above method, since the sampling period is individually set for each sampling according to the periodic elements arranged in random order in the table, the sampling period is irregularly changed, and the pulsation period of the analog signal to be sampled adversely affects the sampling result. Can not be given. Since the pattern of irregular change of the sampling period at this time is uniquely determined by the arrangement of the periodic elements in the table, the artificially programmed irregularity is given to the sampling period. For this reason, there is no room for contingent elements to add irregularity to the sampling period, such as when using the sampling value of the sensor signal or the value of the low-order bit of the free-run counter. A situation in which regularity is lost cannot occur. That is, it is possible to reliably ensure that the sampling period actually changes irregularly without needing to verify. In addition, whether under actual usage conditions or in a simulation environment that simplifies the transition pattern of input parameters, the sampling cycle can always be irregularly changed in a constant pattern, giving the simulation results high reliability. You will be able to
しかも、こうしたサンプリング周期の設定は、全てソフトウェア上で行うことができるため、専用の乱数発生器を設ける場合に比して安価に実現することができる。ちなみに、乱数発生器の生成した乱数を用いてサンプリング周期を不規則変化させた場合、実際にサンプリング周期がどの様なパターンで変化するかは全く予測し得ないが、本発明の方法では、完全に予測することが可能である。このことは、実際にサンプリングが適切に行われるかどうかを事前検証する場面や、問題が発生した場合に解析を行う場面などで有利となる。すなわち、その都度生成される乱数を用いてサンプリング周期を不規則変化させた場合、サンプリング動作の再現は極めて難しいが、本発明の方法では、容易に、サンプリング動作を忠実に再現することができる。 In addition, since the sampling period can be set entirely on software, it can be realized at a lower cost than when a dedicated random number generator is provided. Incidentally, when the sampling period is irregularly changed using the random number generated by the random number generator, it is impossible to predict in what pattern the sampling period actually changes. Can be predicted. This is advantageous in situations such as when pre-verifying whether sampling is actually performed properly or when performing analysis when a problem occurs. That is, when the sampling cycle is irregularly changed using random numbers generated each time, it is extremely difficult to reproduce the sampling operation. However, according to the method of the present invention, the sampling operation can be easily reproduced faithfully.
こうした請求項1のサンプリング周期の設定方法において、請求項2では、テーブルから取得した周期要素に応じて求められた可変成分と、固定値である基準サンプリング周期との和となるようにサンプリング周期を設定している。基準値を中心に一定の範囲内でサンプリング周期を変化させたい場合などには、こうした態様でサンプリング周期を設定することとすれば、テーブルに配列する周期要素などの数値設定が容易となる。
In such a sampling period setting method according to
更に請求項3では、こうした請求項2に記載のサンプリング周期の設定方法において、テーブルの第i番目に配列された周期要素を「TBL[i]」、サンプリング毎にインクリメントされるインデクスを「XI」としたとき、固定値である基準サンプリング周期に、前記テーブルの第XI番目に配列された周期要素TBL[XI]と第(XI+1)番目に配列された周期要素TBL[XI+1]との差を加算した値となるように前記サンプリング周期を設定することとしている。こうした場合、サンプリング周期の平均値(期待値)は、基準サンプリング周期に一致するようになる。そして更に請求項4によるように、テーブルに配列される各周期要素の取り得る値の範囲を「0」以上、且つ基準サンプリング周期未満に設定すれば、所望とする期間(ウィンドウ)毎に一度ずつのサンプリングが確実に実施されるようになる。
Further, according to
上記のようにサンプリング周期を不規則変化させれば、サンプリング対象となるアナログ信号の脈動周期とサンプリング周期との同期がサンプリング結果に与える影響を好適に回避することが可能となる。もっとも、そうした同期がそもそも生じる可能性の無い状況では、敢えてサンプリング周期を不規則変化させる必要は無い。そこで、請求項5に記載の方法のように、こうした請求項2〜4のサンプリング周期の設定方法において、サンプリング周期を基準サンプリング周期に固定した場合にそのサンプリング周期とアナログ信号の脈動周期とが同期する状況にあるか否かを判定し、同期する状況にあると判定されたときには、上記可変成分と基準サンプリング周期との和をサンプリング周期に設定し、そうでないときには、サンプリング周期を基準サンプリング周期に設定するようにしても、上記同期がサンプリング結果に与える影響の回避は可能である。
If the sampling period is irregularly changed as described above, it is possible to suitably avoid the influence of the synchronization between the pulsation period of the analog signal to be sampled and the sampling period on the sampling result. However, in a situation where there is no possibility of such synchronization in the first place, there is no need to intentionally change the sampling period irregularly. Therefore, as in the method according to claim 5, in the sampling period setting method according to
一方、状況によって脈動のパターンが変わるのであれば、その影響の抑制に最適なサンプリング周期の不規則変化のパターンも変わってくる。その点、請求項6に記載の発明では、上記請求項1〜5のいずれか1項に記載のサンプリング周期の設定方法において、サンプリング周期の設定に用いるテーブルとして、周期要素の配列態様の異なる複数のテーブルを用意し、前記サンプリング周期の設定に用いるテーブルをサンプリングの実行状況に応じて切り替えるようにしている。そのため、状況に応じた脈動パターンの変化に合わせて、サンプリング周期の不規則変化のパターンを変化させることができるようになる。例えば、吸入空気量検出用センサや吸気圧検出用センサのセンサ出力をサンプリングする場合、それらのセンサ出力は吸気脈動に併せて脈動するようになる。吸気脈動の周期は、エンジンの気筒数によって、或いはエンジン回転速度によって変化することから、それらセンサ出力の脈動パターンは、エンジンの気筒数やエンジン回転速度に応じて変化することになる。そこで吸入空気量検出用センサや吸気圧検出用センサのセンサ出力をサンプリング対象とする場合には、エンジンの気筒数又はエンジン回転速度域、或いはそれらの双方に応じて上記テーブルの切り替えを行うことで、センサ出力の脈動パターンの変化に合わせてサンプリング周期の不規則変化のパターンを好適に変化させることができるようになる。
On the other hand, if the pulsation pattern changes depending on the situation, the pattern of irregular change of the sampling cycle that is optimal for suppressing the influence also changes. In that respect, in the invention according to claim 6, in the sampling period setting method according to any one of
こうしたサンプリング周期の設定方法で用いるテーブルに配列される周期は、請求項7に記載のように、シミュレーション環境や適合環境による検証を通じて求めておくようにすると良い。 The period arranged in the table used in such a sampling period setting method may be obtained through verification using a simulation environment or a compatible environment, as described in claim 7.
