JP2011209923A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要なデジタル信号データの全てを精度よく得ることのできる制御装置を提供する。
【解決手段】制御部１２が、Ａ／Ｄ変換器１１に対して、複数のセンサＳＲ１〜ＳＲ８のうちで、電気部品の動作を制御するために制御部が実行すべき処理において必要とされるセンサからのアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、処理において必要とされるデジタル信号データのみを得て、処理において必要とされるデジタル信号のみを読み出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の電気部品を制御する制御装置に関し、特に、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器を備える制御装置に関する。

近年、自動車等の車両には種々の電気部品が搭載されており、かかる電気部品を精度よく制御するために、車両の内燃機関等の動作状態を示す物理量を検出する各種センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換（以下、Ａ／Ｄ変換という）を行うアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）を備えた制御装置が用いられるようになっている。

かかる制御装置においては、制御対象である電気部品の数が増加する傾向にあり、かつ、このような多数の電気部品をより精度よく制御することが求められているため、制御装置のＡ／Ｄ変換器にかかる負荷も増大する傾向にある。

特許文献１は、複数の入力チャンネルを有するＡ／Ｄ変換器１４の制御において、制御回路に対する処理負荷を低減するために、時間同期レジスタ３２から順次送られるチャンネル起動信号に基づいてＡ／Ｄ変換器１４が制御されると共に、かかるＡ／Ｄ変換器１４の制御に時間的な余裕があるときには、非同期レジスタ３０から送られるチャンネル起動信号に基づいてＡ／Ｄ変換器１４が制御される構成を開示する。

特許文献２は、１つのＡ／Ｄ変換器により特定のアナログ信号を少なくとも２種類のタイミングでＡ／Ｄ変換する制御装置において、Ａ／Ｄ変換器を制御するための処理負荷を効果的に低減するために、インジェクタへの通電開始タイミングである第１のタイミングと、ＢＴＤＣ６０°ＣＡを含む所定クランク角度毎の第２のタイミングとの、２種類のタイミングで、コモンレール圧信号をＡ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換させ、第１のタイミングでのＡ／Ｄ変換によるＡ／Ｄ変換値を第１の制御処理に用い、第２のタイミングでのＡ／Ｄ変換によるＡ／Ｄ変換値を第２の制御処理に用いると共に、両タイミングが所定時間Ｔ１以内に接近することを検知すると、低優先順位の第２のタイミングでのＡ／Ｄ変換の実施を止めて、第１のタイミングでのＡ／Ｄ変換のみを実施し、その時の第１のタイミングでのＡ／Ｄ変換によるＡ／Ｄ変換値を、第２のＡ／Ｄ変換のＡ／Ｄ変換値として第２の制御処理に流用する構成を開示する。

特許第３５３８８６７号公報 特許第４０３２８３７号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１に開示される構成では、Ａ／Ｄ変換器１４の制御に時間的な余裕があるときには、時間同期レジスタ３２以外の非同期レジスタ３０から送られるチャンネル起動信号に基づいてＡ／Ｄ変換器１４が制御されるものであるため、Ａ／Ｄ変換器１４の制御自体が煩雑であるし、Ａ／Ｄ変換器１４の制御に時間的な余裕が無い場合には、必要なＡ／Ｄ変換値の全てを正確に得ることができないものと考えられる。

また、特許文献２に開示される構成では、特定のアナログ信号を２種類のタイミングでＡ／Ｄ変換する際に、両タイミングが接近した場合には、低優先順位の第２のタイミングでのＡ／Ｄ変換の実施を止めて、第１のタイミングでのＡ／Ｄ変換のみを実施し、その第１のタイミングでのＡ／Ｄ変換によるＡ／Ｄ変換値を使用するものであるため、必要なＡ／Ｄ変換値の全てを正確に得ることができないものと考えられる。

つまり、本発明者の検討によれば、複数のセンサに対応する複数の入力チャンネルから入力されるアナログ信号を順にデジタル信号に変換してデジタル信号データを得た後で、かかるデジタル信号データを用いて車両の種々の電気部品を制御する場合には、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることのできる新規な構成の制御装置が要請される状況にある。

