JP2828106B2 - 車輌制御用アナログ／デジタル変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換する際
に、ノイズの影響を除去する車輌制御用アナログ／デジ
タル変換装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］ 従来、自動車などの車輌制御、例えばエンジンの電子
制御においては、運転状態を検出する各種センサ類から
の信号、すなわち、クランク角センサ、車速センサなど
のデジタル信号、及び、吸入空気量センサ、スロットル
ポジションセンサ、冷却水温センサなどのアナログ信号
を制御装置に取込んで各種演算処理を行い、空燃比、点
火時期などを制御している。上記アナログ信号は、上記
制御装置を構成するマイクロコンピュータなどでは直接
扱うことができないため、デジタル信号に変換する必要
があり、正確な制御を行うためには、高精度のアナログ
／デジタル（A/D）変換が不可欠なものとなっている。

上記A/D変換を高精度に行う先行技術は、例えば特開
昭59−49351号公報に開示されており、この先行例にお
いては、エンジン運転条件を検知するアナログセンサ群
からの運転条件アナログ信号に対するA/D変換処理に先
立って、少なくともエンジン制御開始時に、オフセット
電位に対するA/D変換処理及び基準電位に対するA/D変換
処理を順次行い、以後当該オフセット電位のA/D変換値
と当該基準電位のA/D変換値とに基づいて補正係数を算
出すると共に、当該補正係数を基に、上記アナログセン
サ群からの運転条件アナログ信号に対するA/D変換処理
によるA/D変換値を補正するようにしている。

しかしながら、自動車などの車輌における環境下で
は、種々の電気的ノイズ、すなわち、 接点類の開閉によるスパークノイズ、 パワートランジスタのオン、オフにともなうスイッチ
ングノイズ、 点火系のスパークノイズ、 モータのブラシから発生するノイズ、 スタータ電流、オルタネータの電流などから発生する
外部磁界の電磁誘導によるノイズ、 など比較的尖頭値の大きな種々のノイズが存在し、上記
先行例においてはこれらのノイズによる影響を排除する
ことは困難であり、上記ノイズの混入したアナログ信号
をA/D変換すると誤差を生じ、燃料噴射系、あるいは点
火系などに誤動作を生じて、エンジン出力の低下、排出
ガス浄化率の低下、燃料消費率の悪化などを招くという
問題があった。

周知の如く、一般にアナログ信号のA/D変換処理に際
しては、フィルタなどを介してアナログ信号に混入した
ノイズを除去し、正確なA/D変換値が得られるようにし
ているが、上記吸入空気量センサ、スロットルポジショ
ンセンサ、冷却水温センサなどのアナログセンサ群から
のアナログ信号に混入したノイズを上記フィルタを介し
て除去する場合、自動車などの環境下において発生する
上述のノイズは比較的尖頭値が大きいため、上記フィル
タの時定数をある程度大きくせねばならない。その結
果、上記アナログセンサ群からのアナログ信号に対する
応答性が遅くなって信号波形が変化してしまい、そのA/
D変換値が本来の値とは異なったものとなり、制御系に
誤動作を生じる。また、上述のノイズの影響を除去する
ため、ハードロジックなどを付加することは、必然的に
コスト上昇を招く。

すなわち、自動車などの車輌のようにノイズの多い環
境下においては、応答性の低下、コスト上昇などを招く
ことなく正確なA/D変換値を得ることは極めて困難であ
った。

［発明の目的］ 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アナロ
グ信号に対する応答性を低下させることなくノイズなど
の影響を排除して正確なアナログ／デジタル変換値を得
ることができ、しかも安価に構成できる車輌制御用アナ
ログ／デジタル変換装置を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明による車輌制御用アナログ／デジタル変換装置
は、車輌の運転状態を検出するアナログセンサからの信
号を、このアナログセンサの出力変化が連続的とみなせ
る時間周期の入力タイミング毎に、複数回連続してアナ
ログ／デジタル変換する入力手段と、上記入力手段で変
換した複数のアナログ／デジタル変換値の各々と前回の
入力タイミングで決定した入力データとの差分を求め、
この差分の値が小さいアナログ／デジタル変換値を今回
の入力データとして決定する入力データ決定手段とを備
えたことを特徴とする。