なお、以上のサンプリング周期の設定方法は、請求項8に記載のように、エンジンの吸入空気量検出用センサのセンサ信号のサンプリングに適用することができる。勿論、それ以外にも、サンプリング対象のアナログ信号に脈動が重畳されてしまい、その脈動とサンプリングの周期が同期した場合にサンプリング結果に悪影響が生じる虞のある、任意のアナログ信号のサンプリングについて、本発明のサンプリング周期の設定方法は同様に適用可能である。 Note that the above sampling period setting method can be applied to sampling of a sensor signal of an intake air amount detection sensor of an engine, as described in claim 8. Of course, in addition to this, for sampling of an arbitrary analog signal, the pulsation is superimposed on the analog signal to be sampled, and the sampling result may be adversely affected when the pulsation is synchronized with the sampling period. The sampling period setting method of the invention can be similarly applied.
一方、上記課題を解決するため、請求項9に記載の発明では、アナログ信号を周期的にサンプリングしてデジタル信号に変換する信号処理装置において、複数の周期要素が順不同に配列されたテーブルと、サンプリング毎に前記テーブルから周期要素を配列順に取得して、その取得した周期に応じてサンプリング周期をサンプリング毎に個別設定するサンプリング周期設定手段と、を備えることとした。
On the other hand, in order to solve the above-mentioned problem, in the invention according to
上記構成では、テーブルの順不同に配列された周期要素に従ってサンプリング周期が設定されるため、サンプリング周期が不規則変化されるようになる。このときのサンプリング周期の不規則変化のパターンは、テーブルの周期要素の配列により一義的に決定されるもの、すなわち人為的にプログラムされたものとなり、わざわざ検証するまでもなく、サンプリング周期が実際に不規則変化することを確実に保証することができる。加えて、専用の乱数発生器を設ける場合よりも安価に、サンプリング周期の不規則化を実現することができる、サンプリング動作の忠実な再現が可能である、といった優れた特徴を有してもいる。 In the above configuration, since the sampling period is set according to the periodic elements arranged in the order of the table, the sampling period is irregularly changed. The pattern of irregular change of the sampling period at this time is uniquely determined by the arrangement of the periodic elements of the table, that is, artificially programmed, and the sampling period is actually not necessary to verify. It can be assured that it changes irregularly. In addition, the sampling cycle can be irregularized at a lower cost than when a dedicated random number generator is provided, and the sampling operation can be faithfully reproduced. .
こうした信号処理装置のサンプリング周期設定手段は、請求項10に記載のようにテーブルから取得した周期要素に応じて求められる可変成分と固定値である基準サンプリング周期との和となるようにサンプリング周期の個別設定を行うように構成することもできる。こうした場合、基準値を中心に一定の範囲内でサンプリング周期を変化させたい場合などにおいて、テーブルに配列する周期要素などの数値設定をより容易に行うことができる。 The sampling period setting means of such a signal processing device has a sampling period so as to be the sum of a variable component obtained in accordance with the periodic element acquired from the table and a reference sampling period which is a fixed value. It can also be configured to perform individual settings. In such a case, when it is desired to change the sampling period within a certain range around the reference value, it is possible to more easily set the numerical values of the periodic elements arranged in the table.
また請求項9に記載の信号処理装置のサンプリング周期設定手段を、請求項11に記載のように、テーブルの第i番目に配列された周期要素を「TBL[i]」、サンプリング毎にインクリメントされるインデクスを「XI」としたとき、固定値である基準サンプリング周期に、テーブルの第XI番目に配列された周期要素TBL[XI]と第(XI+1)番目に配列された周期要素TBL[XI+1]との差を加算した値となるようにサンプリング周期を設定するものとすれば、不規則変化されるサンプリング周期の平均値(期待値)が基準サンプリング周期と一致されるようになる。そして更に請求項12によるように、テーブルの各周期要素の取り得る値の範囲を「0」以上で、且つ基準サンプリング周期未満に設定すれば、ウィンドウ内に一度ずつのサンプリングを確実に行わせることができるようになる。
Further, the sampling period setting means of the signal processing device according to
なお、上述したように、サンプリング対象となるアナログ信号の脈動周期とサンプリング周期との同期がそもそも生じる可能性の無い状況では、敢えてサンプリング周期を不規則変化させる必要は無いため、請求項13によるように、サンプリング周期を基準サンプリング周期に固定した場合にその固定したサンプリング周期とアナログ信号の脈動周期とが同期する状況にあるか否かを判定する判定手段を備え、サンプリング周期設定手段が、その判定手段が「同期する状況にある」と判定したときには、上記可変成分と上記基準サンプリング周期との和となるようにサンプリング周期をサンプリング毎に個別設定し、そうでないときには、サンプリング周期を前記基準サンプリング周期に一律に固定設定することとしても良い。 Note that, as described above, in a situation where there is no possibility of synchronization between the pulsation period of the analog signal to be sampled and the sampling period, the sampling period does not need to be irregularly changed. And determining means for determining whether or not the fixed sampling period is synchronized with the pulsation period of the analog signal when the sampling period is fixed to the reference sampling period, and the sampling period setting means determines the determination. When it is determined that the means is “synchronized”, the sampling period is individually set for each sampling so as to be the sum of the variable component and the reference sampling period. Otherwise, the sampling period is set to the reference sampling period. It is good also as setting to fixed uniformly.
また、請求項14に記載の発明では、請求項10〜13の信号処理装置でのサンプリング周期の設定に用いられるテーブルとして、周期要素の配列態様の異なる複数のテーブルを設けるとともに、上記サンプリング周期設定手段がサンプリング周期の設定に用いるテーブルを、サンプリングの実行状況に応じて切り替えるテーブル切替手段を備えることとしている。こうした場合、サンプリングの状況に応じた脈動パターンの変化に合わせて、サンプリング周期の不規則変化のパターンを変化させることができるようになる。例えば、サンプリング対象のアナログ信号を、エンジンの吸入空気量検出用センサのセンサ信号とした場合、エンジンの各気筒における間欠的な空気の吸入に起因した吸気の脈動の影響で、そうしたセンサ信号に脈動が重畳されることなり、その脈動のパターン(周期)は、エンジンの気筒数や回転速度によって変化するようになる。そこで請求項15によるように、テーブル切替手段が、適用されるエンジンの気筒数に応じてテーブルの切り替えを行うこととしたり、請求項16によるように、テーブル切替手段が、エンジンの回転速度域に応じてテーブルの切り替えを行うこととすれば、吸入空気量検出用センサのセンサ信号の脈動パターンの変化に合わせた、サンプリング周期の不規則変化のパターンの変更を行うことができるようになる。
Further, in the invention described in
なお、上記請求項9〜14に記載の信号処理装置は、請求項17に記載のように、エンジンの吸入空気量検出用センサのセンサ信号のアナログ/デジタル変換に用いる信号処理装置に適用することができる。勿論、それ以外の信号のA/D変換に用いられる信号処理装置であっても、同様に適用することが可能である。
The signal processing device according to any one of
以下、本発明にかかるサンプリング周期の設定方法および同設定方法を採用した信号処理装置を具体化した一実施の形態について、図1〜図9を参照しながら説明する。本実施の形態は、車載制御装置における吸入空気量検出用センサのセンサ信号のA/D変換を行う信号処理装置、及びそのA/D変換に際しての同センサ信号のサンプリングの方法に本発明を適用したものとなっている。 Hereinafter, an embodiment in which a sampling period setting method and a signal processing apparatus employing the setting method according to the present invention are embodied will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to a signal processing device that performs A / D conversion of a sensor signal of an intake air amount detection sensor in an in-vehicle control device, and a method of sampling the sensor signal at the time of the A / D conversion. It has become.