特に、Ａ／Ｄ変換器に入力されるアナログ信号の電圧が上昇しきるのにある程度の時間を要するような電気回路構成を採用する場合には、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることのできる新規な構成の制御装置を実現する要請が強い現状にある。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることのできる制御装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、第１の局面において、制御対象である電気部品の制御に関連する物理量を検出する複数のセンサから各々出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データに基づいて前記電気部品の動作を制御するマイクロコンピュータと、前記複数のセンサと前記マイクロコンピュータとを対応して接続する複数の電気配線と、前記複数の電気配線に対応して配設された複数のＣＲ回路と、前記マイクロコンピュータに内蔵されているダイオードを利用して前記マイクロコンピュータに入力される前記アナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に調整する保護回路と、を備えた制御装置であって、前記マイクロコンピュータは、前記複数のセンサから出力された前記アナログ信号が対応して入力されると共に、入力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号データを得るＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号データを読み出し、読み出された前記デジタル信号データを用いて前記電気部品の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記Ａ／Ｄ変換器に対して、前記複数のセンサのうちで、前記電気部品の動作を制御するために前記制御部が実行すべき処理において必要とされるセンサからのアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、前記処理において必要とされるデジタル信号データのみを得て、前記処理において必要とされる前記デジタル信号のみを読み出すものである。

また本発明は、かかる第１の局面に加えて、前記ＣＲ回路は、前記保護回路が前記マイクロコンピュータに入力される前記アナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に調整する機能を補完することを第２の局面とする。

また本発明は、かかる第１又は第２の局面に加えて、前記制御部が実行すべき処理において、前記制御部が、前記Ａ／Ｄ変換器に対して、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、前記常に変化するアナログ信号に対応するデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことを第３の局面とする。

また本発明は、かかる第１から第３の局面に加えて、前記制御部が実行すべき処理において、前記制御部が、所定の制御周期毎に、前記Ａ／Ｄ変換器に対して、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てを順にＡ／Ｄ変換させることにより、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てに対応するデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことを第４の局面とする。

また本発明は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記複数のＣＲ回路は、同一の集積回路内に配置され、前記集積回路と前記マイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されていることを第５の局面とする。

また本発明は、制御対象である燃料噴射装置の制御に関連する物理量を検出する複数のセンサから各々出力されるアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換してデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データに基づいて前記燃料噴射装置の動作を制御するマイクロコンピュータを備える制御装置であって、前記マイクロコンピュータは、前記燃料噴射装置に対する燃料噴射量の制御をするための前記燃料噴射量の算出において必要とされ、かつ前記複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみを前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第１のデジタル信号データを得ると共に、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てを所定の制御周期毎に前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第２のデジタル信号データを得て、前記第１のデジタル信号データと記第２のデジタル信号データとに基づき、前記燃料噴射量を算出することを第６の局面とする。

本発明の第１の局面の制御装置によれば、制御部が、Ａ／Ｄ変換器に対して、複数のセンサのうちで、電気部品の動作を制御するために制御部が実行すべき処理において必要とされるセンサからのアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換をさせることにより、処理において必要とされるデジタル信号データのみを得て、処理において必要とされるデジタル信号のみを読み出すことにより、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることができる。

本発明の第２の局面の制御装置によれば、ＣＲ回路が、保護回路がマイクロコンピュータに入力されるアナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に調整する機能を補完することにより、別途クランプダイオード等を外付けすることなく、マイクロコンピュータに入力されるアナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に収めることができ、アナログ信号の電圧レベルが不要に高い場合であっても、Ａ／Ｄ変換器に確実なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることができる。

また本発明の第３の局面の制御装置によれば、制御部が、Ａ／Ｄ変換器に対して、複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、常に変化するアナログ信号に対応するデジタル信号データを得て、デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことにより、確実に最新のデジタル信号データの取得が可能となり、よって、電気部品の動作の制御を精度よく行うことができる。

本発明の第４の局面の制御装置によれば、制御部が、所定の制御周期毎に、Ａ／Ｄ変換器に対して、複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てを順にＡ／Ｄ変換させることにより、複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てに対応するデジタル信号データを得て、デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことにより、後段の処理で必要となる可能性のあるデジタル信号データを網羅的に用意しておき、デジタル信号デー
タのうちの経時的に変動幅が少ない所望のものを読み出すことを可能とし、かかるデジタル信号データを必要とする後段の処理を簡便かつ確実に行わせることができる。

本発明の第５の局面の制御装置によれば、複数のＣＲ回路が、同一の集積回路内に配置され、集積回路とマイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されていることにより、制御装置全体の構成をコンパクト化することができる。