すなわち、アナログセンサの出力変化が連続的とみな
せる時間周期の入力タイミング毎に、アナログセンサか
らの信号を複数回連続してデジタル信号に変換し、それ
ぞれのデジタル信号と前回の入力タイミングで決定した
入力データとの差分を求める。そして、差分の値が小さ
いアナログ／デジタル変換値を今回の入力データとして
決定することで、ノイズ等によるアナログ／デジタル変
換値の異常値を排除する。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は車輌制御用
アナログ／デジタル変換装置の機能ブロック図、第２図
はエンジン制御系の概略図、第３図は入力信号のタイム
チャート、第４図はアナログ信号の入力処理手順を示す
フローチャートである。

（エンジン制御系の構成） 第２図において、符号１はエンジン本体で、図におい
ては水平対向４気筒型エンジンを示す。このエンジン本
体１のシリンダヘッド２に形成された吸気ポート2a、排
気ポート2bには、インテークマニホルド３、エキゾース
トマニホルド４が各々連設されており、さらに、上記シ
リンダヘッド２には、その発火部を燃焼室1aに露呈する
点火プラグ５が装着されている。

また、上記インテークマニホルド３の上流側にエアチ
ャンバ６を介してスロットルチャンバ７が連通され、こ
のスロットルチャンバ７の上流側が吸入管８を介してエ
アクリーナ９に連通されている。

さらに、上記吸入管８の上記エアクリーナ９の直下流
に吸入空気量センサ（図においては、ホットワイヤ式エ
アフローメータ）10が介装され、また、上記スロットル
チャンバ７に設けられたスロットルバルブ7aにスロット
ルポジションセンサ11、アイドルスイッチ11aが連設さ
れている。

また、上記インテークマニホルド３の各気筒の燃焼室
1aに連通する各吸入ポート2aの直上流側に、インジェク
タ12が配設されている。さらに、このインテークマニホ
ルド３に形成された冷却水通路（図示せず）に冷却水温
センサ13が臨まされている。

また、上記エンジン本体１のクランクシャフト1bに所
定クランク角度に突起（スリットでも可）を有するクラ
ンクロータ14が固設されており、このクランクロータ14
の外周にクランク角センサ15が対設されている。

さらに、上記エキゾーストマニホルド４に連通する排
気管16にO2センサ17が臨まされている。なお、符号18は
触媒コンバータである。

（制御装置の回路構成） 一方、符号19は制御装置で、この制御装置19のCPU
（中央演算処理装置）20,ROM21,RAM22、ADC（アナログ
／デジタル変換器）23、および、I/Oインターフェース2
4がバスライン25を介して互いに接続されており、このI
/Oインターフェース24の入力ポートに上記アイドルスイ
ッチ11a、クランク角センサ15が接続され、また、上記
吸入空気量センサ10、スロットルポジションセンサ11、
冷却水温センサ13、及び、O2センサ17が上記ADC23に接
続されている。

さらに、上記I/Oインターフェース24の出力ポートに
は、駆動回路26を介して上記インジェクタ12が接続され
ているとともに、上記点火プラグ５がディストリビュー
タ28,点火コイル27を介して接続されている。

上記構成により、上記制御装置19には、上記アイドル
スイッチ11aからのアイドル信号、上記各センサ10,11,1
3,17からのアナログ信号、あるいは上記クランク角セン
サ15からのデジタル信号など運転状態を検出する入力デ
ータが、上記ROM21に格納された制御プログラムに従っ
て所定の入力タイミングの都度取込まれ、上記CPU20に
て演算処理される。

上記クランク角センサ15などのデジタルセンサからの
入力データは、上記I/Oインターフェース24を介して取
込まれ、一方、上記吸入空気量センサ10、スロットルポ
ジションセンサ11、及び、冷却水温センサ13などのアナ
ログセンサ群29からの出力は、上記ADC23にてデジタル
信号に変換されて取込まれる。ここで、上記アナログセ
ンサ群29におけるセンサのうち、例えば上記スロットル
ポジションセンサ11などのように、その出力変化が連続
的な変化とみなせる時間周期毎に入力データを取込むも
のは、アナログ／デジタル変換（A/D変換）装置30に入
力される。これらの入力データは、上記CPU20にて演算
処理され、例えば、エンジン回転数、吸入空気量などの
パラメータとして上記RAM22に格納される。そして、上
記CPU20では上記RAM22に記憶されている各種パラメータ
に基づき燃料噴射量および点火時期を演算する。