まず、本実施の形態の適用される車両制御装置の概要について説明する。この車両制御装置には、複数のセンサおよび複数のアクチュエータが接続されている。車両制御装置は、それらセンサから入力されるセンサ信号に基づいてアクチュエータに対する制御信号を生成するとともに、この生成した制御信号をアクチュエータへと出力することにより、燃料噴射量の調節やエンジンへの吸入空気量の調節などの制御を行う。 First, an outline of a vehicle control device to which the present embodiment is applied will be described. A plurality of sensors and a plurality of actuators are connected to the vehicle control device. The vehicle control device generates a control signal for the actuator based on sensor signals input from these sensors, and outputs the generated control signal to the actuator, thereby adjusting the fuel injection amount and intake air to the engine. Control the amount.
図1に示すように、この車両制御装置1には、センサとして、熱線式のエアフローメータであるVGセンサ10、燃料温センサ11、水温センサ12、吸気温センサ13、酸素センサ14、回転角センサ15、ベーパ流量センサ16、およびアイドルスイッチ17などが接続されている。また、車両制御装置1には、アクチュエータとして、イグナイタ20、燃料噴射弁21、アイドルスピードコントロールバルブ(ISCV)22、パージコントロールバルブ23、および排気ガス再循環バルブ(EGRV)24などが接続されている。
As shown in FIG. 1, the
なお上記VGセンサ10は、エンジンの吸入空気量検出用のセンサであって、吸気通路内に配置された熱線と、その熱線と吸気通路内の空気との温度差を一定に保つための閉ループ回路とを備えて構成されている。吸気通路内の空気の流量、すなわち吸入空気量が増減すれば、熱線が空気により奪われる熱量も同様に増減して、ひいては熱線の加熱に要する電流も増減することになる。VGセンサ10は、こうした加熱のために熱線に流される電流に線形化や温度補償のための処理を施したものをセンサ信号として車両制御装置1に出力している。
The
一方、車両制御装置1は、その主要部としてマイクロコンピュータ30を備えている。このマイクロコンピュータ30は、中央処理装置(MPU)31、各種処理プログラムやデータを格納したROM32、作業領域として使用されるRAM33、エンジン停止後もデータを保持するバックアップRAM34、入出力ポート35、入力ポート36、および出力ポート37〜41を備えるとともに、これらがバスラインBLに接続された構成となっている。
On the other hand, the
また、車両制御装置1は、バッファ50〜53、およびこれらバッファ50〜53が接続されるとともに上記入出力ポート35と相互に接続されたA/D変換器54を備えている。A/D変換器54は、アナログ信号として入力される上記各センサのセンサ信号をデジタル信号に変換する信号処理装置となっている。具体的にはA/D変換器54は、入出力ポート35から入力される変換開始信号に基づき、バッファ50〜53に一時的に蓄積されているセンサ信号を取り込んでデジタル信号に変換するとともに、そのデジタル信号を同入出力ポート35へと出力する。より詳しくは、このA/D変換器54は、上記変換開始信号にて示される時間(遅延時間)が経過した後、上記センサ信号をデジタル信号に変換する。なお、この車両制御装置1では、上述の複数のセンサのうち、VGセンサ10、燃料温センサ11、水温センサ12、および吸気温センサ13が、上記バッファ50〜53にそれぞれ接続されている。
Further, the
さらに、車両制御装置1は、バッファ55と、該バッファ55に接続されるとともに上記入力ポート36に接続されたコンパレータ56と、入力ポート36に接続された波形整形回路57を備えている。コンパレータ56および波形整形回路57は、入力されたセンサ信号の波形を整形した後、その波形整形後の信号を入力ポート36に出力する。上述の複数のセンサのうち、酸素センサ14は上記バッファ55に接続されており、回転角センサ15およびベーパ流量センサ16は、波形整形回路57にそれぞれ接続されている。なお、上記アイドルスイッチ17もバッファ等を介して上記入力ポート36に接続されており、そのオン・オフ信号がバスラインBLに送出されるようになっている。
The
また、車両制御装置1は、上記出力ポート37〜41にそれぞれ接続された駆動回路60〜64を備えている。上述のイグナイタ20、燃料噴射弁21、ISCV22、パージコントロールバルブ23、およびEGRV24は、これら駆動回路60〜64にそれぞれ接続されている。そして車両制御装置1では、出力ポート37、38、39、40から出力された指令信号がそれぞれ駆動回路60、61、62、63,64を介して、イグナイタ20、燃料噴射弁21、ISCV22、EGRV24へと供給されるようになっている。
The
こうした構成のもと、車両制御装置1は、センサ10〜17から入力される各センサ信号に基づいてイグナイタ20等のアクチュエータへの制御信号を生成するとともに、この制御信号を駆動回路60〜64に出力することにより上記イグナイタ20等のアクチュエータを駆動する。
Under such a configuration, the
ところで、これら駆動回路60〜64に入力される制御信号は、A/D変換器54から出力されるデジタル信号を基にマイクロコンピュータ30によって生成されている。この制御信号の生成にあたって、マイクロコンピュータ30は、上述の変換開始信号をA/D変換器54に対して出力する。ここで、VGセンサ10のセンサ信号から上記制御信号の生成の際に用いられる瞬時流量平均値を算出するまでのマイクロコンピュータ30による一連の処理を例にとり、マイクロコンピュータ30によるアナログ・デジタル変換(A/D変換)の態様について詳細に説明する。なおここでは、図2に示すように、VGセンサ10からは、「4ms」の周期で脈動するセンサ信号が出力されているものとする。
Incidentally, the control signals input to these
マイクロコンピュータ30は、後述のA/D変換起動処理を「4ms」の実行周期(基準タイミング値CP)毎に実行することによってA/D変換器54を起動させ、アナログ信号であるセンサ信号をデジタル信号へと変換する。このA/D変換起動処理の実行にあたって、マイクロコンピュータ30では、ROM32に記憶されている待ち時間算出テーブルTBLが参照される。本実施の形態にかかる車両制御装置1では、こうしたマイクロコンピュータ30による待ち時間算出テーブルTBLの参照を通じて、上述のように、A/D変換起動処理の実行周期とセンサ信号の脈動周期とが同一であっても、センサ信号を好適にサンプリングすることができるようになっている。まず、この待ち時間算出テーブルTBLの内容について図3および図4を参照しつつ説明する。
The