また本発明の第６の局面の制御装置によれば、マイクロコンピュータが、燃料噴射装置に対する燃料噴射量の制御をするための燃料噴射量の算出において必要とされ、かつ複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第１のデジタル信号データを得ると共に、複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てを所定の制御周期毎にＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第２のデジタル信号データを得て、第１のデジタル信号データと第２のデジタル信号データとに基づき、燃料噴射量を算出することにより、基本燃料噴射量の算出やその補正処理において、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、常に変化するセンサの最新の状態を読み出すことが可能となり、最終的に適切な燃焼噴射量を得て、燃料噴射装置の燃料噴射の制御を精度よく行うことができる。

本発明の実施形態における制御装置の構成を示す回路図である。 本実施形態における制御装置の比較例としてのＡ／Ｄ変換処理を示す模式的な概念図である。 本実施形態における制御装置のＡ／Ｄ変換処理を示す模式的な概念図である。 本実施形態におけるマイクロコンピュータであるＥＣＵとＣＲ回路等とが同一パッケージ内に配置されて積層された構成を示す断面図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における制御装置につき、詳細に説明する。

まず、本実施形態における制御装置の全体構成について、図１を参照して、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における制御装置の構成を示す回路図である。

図１に示す制御装置１は、典型的には、図示を省略する車両の内燃機関への燃料噴射動作を制御することが可能な制御装置である。かかる制御装置１は、マイクロコンピュータであるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０と、電圧クランプ回路２０と、ＥＵＣ１０及びセンサＳＲ１〜ＳＲ８間を電気的に対応して接続する電気配線Ｌ１〜Ｌ８にそれぞれ対応して配設されたＣＲ回路３１〜３８と、を備える。

センサＳＲ１〜ＳＲ８はそれぞれ、典型的には、内燃機関の動作状態を規定する各種電気部品の動作状態の制御に関連する物理量を検出するためのセンサであり、検出値をアナログ信号で出力する。かかるセンサＳＲ１〜ＳＲ８としては、車両の内燃機関に関して、クランク角センサ、スロットル開度センサ、吸排気管等の圧力センサ、排気ガスの酸素濃度センサ、及びクーラント等の温度センサ等を例示することができる。また、センサＳＲ１〜ＳＲ８には、それらの種類に応じ、対応する電気配線Ｌ１〜Ｌ８に所定の抵抗素子を介して、検出電流を受けるように電源電圧Ｖｃｃが接続されていてもよく、説明の便宜上、図１では全てのセンサＳＲ１〜ＳＲ８に電源電圧Ｖｃｃが接続されているように図示した。

ここで、ＥＣＵ１０は、Ａ／Ｄ変換器１１と、制御部１２と、クランプダイオードＤ１〜Ｄ８と、を備える。

Ａ／Ｄ変換器１１は、入力センサＳＲ１〜ＳＲ８に対応した入力ポートＰ１〜Ｐ８及び入力ポートＰ１〜Ｐ８に対応した結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８を有し、入力ポートＰ１〜Ｐ８及び結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８の対応するもの同士が、それぞれＡ／Ｄ変換器１１の入力チャンネルに対応している。かかる入力ポートＰ１〜Ｐ８には、対応して、電気配線Ｌ１〜Ｌ８を介してセンサＳＲ１〜ＳＲ８が接続されている。また、Ａ／Ｄ変換器１１は、センサＳＲ１〜ＳＲ８から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号は、入力チャンネル毎に対応してデジタル信号データとして結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８に格納されることになる。

制御部１２は、図示を省略するＣＰＵ等の演算処理装置及び必要なメモリ素子を有して、制御装置１全体の動作を制御する。かかる制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１の結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８からＡ／Ｄ変換後のデジタル信号データを読み出して取得し、取得したデジタル信号データに基づいて所定の演算処理を行って、その演算処理の結果に基づいて対応する電気部品の動作を制御し、結果として、内燃機関の燃料噴射動作を制御して、内燃機関の燃焼状態等を制御する。

クランプダイオードＤ１〜Ｄ８は、ＥＣＵ１０に内蔵されて、Ａ／Ｄ変換器１１の入力ポートＰ１〜Ｐ８に対応して入力ポートＰ１〜Ｐ８の前段に設けられてＡ／Ｄ変換器１１に接続され、共通の電源電圧Ｖｃｃに向かって順方向に直列に接続される。