（アナログ／デジタル変換装置の機能構成） 上記A/D変換装置30は、第１図に示すように、入力手
段31及び入力データ決定手段32から構成されている。

上記アナログ入力手段31は、さらに、入力タイミング
設定手段31a、A/D変換手段31b、記憶切換え手段31c、記
憶手段31dから構成され、また、上記入力データ決定手
段32は、差分算出手段32a、記憶手段32b、比較手段32
c、検索手段32d、書換え手段32e、入力データ記憶手段3
2fから構成されている。

上記入力タイミング設定手段31aは、上記アナログ出
力センサ群29に対するチャンネルセレクト信号をA/D変
換手段31bに出力すると共に、例えば10ms毎の所定の時
間周期の入力タイミングを設定し、その入力タイミング
でA/D変換手段31bに対するA/D変換開始のトリガー信号
を数回出力する。

上記A/D変換手段31bは、上記ADC23にて構成され、上
記入力タイミング設定手段31aからのチャンネルセレク
ト信号及びA/D変換開始のトリガー信号により、アナロ
グ出力センサ群29からのアナログ信号を選択的にA/D変
換する。すなわち、例えば第３図に示すように、10ms毎
に上記スロットルセンサ11などのアナログ信号を上記AD
C23にて２回A/D変換し、そのA/D変換値を記憶切換手段3
1cに出力する。

上記記憶切換え手段31cでは、上記A/D変換手段31bで
変換した複数のA/D変換値を、RAM22にて構成される記憶
手段31dのそれぞれ特定のアドレスに切換えてストアす
る。

上記差分算出手段32aでは、上記記憶手段31dの特定の
アドレスにストアされているA/D変換値と、入力データ
記憶手段32fに記憶されている前回の入力タイミングに
おける上記スロットルポジションセンサ11などからの入
力データとの差（差分；絶対値）を算出し、記憶手段32
bにその差分をストアする。

上記比較手段32cでは、上記差分算出手段32aによって
算出された差分をA/D変換回数に応じて比較動作を行
う。すなわち、複数の差分を互いに比較し、そのなかで
最小である差分に対応するA/D変換値が格納されている
上記記憶手段31dのアドレスを検索手段32dに出力する。

上記検索手段32dでは、上記比較手段32cよりアドレス
が出力されると、上記記憶手段31dを検索し、そのアド
レスに記憶されたA/D変換値を書換え手段32eに出力す
る。

上記書換え手段32eでは、上記検索手段32dによって検
索されたA/D変換値で、上記RAM22にて構成される入力デ
ータ記憶手段32fに記憶されている前回の入力タイミン
グにおける上記スロットルポジションセンサ11などから
の入力データを書換え、今回の入力タイミングにおける
新たな入力データとする。

すなわち、第３図に示すように、通常、ノイズは20μ
ｓ程度の時間幅を有するものが最も多く、一方、一回の
A/D変換に要する時間は、通常40μｓ程度であるため、
例えば２回連続してA/D変換を行う場合、２回のA/D変換
値のいずれかは、上記ノイズを含まない本来の入力信号
とみなすことができる。

従って、例えば上記スロットルポジションセンサ11な
どのように、その出力変化が連続的な変化とみなせる時
間周期毎に入力データを取込むものに対して、上記入力
データ記憶手段32fに記憶されている前回の入力タイミ
ングにおける入力データを参照することによって上記ノ
イズを含まないデータであるか否かが判断できる。これ
により、ノイズの影響が除去でき、上記制御装置19がノ
イズによる誤動作を生じることがない。

（動 作） 次に、上記構成によるアナログ信号の入力処理手順
を、第４図のフローチャートに従って説明する。尚、こ
こでは１回の入力タイミングに２回のA/D変換を実行す
るものとして説明する。

ステップS101では、所定の入力タイミングになると、
入力タイミング設定手段31aからADC23にチャンネルセレ
クト信号を出力し、例えばスロットルセンサ11などから
のアナログ信号を上記ADC23の所定のチャンネルに取込
むと共に、トリガー信号を上記ADC23に出力して上記ア
ナログ信号をA/D変換する。次にステップS102へ進ん
で、RAM22の特定アドレスへそのA/D変換値ADNEW1にスト
アする。

次いで、ステップS103で、２回目のトリガー信号が上
記入力タイミング設定手段31aから出力され、２回目のA
/D変換を行う。そして、ステップS104で上記RAM22の別
の特定アドレスへ２回目のA/D変換値ADNEW2をストア
し、ステップS105へ進む。