図3に示すように、待ち時間算出テーブルTBLは、例えば1次元の配列からなり、待ち時間WTとして「Tad_0」〜「Tad_11 」の12個の周期要素が順不同に配列されている。この待ち時間WTは、シミュレーション環境や適合環境による検証を通じて求められる。本実施の形態において、これらTad_0〜Tad_11 は、図4に示すように、各Tad_0〜Tad_11 の隣り合うもの同士の差分がA/D変換起動処理の実行周期の「4ms」を12等分した値となるように求められた時間である。すなわち、Tad_0〜Tad_11 はそれぞれ順に、0、0.333 、0.667 、1.000 、1.333 、1.667 、2.000 、2.333 、2.667 、3.000 、3.333 、3.667 [ms]となっている。後述するように、これら待ち時間算出テーブルTBLの各周期要素Tad_0〜Tad_11 は、サンプリング周期Ts_nの算出に供される。そして、待ち時間算出テーブルTBLにおいてこれら各周期要素Tad_0〜Tad_11 は、それらを用いて算出されるサンプリング周期Ts_nを不規則に変化させべく、図3に示すように順不同に配列されている。なお、ここでは、この待ち時間算出テーブルTBLの第IX番目に配列された周期要素をTBL[IX]と記載する。なお「IX」は、こうした待ち時間算出テーブルTBLから周期要素を取得する際のインデクスとして用いられ、その値は「0」〜「11」までの自然数のいずれかを取る。 As shown in FIG. 3, the waiting time calculation table TBL has, for example, a one-dimensional arrangement, and twelve periodic elements “Tad — 0” to “Tad — 11” are arranged in random order as the waiting time WT. This waiting time WT is obtained through verification using a simulation environment or a compatible environment. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, these Tad_0 to Tad_11 are values obtained by dividing the difference between adjacent ones of Tad_0 to Tad_11 into 12 equal parts of the execution period of the A / D conversion activation process. Is the time required to be That is, Tad_0 to Tad_11 are 0, 0.333, 0.667, 1.000, 1.333, 1.667, 2.000, 2.333, 2.667, 3.000, 3.333, and 3.667 [ms], respectively. As will be described later, each of the periodic elements Tad_0 to Tad_11 of the waiting time calculation table TBL is used for calculating the sampling period Ts_n. In the waiting time calculation table TBL, these periodic elements Tad_0 to Tad_11 are arranged in random order as shown in FIG. 3 in order to irregularly change the sampling period Ts_n calculated using them. Here, the IXth periodic element arranged in the waiting time calculation table TBL is described as TBL [IX]. Note that “IX” is used as an index when acquiring the periodic element from the waiting time calculation table TBL, and the value thereof is any natural number from “0” to “11”.
ここで、上記A/D変換起動処理の処理手順を図5にフローチャートとして示し、このフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、ステップS10において、マイクロコンピュータ30では、インデックスIXの値がインクリメント、すなわちその値に「1」が加算される。ただし、インデックスIXの値が「11」よりも大きくなったときには(ステップS11:YES)、その値は「0」にリセットされる。すなわち、マイクロコンピュータ30では、当該A/D変換起動処理が実行される都度、インデックスIXの値が「0」〜「11」の範囲内で、順次ラウンドロビンにインクリメントされるようになっている。
Here, the processing procedure of the A / D conversion activation processing is shown as a flowchart in FIG. 5 and will be described with reference to this flowchart.
First, in step S10, the
さて、続くステップS13において、マイクロコンピュータ30では、インデックスIXの値に基づき、上述の待ち時間算出テーブルTBLの第IX番目の周期要素(可変値TBL[IX])を待ち時間WTとして取得する。そして、ステップS14において、マイクロコンピュータ30では、待ち時間WTの値が「0」か否かが判断される。このステップS14において、待ち時間WTの値が「0」であると判断された場合、マイクロコンピュータ30では、ステップS15において、待ち時間なしでセンサ信号のA/D変換が実行されるべく、遅延時間が「0」である旨の上記変換開始信号がA/D変換器54に出力される。その後、当該処理は一旦終了される。
In step S13, the
一方、上記ステップS14において、待ち時間WTの値が「0」以外の値であると判断された場合、マイクロコンピュータ30では、ステップS16において、待ち時間WTを遅延時間とした上記変換開始信号がA/D変換器54に出力される。その後、当該処理は一旦終了される。これにより、A/D変換器54では、マイクロコンピュータ30による変換開始信号の出力から待ち時間WTで示される時間が経過した後、センサ信号のA/D変換が実行されることとなる。
On the other hand, if it is determined in step S14 that the value of the waiting time WT is a value other than “0”, the
こうして設定される待ち時間WTに応じて実行されるセンサ信号の第(n−1)回目のA/D変換から第n回目のA/D変換までの間隔、すなわちセンサ信号のサンプリング周期Ts_nは、下式にて表される通りとなる。ちなみに、第n回目のサンプリング周期Ts_nの設定時におけるインデクスIXの値は、サンプリング周期の設定回数nを、待ち時間算出テーブルTBLの周期要素の総数「12」で除算したときの剰余から「1」を減算した値となる。 The interval from the (n−1) th A / D conversion to the nth A / D conversion of the sensor signal executed in accordance with the waiting time WT thus set, that is, the sensor signal sampling period Ts_n is: As shown in the following formula. Incidentally, the value of the index IX at the time of setting the n-th sampling cycle Ts_n is “1” from the remainder when the set number of sampling cycles n is divided by the total number of cycle elements “12” of the waiting time calculation table TBL. The value obtained by subtracting.