また、電圧クランプ回路２０は、電源電圧Ｖｃｃと、Ａ／Ｄ変換器１１の入力ポートＰ１〜Ｐ８間に接続されたクランプダイオードＤ１〜Ｄ８と、を利用して、入力ポートＰ１〜Ｐ８に入力されるアナログ信号の電圧レベルが所定の範囲を超えないように制限する機能を有するもので、クランプダイオードＤ１〜Ｄ８と共に、ＥＣＵ１０への過剰入力電圧に対する保護回路、特にそのＡ／Ｄ変換器１１への過剰電圧入力に対する保護回路として機能する。かかるクランプダイオードＤ１〜Ｄ８は、ＥＣＵ１０に本来的に内蔵されているものであるため、ＥＣＵ１０に別途外付けしたダイオードをクランプダイオードとして用いる場合に比較して、制御装置１の部品点数を削減して構成を簡素化し、制御装置１のコストを低減することができる。

また、ＣＲ回路３１〜３８はそれぞれ、ＥＵＣ１０及びセンサＳＲ１〜ＳＲ８間を対応して電気的に接続する電気配線Ｌ１〜Ｌ８に対応して配設されているものであって、それぞれが抵抗素子ＲとキャパシタＣとから成る。かかるＣＲ回路３１〜３８は、ＥＣＵ１０に内蔵されたクランプダイオードＤ１〜Ｄ８の耐圧が十分ではないことを考慮して設けられたものであり、電圧クランプ回路２０及びクランプダイオードＤ１〜Ｄ８から構成される保護回路のＥＣＵ１０に対する保護機能を補完して、ＥＣＵ１０におけるＡ／Ｄ変換器１１の入力ポートＰ１〜Ｐ８に対して過剰電圧が入力されるような場合に、その直前で過剰電圧の一部を抵抗素子Ｒ及びキャパシタＣで吸収する機能を有する。なお、かかる抵抗素子Ｒ及びキャパシタＣは、同一のものを用いてもよいし、センサＳＲ１〜ＳＲ８の種類に応じて異なった特性のものを用いてもよい。

つまり、かかる電圧クランプ回路２０及びクランプダイオードＤ１〜Ｄ８から構成される保護回路の保護機能を補完する観点からは、ＣＲ回路３１〜３８の抵抗素子Ｒの抵抗値やキャパシタＣの容量は、Ａ／Ｄ変換器１１の入力ポートＰ１〜Ｐ８やＡ／Ｄ変換器１１自体を確実に保護できるように十分に大きいことが望ましい。

しかしながら、抵抗素子Ｒ１の抵抗値やキャパシタＣの容量が大きすぎると、Ａ／Ｄ変換器１１に入力される電圧信号が速やかに上昇せず、Ａ／Ｄ変換器１１の入力ポートＰ１〜Ｐ８のいずれかに入力されてＡ／Ｄ変換される電圧信号が、隣接する入力ポートに入力されてＡ／Ｄ変換される電圧信号の影響を受けるクロストークが発生したり、Ａ／Ｄ変換の直線性も低下する場合も考えられる。従って、抵抗素子Ｒの抵抗値やキャパシタＣの容量の大きさは、かかるＡ／Ｄ変換のクロストーク（動的変動）や直線性（静的変動）、更にはＡ／Ｄ変換器１１の等のノイズタフネス（破損防止）等を総合的に考慮して設定することになる。

次に、更に図２及び図３をも参照して、以上の構成の制御装置１におけるＡ／Ｄ変換処理について、詳細に説明する。

図２は、本実施形態における制御装置の比較例としてのＡ／Ｄ変換処理を示す模式的な概念図である。また、図３は、本実施形態における制御装置のＡ／Ｄ変換処理を示す模式的な概念図である。

まず、図２を参照して、比較例のＡ／Ｄ変換処理について説明する。

図２に示すように、比較例におけるＡ／Ｄ変換処理において、制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１に対して、入力ポートＰ１〜Ｐ８に入力されるアナログ信号の全部を順次繰り返してＡ／Ｄ変換してデジタル信号を得ると共に結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８に格納させる制御をして、そしてこのように結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８に格納されたデジタル信号データＡＤ０〜ＡＤ７を、処理Ａ、Ｂ及びＣの如何にかかわらず、常に連続的にスキャンし読み取って取得するものである（連続フルスキャンモード）。