ステップS105では、差分算出手段32aにて、入力デー
タ記憶手段32fに記憶されている前回の入力タイミング
における上記スロットルポジションセンサ11からの入力
データADOLDと、上記ステップS102でストアしたA/D変換
値ADNEW1との差分M1を算出し、ステプS106で上記差分M1
を上記RAM22の別のアドレスにてストアしてステップS10
7へ進む。

ステップS107では、上記差分算出手段32aにて上記入
力データADOLDと上記ステップS104でストアしたA/D変換
値ADNEW2との差分M2を算出し、ステップS108で上記差分
M2を上記RAM22の別のアドレスにストアしてステップS10
9へ進む。

ステップS109では、上記ステップS106でストアした差
分M1と上記ステップS108でストアした差分M2とを比較手
段32cにて比較し、上記差分M1が上記差分M2以上である
場合、ステップS101へ進み、一方、上記差分M1が上記差
分M2よりも小さい場合は、ステップS112へ進む。

上記差分M1が上記差分M2以上である場合は、ステップ
S110にて、上記比較手段32cから上記M1に対応するA/D変
換値ADNEW1の上記RAM22の格納アドレスを検索手段32dに
出力し、上記検索手段32dにより上記RAM22から上記A/D
変換値ADNEW1を検索して書換え手段32eに出力してステ
ップS111に進む。

ステップS111では、上記書換え手段32eにより上記入
力データ記憶手段32f（RAM22）に記憶されている入力デ
ータ値ADOLDを上記A/D変換値ADNEW1にて書換え、今回の
入力タイミングにおける上記スロットルポジションセン
サ11からの入力データとしてルーチンを終了する。

一方、上記ステップS109で上記差分M1が上記差分M2よ
りも小さい場合は、ステップS112で、上記比較手段32c
から上記M2に対応するA/D変換値ADNEW2の上記RAM22の格
納アドレスを上記検索手段32dに出力し、上記検索手段3
2dにより上記RAM22から上記A/D変換値ADNEW2を検索して
書換え手段32eに出力してステップS113に進む。

ステップS113では、上記書換え手段32eにより、上記
入力データ値ADOLDを上記A/D変換値ADNEW2に書換え、こ
れを今回の入力タイミングにおける上記スロットルポジ
ションセンサ11からの入力データとしてルーチンを終了
する。

尚、本実施例においては、１回の入力タイミングに２
回のA/D変換を実行する例について説明したが、ノイズ
の時間幅が大きい場合などには、３回ないし４回のA/D
変換を実行し、差分の小さい複数のA/D変換値、すなわ
ち前回の入力データに近い複数のA/D変換値の平均値を
もって今回の入力タイミングにおける入力データとして
も良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、アナログセンサ
の出力変化が連続的とみなせる時間周期の入力タイミン
グ毎に、アナログセンサからの信号を複数回連続してデ
ジタル信号に変換し、それぞれのデジタル信号と前回の
入力タイミングで決定した入力データとの差分を求め、
差分の値が小さいアナログ／デジタル変換値を今回の入
力データとして決定するため、ノイズ等の影響をアナロ
グ信号に対する応答性を低下させることなく除去でき、
正確なアナログ／デジタル変換値を得ることができる。
従って、耐ノイズ性が大巾に向上して車輌制御系の誤動
作を未然に防止でき、しかもノイズ除去のためのフィル
タなどハードロジックの付加が不要となって安価に構成
することができる等優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は車輌制御用ア
ナログ／デジタル変換装置の機能ブロック図、第２図は
エンジン制御系の概略図、第３図は入力信号のタイムチ
ャート、第４図はアナログ信号の入力処理手順を示すフ
ローチャートである。 11……アナログセンサ、 31……入力手段、 32……入力データ決定手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輌の運転状態を検出するアナログセンサ
   からの信号を、このアナログセンサの出力変化が連続的
   とみなせる時間周期の入力タイミング毎に、複数回連続
   してアナログ／デジタル変換する入力手段と、 上記入力手段で変換した複数のアナログ／デジタル変換
   値の各々と前回の入力タイミングで決定した入力データ
   との差分を求め、この差分の値が小さいアナログ／デジ
   タル変換値を今回の入力データとして決定する入力デー
   タ決定手段とを備えたことを特徴とする車輌制御用アナ
   ログ／デジタル変換装置。