[数1]
Ts_n=(4[ms]−TBL[IX])+TBL[IX+1] …(1)
図6は、「4ms」周期で脈動するセンサ信号とともに、A/D変換器54による同センサ信号のA/D変換のタイミングを四角記号を用いて併せ示したものである。上述のように、待ち時間算出テーブルTBLに格納されたTad_0〜Tad_11 の各値は、上記関係式にて示されるサンプリング周期Ts_nが不規則な並びとなるように並び替えられている。このため、上記関係式にて示されるサンプリング周期Ts_nは、規則的な順番とはならず、不規則性を有することとなる。
[Equation 1]
Ts_n = (4 [ms] −TBL [IX]) + TBL [IX + 1] (1)
FIG. 6 shows the timing of A / D conversion of the sensor signal by the A /
ちなみに、同図6に丸記号にて示すように、従来のようにサンプリング周期が「4ms」固定の場合、A/D変換器54では、センサ信号の脈動とサンプリング周期とが同期したときには、例えばセンサ信号における脈動の山部分のみがサンプリングされてしまう。ちなみに、脈動周期が「4ms」となるエンジン回転速度は、気筒数によって変化する。例えば4気筒エンジンでは「7424rpm」、6気筒エンジンでは「4883rpm」、8気筒エンジンでは「3662rpm」となる(いずれも4サイクルエンジンの場合。2サイクルエンジンでは、各々の数値は半分となる)。
Incidentally, as indicated by a circle symbol in FIG. 6, when the sampling period is fixed to “4 ms” as in the prior art, the A /
さて、上記A/D変換起動処理を通じてのA/D変換が完了すると、マイクロコンピュータ30では、A/D変換の完了を示す割り込みが発生する。こうした割り込みが発生すると、マイクロコンピュータ30では、次に示すA/D変換完了処理が実行される。次に、このA/D変換完了処理について、図7に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
When the A / D conversion through the A / D conversion activation process is completed, the
図7に示すように、ステップS20において、マイクロコンピュータ30では、A/D変換器54から入力されたデジタル信号が取り込まれる。そして、マイクロコンピュータ30では、ステップS21において上記デジタル信号から瞬時吸気流量が求められた後、続くステップS22において、同瞬時吸気流量が循環配列(リングバッファ)に格納される。その後、当該処理は一旦終了される。
As shown in FIG. 7, in step S <b> 20, the
さらに、マイクロコンピュータ30では、瞬時吸気流量の平均値が算出される。次に、この際に実行される瞬時流量平均値算出処理を図8にフローチャートとして示し、このフローチャートを参照しつつ、瞬時流量平均値算出処理にかかる処理手順を以下に列記する。
Further, the
1.点火間隔時間をA/D変換起動処理の実行周期(基準タイミング)「4ms」にて除算することにより、積算個数を求める(図7:ステップS30)。ここで、点火間隔時間とは、気筒間における点火の時間間隔を指すものである。例えば、4気筒では、180CAに相当する時間が点火間隔時間となり、6気筒では、120CAに相当する時間が点火間隔時間となる。また、8気筒では、90CAに相当する時間が点火間隔時間となる。すなわち、上記積算個数は、点火間隔時間内のサンプリング回数に相当し、エンジンの回転数により変動することになる。 1. By dividing the ignition interval time by the execution period (reference timing) “4 ms” of the A / D conversion activation process, the integrated number is obtained (FIG. 7: step S30). Here, the ignition interval time refers to an ignition time interval between cylinders. For example, in the case of 4 cylinders, the time corresponding to 180 CA is the ignition interval time, and in the case of 6 cylinders, the time corresponding to 120 CA is the ignition interval time. In the case of 8 cylinders, the time corresponding to 90 CA is the ignition interval time. That is, the integrated number corresponds to the number of samplings within the ignition interval time and varies depending on the engine speed.
2.上記循環配列に格納された瞬時吸気流量のうち、最新データから上記積算個数分の値について総和を求める(図7:ステップS31)。
3.上記積算値を上記積算個数にて除算することにより、瞬時吸気流量の平均値を算出する(図7:ステップS32)。
2. Of the instantaneous intake air flow rate stored in the circulation array, a sum is obtained for the values corresponding to the accumulated number from the latest data (FIG. 7: step S31).
3. By dividing the integrated value by the integrated number, an average value of the instantaneous intake flow rate is calculated (FIG. 7: Step S32).
このように、VGセンサ10のセンサ信号がA/D変換されることにより生成されたデジタル信号は、上記瞬時流量平均値算出処理の実行を通じて平均化される。このため、上述のようにサンプリング周期が不規則であっても、エンジン制御における燃料噴射角度や燃料噴射量の算出にあたって不都合が生じることはない。
Thus, the digital signal generated by A / D converting the sensor signal of the
次に、本実施の形態にかかる車両制御装置1によってVGセンサ10のセンサ信号がサンプリングされる際のサンプリング周期について、図9に一具体例を示し、この具体例にしたがって詳細に説明する。
Next, a specific example of the sampling cycle when the sensor signal of the
上述した図3の待ち時間算出テーブルTBLに示されるよう、インデックスIXが「0」のときに同待ち時間算出テーブルTBLから取得される待ち時間WTは、Tad_4(=1.333 [ms])となる。またインデックスIXが「1」のときに待ち時間算出テーブルTBLから取得される待ち時間WTは、Tad_0(=0[ms])となる。同様にインデックスIXが「2」のときの待ち時間WTはTad_8(2.667 [ms])となり、インデックスIXが「3」のときの待ち時間WTはTad_2(0.667 [ms])となる。 As shown in the waiting time calculation table TBL of FIG. 3 described above, the waiting time WT acquired from the waiting time calculation table TBL when the index IX is “0” is Tad_4 (= 1.333 [ms]). The waiting time WT acquired from the waiting time calculation table TBL when the index IX is “1” is Tad_0 (= 0 [ms]). Similarly, the waiting time WT when the index IX is “2” is Tad_8 (2.667 [ms]), and the waiting time WT when the index IX is “3” is Tad_2 (0.667 [ms]).
そのため、第1回目のA/D変換から第2回目のA/D変換までのサンプリング周期Ts_0は、2.667 (=4−1.333 +0)[ms]となる。また第2回目のA/D変換から第3回目のA/D変換までのサンプリング周期Ts_1は、6.667 (=4−0+2.667 )[ms]となり、第3回目のA/D変換から第4回目のA/D変換までのサンプリング周期Ts_2は、2.000 (=4−2.667 +0.667 )[ms]となる。このようにサンプリング周期Ts_nは、サンプリング毎に不規則に変化されるようになる。 Therefore, the sampling cycle Ts_0 from the first A / D conversion to the second A / D conversion is 2.667 (= 4-1.333 +0) [ms]. The sampling period Ts_1 from the second A / D conversion to the third A / D conversion is 6.667 (= 4-0 + 2.667) [ms]. The sampling period Ts_2 until the second A / D conversion is 2.000 (= 4-2.667 +0.667) [ms]. As described above, the sampling period Ts_n is irregularly changed every sampling.
なお、こうした本実施形態では、車両制御装置がその機能の一部として信号処理装置としての機能を担っている。また本実施形態では、基準サンプリング周期毎に実施されるA/D変換起動処理において、ステップS13〜S16の処理にて待ち時間WTを求めてその待ち時間WT後にA/D変換器を起動する結果として、上記サンプリング周期設定手段によるサンプリング周期の設定が行われるようになっている。 In this embodiment, the vehicle control device functions as a signal processing device as part of its function. Further, in the present embodiment, in the A / D conversion activation process performed every reference sampling period, the result of obtaining the waiting time WT in the processes of steps S13 to S16 and starting the A / D converter after the waiting time WT. As described above, the sampling period is set by the sampling period setting means.