かかる処理Ａ、Ｂ及びＣについて詳細に説明をすると、まず、処理Ａは、内燃機関を制御するために必要な基準位置、例えば、内燃機関が何れの燃焼行程位置に在るかという情報等を取得するために、クランク角の３０度毎のクランクパルスを受けて起動されるタスクレベルが高い処理である。ついで、処理Ｂは、内燃機関を制御するための制御量、例えば、燃料噴射量を算出するために、クランク角の３６０度毎のクランクパルスを受けて起動されるタスクレベルの高い処理であるが、処理Ａ及び処理Ｂにおけるそれぞれのタスクレベルの関係では、処理Ｂよりも処理Ａが優先される関係にある。また、処理Ｃは、所定周期で起動すれば足りるタスクレベルが低い処理であって、内燃機関の制御にあたって、例えば、内燃機関の温度状態等を取得する処理である。なお、かかるクランクパルスは、図示を省略するクランク角センサから送出される。

ここで、制御装置１には、ＥＵＣ１０及びセンサＳＲ１〜ＳＲ８間を電気的に接続する電気配線Ｌ１〜Ｌ８に対応してＣＲ回路３１〜３８が配設されているため、それらの抵抗値や静電容量により、入力ポートＰ１〜Ｐ８に入力されるアナログ信号の信号電圧が上昇するのにある程度の時間がかかり、Ａ／Ｄ変換器１１で所定のビット数に対応した全てのＡ／Ｄ変換が終わって全てのデジタル信号データが揃うには時間がかかる場合が考えられる。

例えば、内燃機関に関して、スロットル開度センサＳＲ２に対応する入力ポートＰ２及び吸気管の負圧センサＳＲ５に対応する入力ポートＰ５にそれぞれ対応するデジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４を利用する処理Ａにおいては、Ａ／Ｄ変換処理が連続フルスキャンモードであるとすれば、制御部１２が、処理Ａを起動して、デジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４を使用しようとすると、図２に示す２回目の処理Ａのように１周期分前のデジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４を使用せざるを得ない場合が出てくる。かかる事情は、その後の燃料噴射量を算出す
る処理Ｂ及び内燃機関の状態を演算する処理Ｃにおいても同様である。

このことは、制御部１２が、最新の内燃機関の状態に基づいて制御対象である電気部品等の動作を適切に制御することができなくなる場合があることを意味する。特に、内燃機関の状態によって変動幅の大きいスロットル開度センサＳＲ２の検出値や吸気管の負圧センサＳＲ５の検出値をＡ／Ｄ変換する場合には、常態では変動幅が少ないクーラントの温度センサＳＲ４の検出値をＡ／Ｄ変換する場合に比較して、取得されるデジタル信号データが取得タイミングによって大きく変化する傾向があるために、制御部１２が、例えば、最新のデジタル信号データを使用した燃料噴射量を算出できない事態も想定されて、算出した燃料噴射量が実質意味を成さず、精度の高い燃料噴射動作の制御が困難となる場合も考えられる。

そこで、本実施形態における制御装置１では、制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１に以下に示すようなＡ／Ｄ変換処理を実行させた後、そのデジタル信号データを読み取って取得することとしたものである。

具体的には、図３に示すように、本実施形態のＡ／Ｄ変換処理において、例えば、内燃機関に関して、スロットル開度センサＳＲ２に対応する入力ポートＰ２及び吸気管の負圧センサＳＲ５に対応する入力ポートＰ５にそれぞれ対応するデジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４を得て利用する処理Ａを実行する場合には、制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１に対して、入力ポートＰ２に入力されたアナログ信号及び入力ポートＰ５に入力されたアナログ信号に対してのみＡ／Ｄ変換をさせる制御を行い、Ａ／Ｄ変換器１１は、対応して、入力ポートＰ２に入力されたアナログ信号及び入力ポートＰ５に入力されたアナログ信号に対してのみＡ／Ｄ変換を行い、入力ポートＰ２及び入力ポートＰ５に対応するデジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４のみを生成して、それぞれ結果格納レジストリＲＧ２及びＲＧ５に格納する。

この際、かかる処理Ａでは、入力ポートＰ２に入力されたアナログ信号及び入力ポートＰ５に入力されたアナログ信号に対してのみＡ／Ｄ変換処理を行うものであるため、Ａ／Ｄ変換器１１に対して必要十分なＡ／Ｄ変換時間を与えるように処理時間を設定することができ、共に全てが完全に揃った最新の状態のデジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４を結果格納レジストリＲＧ１及びＲＧ８に格納させた後、適宜使用することが可能になる。

また、図３に示すように、本実施形態のＡ／Ｄ変換処理では、例えば、排気ガスの酸素濃度センサＳＲ３に対応する入力ポートＰ３に対応して得られるデジタル信号データＡＤ２を得て利用する処理Ｂを実行する場合においては、制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１に対して、入力ポートＰ３から入力されたアナログ信号に対してのみデジタル変換を行う制御を行い、Ａ／Ｄ変換器１１は、対応して、入力ポートＰ３から入力されたアナログ信号に対してのみＡ／Ｄ変換を行い、入力ポートＰ３に対応するデジタル信号データＡＤ２のみを生成して、結果格納レジストリＲＧ３に格納する。

この際、かかる処理Ｂでは、入力ポートＰ３に入力されたアナログ信号に対してのみＡ／Ｄ変換処理を行うものであるため、Ａ／Ｄ変換器１１に対して必要十分なＡ／Ｄ変換時間を与えるように処理時間を設定することができ、全てが完全に揃った最新の状態のデジタル信号データＡＤ２を結果格納レジストリＲＧ３に格納させた後、適宜使用することが可能になる。

更に、図３に示すように、本実施形態のＡ／Ｄ変換処理では、制御部１２が、適宜のタイミングにおいて、例えば１０ミリ秒期間等の所定の一定期間で全入力ポートＰ１〜Ｐ８
からのアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行うジョブ（１０ｍｓＪＯＢ）を実行することになる。具体的には、制御部１２は、Ａ／Ｄ変換器１１に対して、入力ポートＰ１〜Ｐ８に入力されるアナログ信号の全部をデジタル信号にＡ／Ｄ変換させる制御を行い、Ａ／Ｄ変換器１１は、対応して、入力ポートＰ１〜Ｐ８に入力されるアナログ信号の全部に対してデジタル変換を行ってデジタル信号データＡＤ０〜ＡＤ７を生成して、結果格納レジストリＲＧ１〜ＲＧ８に格納する。かかる１０ｍｓＪＯＢは、１０ミリ秒期間等の短時間で全入力ポートＰ１〜Ｐ８からのアナログ信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行うジョブであるから、全てのデジタル信号データＡＤ０〜ＡＤ７が揃うとは限らないが、短時間でＡ／Ｄ変換処理が完了する、又は全部が揃っていなくとも利用できるデジタル信号データを取得することについては、かかる短時間のジョブを行う有意性がある。

そして、図３に示すように、本実施形態のＡ／Ｄ変換処理では、制御部１２は、例えば、常態では変動幅が少ないクーラントの温度センサＳＲ４の検出値に対応して結果格納レジストリＲＧ４に格納されたデジタル信号データＡＤ３等を読み取って取得し、内燃機関の温度状態を演算する処理Ｃを実行する。かかるる処理Ｃは、常態では変動幅が少ないクーラントの温度センサＳＲ４の検出値に対応するデジタル信号データＡＤ３等を用いるものであるため、最新のデータではなくかつ短時間で実行された１０ｍｓＪＯＢで得られるようなデジタル信号データＡＤ３等が使用されたとしても、その処理精度に対する影響は少ないものといえる。

その後、かかる処理Ｃを実行した制御部１２は、処理Ａ、処理Ｂ、１０ｍｓＪＯＢ及び処理Ｃといった各種処理を適宜に繰り返して行くことになる。

次に、制御部１２が、処理Ｂにおける処理として、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出処理を実行する場合について、より詳細に説明をする。

つまり、制御部１２は、燃料噴射量の算出に必要とされる複数のセンサから出力されるアナログ信号のうち、その算出時において常に変化するアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して得られる第１のデジタル信号データと、複数のセンサから出力されるアナログ信号のうち、その算出時において常態では変動幅が少ないアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して得られる第２のデジタル信号データと、に基づき、処理Ｂのタイミングで燃料噴射量の算出を開始することになる。

具体的には、図３に示すように、制御部１２が、処理Ｂのタイミングで燃料噴射量算出処理を実行する場合において、処理Ｂが開始されるタイミングでは、処理Ｂの直前において既にクランク角の３０度毎等のクランクパルスを受けて起動される処理Ａにより、スロットル開度センサＳＲ２の変動する検出値及び吸気管の負圧センサＳＲ５の変動する検出値にそれぞれ対応して共に最新の状態であるデジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４が格納レジストリＲＧ１及びＲＧ８に格納されており、かつクランク角の３６０度毎等のクランクパルスを受けて起動される処理Ｂにおいては、排気ガスの酸素濃度センサＳＲ３の変動する検出値に対応して最新の状態であるデジタル信号データＡＤ２が結果格納レジストリＲＧ３に格納されるものである。よって、制御部１２は、このようにして得られた最新の状態のデジタル信号データＡＤ１、ＡＤ２及びＡＤ４を第１のデジタル信号データとして用いて、まず、燃料噴射量の算出における基本燃料噴射量の算出を行うことになる。なお、かかる処理Ｂに時間的な余裕がある場合等には、処理Ｂ自体において、スロットル開度センサＳＲ２の検出値及び吸気管の負圧センサＳＲ５の検出値にそれぞれＡ／Ｄ変換をし、デジタル信号データＡＤ１及びデジタル信号データＡＤ４を得て利用してもよい。