以上説明した本実施の形態のサンプリング周期の設定方法、及び信号処理装置によれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
(1)サンプリング周期に人為的にプログラムされた不規則性が付与されるため、サンプリング周期への不規則性の付与に偶然性を持った要素が介在する余地はなく、わざわざ検証せずとも、サンプリング周期が実際に不規則変化することを確実に保証することができる。そのため、サンプリング周期の不規則変化を確実として、対象とする信号の脈動がサンプリング結果に与える影響をより的確に抑制することができる。
According to the sampling period setting method and the signal processing apparatus of the present embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) Since artificially programmed irregularities are added to the sampling period, there is no room for contingent elements in the provision of irregularities to the sampling period, and sampling is performed without bothering verification. It can be ensured that the period actually changes irregularly. Therefore, it is possible to reliably suppress the influence of the pulsation of the target signal on the sampling result by ensuring the irregular change of the sampling period.
(2)不規則変化するサンプリング周期の設定をすべてソフトウェア上のみで行うことができるため、乱数発生器などのハードウェアを用いて行う場合に比して、サンプリング周期の不規則変化を安価に実現することができる。 (2) Since the irregularly changing sampling period can be set only on software, the irregular sampling period can be changed at a lower cost than when using hardware such as a random number generator. can do.
(3)サンプリング動作の忠実な再現が容易に行えるため、サンプリング動作の事前検証や問題発生時の解析が容易となる。
(4)置かれた状況に拘わりなく、待ち時間算出テーブルTBLの周期要素の配列のみによって不規則変化のパターンが決定されるため、周囲の状況を単純化したシミュレーション環境下であれ、実際の使用状況下であれ、常に一定のパターンでサンプリング周期を不規則変化させることができる。そのため、信頼性の高いシミュレーション結果を得ることができる。
(3) Since the faithful reproduction of the sampling operation can be easily performed, prior verification of the sampling operation and analysis when a problem occurs are facilitated.
(4) Regardless of the situation, the irregular change pattern is determined only by the arrangement of the periodic elements in the waiting time calculation table TBL, so that the actual use is possible even in a simulation environment in which the surrounding situation is simplified. Even under circumstances, the sampling period can be changed irregularly at a constant pattern. Therefore, a highly reliable simulation result can be obtained.
(5)待ち時間算出テーブルTBLの周期要素に応じて設定される可変成分と、固定値である固定成分(基準サンプリング周期)との和としてサンプリング周期を設定するようにしている。またサンプリング毎にインクリメントされるインデクスXIを用い、待ち時間算出テーブルTBLの第XI番目、及び第(XI+1)番目の周期要素を取得して、それらの差を上記可変成分としている。そのため、不規則変化するサンプリング周期の平均値(期待値)を基準サンプリング周期と一致されることができ、また所望とする期間(ウインドウ)内に1度ずつのサンプリングを確実に行うことができるようにもなる。更に、そうした態様でサンプリング周期を不規則変化させるための、待ち時間算出テーブルTBLの各周期要素の数値設定が容易にもなる。 (5) The sampling period is set as the sum of the variable component set according to the periodic element of the waiting time calculation table TBL and the fixed component (reference sampling period) that is a fixed value. The index XI that is incremented every sampling is used to obtain the XI-th and (XI + 1) -th periodic elements of the waiting time calculation table TBL, and the difference between them is used as the variable component. For this reason, the average value (expected value) of irregularly changing sampling periods can be matched with the reference sampling period, and sampling can be reliably performed once within a desired period (window). It also becomes. Further, it becomes easy to set numerical values for each periodic element of the waiting time calculation table TBL for irregularly changing the sampling period in such a manner.
(その他の実施の形態)
上述のようにサンプリング周期を不規則変化させれば、サンプリング対象のアナログ信号の脈動周期とサンプリング周期とが同期することを回避することができる。もっとも、そうした同期が特定の状況下でのみ発生する可能性があることが予め解っているのであれば、同期の生じる可能性のある状況でのみ、サンプリング周期を不規則変化させるだけでも、上記同期の発生を回避することができる。そこで、サンプリング周期を基準サンプリング周期に固定したとして、そのときのサンプリング周期がセンサ信号の脈動周期と同期する状況にあるか否かを判定し、同期する状況にあると判定されたときにのみ、サンプリング周期を不規則変化させ、そうでないときには、基準サンプリング周期に一律固定するようにすると良い。上記実施形態の場合、VGセンサ10のセンサ信号の脈動周期が基準サンプリング周期(4ms)と同期するエンジン回転速度は予め解っているため、そうした回転速度付近でのみ、サンプリング周期の不規則変化を実施させるようにすると良い。
(Other embodiments)
If the sampling period is irregularly changed as described above, it is possible to avoid synchronization between the pulsation period of the analog signal to be sampled and the sampling period. However, if it is known in advance that such synchronization may occur only under certain circumstances, the above synchronization can be achieved only by changing the sampling period irregularly only in situations where synchronization may occur. Can be avoided. Therefore, assuming that the sampling period is fixed to the reference sampling period, it is determined whether or not the current sampling period is in a state of being synchronized with the pulsation period of the sensor signal, and only when it is determined that the state is in a synchronized state. The sampling period may be changed irregularly, and if not, it may be fixed uniformly at the reference sampling period. In the case of the above embodiment, since the engine rotation speed at which the pulsation period of the sensor signal of the
一方、センサ信号の脈動の発生態様が状況により変化するとしたなら、上述したようなセンサ信号の脈動がサンプリング結果に与える悪影響を適正に抑制可能なサンプリング周期の不規則変化のパターンも変わってくる。すなわち、状況により、脈動のパターン(周期)が変われば、サンプリング周期の不規則変化のパターンも変えることが望ましい。ところが、上記実施形態では、サンプリング周期の不規則変化のパターンは、待ち時間算出テーブルTBLの各周期要素の配列によって一律に決まってしまう。そこで、周期要素の配列の異なる複数の待ち時間算出テーブルTBLを設け、サンプリング周期の設定に用いるテーブルを状況に応じて切り替えるようにすれば、脈動パターンの変化に合わせてサンプリング周期の不規則変化のパターンを変化させることが可能となる。 On the other hand, if the generation state of the pulsation of the sensor signal changes depending on the situation, the pattern of the irregular change of the sampling period that can appropriately suppress the adverse effect of the pulsation of the sensor signal on the sampling result as described above also changes. In other words, if the pulsation pattern (cycle) changes depending on the situation, it is desirable to change the pattern of irregular change in the sampling cycle. However, in the above embodiment, the irregular change pattern of the sampling period is uniformly determined by the arrangement of the periodic elements in the waiting time calculation table TBL. Therefore, if a plurality of waiting time calculation tables TBL having different arrangements of periodic elements are provided and the table used for setting the sampling period is switched according to the situation, the irregular change of the sampling period is changed according to the change of the pulsation pattern. The pattern can be changed.