そして、処理Ｂにおいて、燃料噴射量の算出を精度よく行うためには、このようにして
得られた基本燃料噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を算出することが望まれる。かかる基本燃料噴射量の補正には、内燃機関の温度状態等を用いることになるが、例えば、内燃機関の温度状態の算出に必要な、常態では変動幅が少ないクーラントの温度センサＳＲ４のデジタル信号データＡＤ３は、処理Ｂ以前において既に１０ｍｓＪＯＢによって格納レジストリＲＧ４に格納されているものである。よって、制御部１２は、１０ｍｓＪＯＢにより得られたデジタル信号データＡＤ３等を第２のデジタル信号データとして用いて、基本燃料噴射量の補正を行い、その補正後の値を最終的な燃料噴射量として算出することになる。なお、かかる処理Ｂに時間的な余裕がない場合等には、処理Ｂ以前において既に処理Ｃにおいて求められた内燃機関の温度状態等を利用してもよい。

また、以上の構成において、ＥＣＵ１０、電圧クランプ回路２０及びＣＲ回路３１〜３８の実装構成につき、更に図４をも参照して、詳細に説明する。

図４は、本実施形態におけるマイクロコンピュータであるＥＣＵとＣＲ回路等とが同一パッケージ内に配置されて積層された構成を示す断面図である。

図４に示すように、電圧クランプ回路２０及びＣＲ回路３１〜３８は、集積回路化され、かかる集積回路とＥＣＵ１０とは、同一の筐体等のパッケージＰＫ内に封止されて一体化された構成を有し、所望の支持体ＳＢに載置されて車両等に固定される。かかるパッケージＰＫは、例えば樹脂封止体であり、トランスファーモールド法等により成形される。このような構成によれば、制御装置１の構成をコンパクト化することができる。なお、もちろん、必要に応じて、ＣＲ回路３１〜３８のみを集積回路化し、かかる集積回路とＥＣＵ１０とを、同一の筐体等のパッケージＰＫ内に封止して一体化してもかまわない。

なお、以上の構成において、Ａ／Ｄ変換器１１で所定のビット数に対応した全てのＡ／Ｄ変換が終わって全てのデジタル信号データが揃うのに時間がかかる場合の構成は、もちろんＣＲ回路３１〜３８が配設されたものに限定されるものではなく、その他の回路構成等を採用するものであってもよい。

以上の構成によれば、制御部が、Ａ／Ｄ変換器に対して、複数のセンサのうちで、電気部品の動作を制御するために制御部が実行すべき処理において必要とされるセンサからのアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換をさせることにより、処理において必要とされるデジタル信号データのみを得て、処理において必要とされるデジタル信号のみを読み出すことにより、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることができる。

また、ＣＲ回路が、保護回路がマイクロコンピュータに入力されるアナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に調整する機能を補完することにより、別途クランプダイオード等を外付けすることなく、マイクロコンピュータに入力されるアナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に収めることができ、アナログ信号の電圧レベルが不要に高い場合であっても、Ａ／Ｄ変換器に確実なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要な最新のデジタル信号データの全てを精度よく得ることができる。

また、制御部が、Ａ／Ｄ変換器に対して、複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、常に変化するアナログ信号に対応するデジタル信号データを得て、デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことにより、確実に最新のデジタル信号データの取得が可能となり、よって、電気部品の動作の制御を精度よく行うことができる。

また、制御部が、所定の制御周期毎に、Ａ／Ｄ変換器に対して、複数のセンサから出力
されたアナログ信号の全てを順にＡ／Ｄ変換させることにより、複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てに対応するデジタル信号データを得て、デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことにより、後段の処理で必要となる可能性のあるデジタル信号データを網羅的に用意しておき、デジタル信号データのうちの経時的に変動幅が少ない所望のものを読み出すことを可能とし、かかるデジタル信号データを必要とする後段の処理を簡便かつ確実に行わせることができる。

また、複数のＣＲ回路が、同一の集積回路内に配置され、集積回路とマイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されていることにより、制御装置全体の構成をコンパクト化することができる。

また、マイクロコンピュータが、燃料噴射装置に対する燃料噴射量の制御をするための燃料噴射量の算出において必要とされ、かつ複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第１のデジタル信号データを得ると共に、複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てを所定の制御周期毎にＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第２のデジタル信号データを得て、第１のデジタル信号データと第２のデジタル信号データとに基づき、燃料噴射量を算出することにより、基本燃料噴射量の算出やその補正処理において、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、常に変化するセンサの最新の状態を読み出すことが可能となり、最終的に適切な燃焼噴射量を得て、燃料噴射装置の燃料噴射の制御を精度よく行うことができる。

なお、本発明においては、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、Ａ／Ｄ変換器に簡便なＡ／Ｄ変換処理をさせると共に、電気部品を制御するに必要なデジタル信号データの全てを精度よく得ることのできる制御装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から車両等の電気部品の制御装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…制御装置
１０…ＥＣＵ
１１…Ａ／Ｄ変換器
１２…制御部
２０…電圧クランプ回路
３１〜３８…ＣＲ回路
Ｃ…キャパシタ
Ｒ…抵抗素子
ＲＧ１〜ＲＧ８…結果格納レジスタ
Ｄ１〜Ｄ８…クランプダイオード
Ｌ１〜Ｌ８…電気配線
Ｐ１〜Ｐ８…入力ポート
ＳＲ１〜ＳＲ８…センサ
ＰＫ…パッケージ
ＳＢ…支持体

Claims (6)

1. 制御対象である電気部品の制御に関連する物理量を検出する複数のセンサから各々出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データに基づいて前記電気部品の動作を制御するマイクロコンピュータと、
   前記複数のセンサと前記マイクロコンピュータとを対応して接続する複数の電気配線と、
   前記複数の電気配線に対応して配設された複数のＣＲ回路と、
   前記マイクロコンピュータに内蔵されているダイオードを利用して前記マイクロコンピュータに入力される前記アナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に調整する保護回路と、
   を備えた制御装置であって、
   前記マイクロコンピュータは、前記複数のセンサから出力された前記アナログ信号が入力されると共に、入力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル信号データを得るＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル信号データを読み出し、読み出された前記デジタル信号データを用いて前記電気部品の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記Ａ／Ｄ変換器に対して、前記複数のセンサのうちで、前記電気部品の動作を制御するために前記制御部が実行すべき処理において必要とされるセンサからのアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、前記処理において必要とされるデジタル信号データのみを得て、前記処理において必要とされる前記デジタル信号のみを読み出すことを特徴とする制御装置。
2. 前記ＣＲ回路は、前記保護回路が前記マイクロコンピュータに入力される前記アナログ信号の電圧レベルを所定の範囲内に調整する機能を補完することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部が実行すべき処理において、前記制御部が、前記Ａ／Ｄ変換器に対して、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみをＡ／Ｄ変換させることにより、前記常に変化するアナログ信号に対応するデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記制御部が実行すべき処理において、前記制御部が、所定の制御周期毎に、前記Ａ／Ｄ変換器に対して、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てを順にＡ／Ｄ変換させることにより、前記複数のセンサから出力されたアナログ信号の全てに対応するデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データのうちの必要なものを読み出すことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。
5. 前記複数のＣＲ回路は、同一の集積回路内に配置され、前記集積回路と前記マイクロコンピュータとが同一のパッケージ内に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制御装置。
6. 制御対象である燃料噴射装置の制御に関連する物理量を検出する複数のセンサから各々出力されるアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換してデジタル信号データを得て、前記デジタル信号データに基づいて前記燃料噴射装置の動作を制御するマイクロコンピュータを備える制御装置であって、
   前記マイクロコンピュータは、前記燃料噴射装置に対する燃料噴射量の制御をするための前記燃料噴射量の算出において必要とされ、かつ前記複数のセンサから出力されたアナログ信号のうち、常に変化するアナログ信号のみを前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第１のデジタル信号データを得ると共に、前記複数のセンサから出力されたア
   ナログ信号の全てを所定の制御周期毎に前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換して第２のデジタル信号データを得て、前記第１のデジタル信号データと記第２のデジタル信号データとに基づき、前記燃料噴射量を算出することを特徴とする制御装置。

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