例えば、VGセンサ10のセンサ信号の脈動周期と基準サンプリング周期との同期は、複数の回転速度域で発生することがある。VGセンサ10のセンサ信号の脈動周期は、エンジン回転速度に反比例するため、そうした複数の回転速度域のそれぞれでセンサ信号の脈動周期は異なることになる。そのため、ある特定のサンプリング周期の不規則変化のパターンが、そうした同期の発生する回転速度域のいずれかにおいて、脈動の悪影響を効果的に抑制し得るものであったとしても、他の回転速度域でも同様に機能することは必ずしも保証できるとは限らない。そこで、同期の発生する回転速度域のそれぞれについて、有効なパターンでサンプリング周期が不規則変化するように設定された複数の待ち時間算出テーブルを個別に設けるようにする。そして各々の回転速度域でのサンプリング周期の設定に用いるテーブルを切り替えるようにすれば、同期の発生する回転速度域のいずれにおいても、脈動の悪影響を効果的に抑制することができるようになる。より具体的には、図5のA/D変換起動処理におけるステップS13の処理の前に、エンジン回転速度を取得し、その取得したエンジン回転速度に応じてステップS13での待ち時間WTの算出に用いる待ち時間テーブルを選択する処理を追加する。この場合、ここで追加した処理が上記テーブル切替手段の処理に相当するものとなる。
For example, the synchronization between the pulsation period of the sensor signal of the
一方、上述したようにVGセンサ10のセンサ信号の脈動周期と基準サンプリング周期とが同期するエンジン回転速度はエンジンの気筒数によって異なっている。このことから明らかなように脈動の発生状況は、適用されるエンジンの気筒数によっても変化する。そこで、エンジンの気筒数別に、周期要素の配列態様の異なる待ち時間算出テーブルTBLを設け、適用されるエンジンの気筒数に応じて、サンプリング周期の設定に用いるテーブルを切り替えるようにすれば、気筒数の異なるエンジンに共通して適用可能な汎用性を信号処理装置に持たせることができる。
On the other hand, as described above, the engine rotation speed at which the pulsation cycle of the sensor signal of the
この発明にかかるサンプリング周期の設定方法および同設定方法を採用する電子処理装置は上記実施の形態に限定されるものではなく、更に例えば次のような形態として実施することもできる。 The sampling cycle setting method and the electronic processing apparatus adopting the setting method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be further implemented, for example, as follows.
・VGセンサ10の数は任意であり、複数のVGセンサを用意しておき、これらVGセンサをA/D変換器54においてサンプリング周期Ts_nで一度にA/D変換するようにしてもよい。このようにすれば、ROM32の記憶領域の低減やマイクロコンピュータの処理負荷の軽減を通じて車両制御装置1の省リソース化を図ることができる。
The number of
・上記実施の形態において、マイクロコンピュータ30では、待ち時間算出テーブルTBLから求められた待ち時間WTが経過した後にA/D変換を実行すべく、A/D変換器54に対して変換開始信号を出力していた。このように待ち時間WTが経過した後にA/D変換を実行するための方法は、上述の待ち時間算出テーブルTBLを用いた方法に限定されない。例えば、待ち時間WTの値をプログラムに埋め込んでおき、マイクロコンピュータ30では、A/D変換起動処理を実行する都度、条件分岐により、待ち時間WTの経過後にA/D変換を行うべく、上記変換開始信号を出力するようにしてもよい。すなわち、この場合にも、待ち時間算出テーブルTBLは、独立したかたちでは存在しておらず、マイクロコンピュータ30の処理プログラム中に埋め込まれているだけであり、実質的には上記実施形態と同じものである。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、待ち時間算出テーブルTBLの第XI番目に配列された周期要素TBL[XI]と第(XI+1)番目に配列された周期要素TBL[XI]との差を、基準サンプリング周期に加算した値がサンプリング周期となるようにその設定が行われるものとなっている。もっとも、サンプリング周期の平均値(期待値)を、特定の値(基準サンプリング周期)に合わせ込む必要が無い場合などには、待ち時間算出テーブルから取得した周期要素を用いたサンプリング周期の設定を、別の演算態様で行うようにしても良い。要は、周期要素が順不同に配列されたテーブルからサンプリング毎にその配列順に取得した周期要素を用いた演算を通じてサンプリング周期を求めるようにすれば、偶然性を持った要素の介在の余地のない、人為的にプログラムされた不規則性をサンプリング周期に付与することが可能である。例えば、テーブルから取得した周期要素を係数として、固定値に乗算したものをサンプリング周期として設定したり、取得した周期要素そのものをサンプリング周期に設定したりすることもできる。 In the above embodiment, the difference between the XIth periodic element TBL [XI] arranged in the waiting time calculation table TBL and the (XI + 1) th periodic element TBL [XI] is used as the reference sampling period. The setting is performed so that the added value becomes the sampling period. However, when it is not necessary to match the average value (expected value) of the sampling period to a specific value (reference sampling period), the setting of the sampling period using the periodic element obtained from the waiting time calculation table, You may make it perform by another calculation aspect. In short, if the sampling period is obtained through a calculation using the periodic elements obtained in the order of arrangement from a table in which the periodic elements are arranged in random order, there is no room for contingent elements. Programmed irregularities can be added to the sampling period. For example, the periodic element acquired from the table can be used as a coefficient, and a product obtained by multiplying a fixed value can be set as the sampling period, or the acquired periodic element itself can be set as the sampling period.
・本発明は、車載制御装置においてVGセンサのA/D変換を行う信号処理装置、及びそのA/D変換に係るサンプリングについてのサンプリング周期の設定方法にその適用が限定されるものでなく、脈動周期が変動するようなアナログ信号のA/D変換を行う装置全般、或いはそうしたアナログ信号のサンプリング時のサンプリング周期の設定全般に適用することができる。 The present invention is not limited to the signal processing device that performs A / D conversion of the VG sensor in the in-vehicle control device, and the sampling period setting method for sampling related to the A / D conversion, and the pulsation The present invention can be applied to all devices that perform A / D conversion of an analog signal whose period varies, or general setting of a sampling period when sampling such an analog signal.
1…車両制御装置、10…熱線式エアフローメータ(VGセンサ)、11…燃料温センサ、12…水温センサ、13…吸気温センサ、14…酸素センサ、15…回転角センサ、16…ベーパ流量センサ、17…アイドルスイッチ、20…イグナイタ、21…燃料噴射弁、22…アイドルスピードコントロールバルブ、23…パージコントロールバルブ、24…排気ガス再循環バルブ、30…マイクロコンピュータ、31…中央処理装置、32…ROM、33…RAM、34…バックアップRAM、35…入出力ポート、36…入力ポート、37〜41…出力ポート、50〜53,55…バッファ、54…A/D変換器、56…コンパレータ、57…波形整形回路、60〜64…駆動回路。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
複数の周期要素が順不同に配列されたテーブルを予め作成しておき、
サンプリング毎に前記テーブルから周期要素を配列順に取得して、その取得した周期要素に応じてサンプリング周期をサンプリング毎に個別設定する
ことを特徴とするサンプリング周期の設定方法。 A method of setting a sampling period when sampling an analog signal,
Create a table in which multiple periodic elements are arranged in random order in advance,
A method for setting a sampling period, comprising: acquiring periodic elements from the table in the order of arrangement for each sampling, and individually setting the sampling period for each sampling according to the acquired periodic elements.
請求項1に記載のサンプリング周期の設定方法。 The sampling period setting method according to claim 1, wherein the sampling period is set to be a sum of a variable component obtained according to the periodic element acquired from the table and a reference sampling period that is a fixed value.
請求項1に記載のサンプリング周期の設定方法。 When the periodic element arranged in the table in the table is “TBL [i]” and the index incremented every sampling is “XI”, the XI-th component in the table is set to the reference sampling cycle which is a fixed value. 2. The sampling according to claim 1, wherein the sampling period is set to be a value obtained by adding a difference between the periodic element TBL [XI] arranged in the first and the (XI + 1) th arranged periodic element TBL [XI + 1]. How to set the cycle.
請求項3に記載のサンプリング周期の設定方法。 The sampling period setting method according to claim 3, wherein a range of possible values of each periodic element arranged in the table is set to "0" or more and less than the reference sampling period.
請求項2〜4のいずれか1項に記載のサンプリング周期の設定方法。 When the sampling period is fixed to the reference sampling period, it is determined whether or not the sampling period and the pulsation period of the analog signal are in synchronization. When it is determined that the sampling period is in synchronization, the variable The sampling period setting method according to claim 2, wherein a sum of a component and the reference sampling period is set as a sampling period, and if not, a sampling period is set as the reference sampling period.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のサンプリング周期の設定方法。 The sampling period according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of tables having different arrangement modes of periodic elements are prepared as the table, and the table used for setting the sampling period is switched according to a sampling execution state. Setting method.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のサンプリング周期の設定方法。 The sampling period setting method according to any one of claims 1 to 6, wherein the periodic elements arranged in the table are obtained through verification by a simulation environment or a compatible environment.
請求項1〜7のいずれか1項に記載のサンプリング周期の設定方法。 The sampling period setting method according to any one of claims 1 to 7, wherein the sampling period setting method is applied to sampling of a sensor signal of an intake air amount detection sensor of an engine.
複数の周期要素が順不同に配列されたテーブルと、
サンプリング毎に前記テーブルから周期要素を配列順に取得して、その取得した周期要素に応じてサンプリング周期をサンプリング毎に個別設定するサンプリング周期設定手段と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。 In a signal processing apparatus that periodically samples an analog signal and converts it into a digital signal,
A table in which a plurality of periodic elements are arranged in random order;
Sampling period setting means for acquiring periodic elements from the table for each sampling in the order of arrangement and individually setting the sampling period for each sampling according to the acquired periodic elements;
A signal processing apparatus comprising:
請求項9に記載の信号処理装置。 The sampling period setting unit performs the individual setting of the sampling period so as to be a sum of a variable component obtained according to a periodic element acquired from the table and a reference sampling period which is a fixed value. Signal processing device.
請求項10に記載の信号処理装置。 When the periodic element arranged in the table in the table is “TBL [i]” and the index incremented every sampling is “XI”, the sampling period setting means sets the reference sampling period to a fixed value. The sampling period is set to a value obtained by adding the difference between the XIth periodic element TBL [XI] and the (XI + 1) th periodic element TBL [XI + 1] arranged in the table. The signal processing device according to claim 10.
請求項11に記載の信号処理装置。 The signal processing apparatus according to claim 11, wherein a range of values that each periodic element of the table can take is set to be “0” or more and less than the reference sampling period.
前記サンプリング周期を前記基準サンプリング周期に固定した場合にその固定したサンプリング周期と前記アナログ信号の脈動周期とが同期する状況にあるか否かを判定する判定手段を備え、
前記サンプリング周期設定手段は、前記判定手段が前記同期する状況にあると判定したときには、前記可変成分と前記基準サンプリング周期との和となるように前記サンプリング周期をサンプリング毎に個別設定し、そうでないときには、前記サンプリング周期を前記基準サンプリング周期に一律に固定設定する
ことを特徴とする信号処理装置。 In the signal processing device according to any one of claims 10 to 12,
When the sampling period is fixed to the reference sampling period, it comprises a determination means for determining whether the fixed sampling period and the pulsation period of the analog signal are in a synchronized state,
The sampling period setting means individually sets the sampling period for each sampling so as to be the sum of the variable component and the reference sampling period when it is determined that the determination means is in the synchronized state; In some cases, the signal processing apparatus is characterized in that the sampling period is uniformly fixed to the reference sampling period.
前記テーブルとして、周期要素の配列態様の異なる複数のテーブルを設けるとともに、
前記サンプリング周期設定手段が前記サンプリング周期の設定に用いるテーブルを、サンプリングの実行状況に応じて切り替えるテーブル切替手段を備える
ことを特徴とする信号処理装置。 The signal processing device according to any one of claims 10 to 13,
As the table, a plurality of tables having different arrangement modes of periodic elements are provided,
A signal processing apparatus comprising: a table switching unit that switches a table used by the sampling cycle setting unit for setting the sampling cycle according to a sampling execution state.
前記テーブル切替手段は、適用される前記エンジンの気筒数に応じて前記テーブルの切り替えを行う
請求項14に記載の信号処理装置。 The analog signal is a sensor signal of an engine intake air amount detection sensor,
The signal processing device according to claim 14, wherein the table switching unit switches the table according to the number of cylinders of the engine to be applied.
前記テーブル切替手段は、前記エンジンの回転速度域に応じて前記テーブルの切り替えを行う
請求項14に記載の信号処理装置。 The analog signal is a sensor signal of an engine intake air amount detection sensor,
The signal processing device according to claim 14, wherein the table switching unit performs switching of the table according to a rotation speed range of the engine.
請求項9〜14のいずれか一項に記載の信号処理装置。 The signal processing device according to any one of claims 9 to 14, wherein the signal processing device is used for analog / digital conversion of a sensor signal of a sensor for detecting an intake air amount of an engine.
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JP2006252642A JP2008076083A (en) | 2006-09-19 | 2006-09-19 | Setting method of sampling period, and signal processing device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2006-09-19 JP JP2006252642A patent/JP2008076083A/en active Pending
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