JP3606273B2 - Energization control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷への通電をデューティ制御すると共に、負荷への通電パルスのオン期間中に負荷電流又は負荷電圧をA/D変換する機能を備えた通電制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、負荷の通電制御に広く用いられているデューティ制御は、負荷への通電を短い周期で繰り返しオン/オフさせ、1周期当たりのオン時間(通電パルスの幅)の比率(デューティ比)を制御することで、負荷電流や負荷電圧を制御するようにしている。例えば、内燃機関の排気管に設置された空燃比センサの素子を加熱するヒータの通電制御もデューティ制御によって行われ、ヒータの電流や電圧をA/D変換してマイクロコンピュータに取り込み、その検出値に基づいてヒータ電力をフィードバック制御したり、ヒータの異常診断を行うようにしている。
【0003】
ヒータの通電をデューティ制御する場合、図6に示すように、非常に短い周期T1でヒータの通電のオン/オフを判定し、この判定周期T1の整数n倍(T1×n)をデューティ制御の1周期としてデューティ制御を行う。従って、デューティ比をD%とすると、T1×n時間毎に通電をオンし、その時点からT1×n×D/100だけ経過した時点で、通電をオフする。つまり、T1×n時間毎にT1×n×D/100のパルス幅の通電パルスをヒータに出力する。この際、A/D変換回路の起動は、一定周期T2で行われるが、デューティ制御の周期とは同期していない。
【0004】
A/D変換を行う際に、A/D変換器の入力信号が安定するまでの時間(A/D安定時間)とA/D変換処理時間との合計時間T3よりも通電パルス幅(T1×n×D/100)が短いと、正確にA/D変換できないため、通電パルスのオンタイミング(立ち上がりタイミング)から上記合計時間T3が経過するまでの期間は、A/D禁止フラグを「禁止」にセットし、A/D変換を禁止するようにしている。この結果、A/D変換が可能な期間は、通電パルスのオン期間中で且つA/D禁止フラグが「許可」になっている期間となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では、デューティ制御の周期(T1×n)とA/D変換の実行周期T2とが同期していないため、通電パルス幅が判定周期T1とA/D禁止期間T3との合計時間(T1+T3)よりも短くなると、A/D変換処理の途中で通電パルスがオフしてしまい、正確なA/D変換値が取り込めないという問題があった。
【0006】
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、従ってその目的は、デューティ制御の周期に同期したA/D変換を行うと共に、A/D変換処理の途中で通電パルスがオフすることを未然に防止することができ、常に正確なA/D変換値を取り込むことができる通電制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の通電制御装置は、負荷への通電パルスのオンタイミングから所定時間経過後にA/D起動手段によりA/D変換手段を起動し、A/D起動手段は、デューティ制御手段で演算された通電パルス幅がA/D変換手段でA/D変換を行うのに必要な時間よりも短い時には、A/D変換手段の起動を中止する。
【0008】
従来は、デューティ制御の周期とA/D変換の実行周期とが同期していないため、通電パルス幅がT1+T3(図6参照)よりも短くなると、A/D変換処理の途中で通電パルスがオフしてしまい、正確なA/D変換値を取り込めなかったが、本発明では、デューティ制御の周期に同期したA/D変換を行うために、通電パルスのオンタイミングからA/D変換手段の入力信号が安定するまでの所定時間経過後にA/D変換手段を起動するので、常に通電パルスのオンタイミングから最短の時間でA/D変換手段を起動することができる。この結果、通電パルス幅がT3(A/D安定時間+A/D変換処理時間)以上であれば、通電パルスのオン期間中にA/D変換処理を完了することができる。
【0009】
また、デューティ制御手段で演算された通電パルス幅がA/D変換を行うのに必要な時間よりも短い時には、A/D変換手段の起動を中止することが好ましい。このようにすれば、デューティ比のずれを防止でき、デューティ制御の精度を良好に保つことができる。
【0010】
この場合、請求項2のように、A/D変換手段の起動中止が複数回連続した場合に、所定の条件を満たした時に通電パルス幅をA/D変換を行うのに必要な時間まで増加させるようにしても良い。つまり、A/D変換手段の起動中止が連続して発生すると、新たなA/D変換値を取り込めなくなり、A/D変換値を用いた制御に支障を来すので、所定の条件を満たした時に通電パルス幅をA/D変換を行うのに必要な時間まで増加させて、強制的にA/D変換を行うものである。これにより、A/D変換の中止が何回も連続するような場合でも、適宜、新たなA/D変換値を取り込むことが可能となる。尚、所定の条件としては、例えば、A/D変換手段の起動中止の連続回数、負荷の制御状況、A/D変換値の更新の必要性等が考えられる。
【0011】
更に、請求項3のように、通電パルス幅をA/D変換を行うのに必要な時間まで増加させた場合には、その増加分に応じて次回以降の通電パルス幅を減少させることが好ましい。このようにすれば、強制的なA/D変換の実施によりデューティ比が増加方向にずれても、その後の通電パルス幅の減少処理により合計の通電時間を一定にすることができ、デューティ制御の精度も低下させずに済む。
【0013】
以上説明した本発明は、通電制御をデューティ制御で行う種々の通電制御装置に適用して実施できるが、請求項5のように、内燃機関の排気管に設置された空燃比センサの素子を加熱するヒータの通電制御に適用しても良い。これにより、ヒータの電流や電圧を精度良くA/D変換することができ、ヒータの電力制御や空燃比センサの異常診断を精度良く行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を空燃比センサのヒータ通電制御装置に適用した一実施形態を図1乃至図5に基づいて説明する。まず、図1に基づいてシステム全体の構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸気管12には、スロットルバルブ(図示せず)や燃料噴射弁13等が設けられ、排気管14には排気ガス浄化用の触媒15が設けられ、この触媒15の上流側には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ16が設けられている。この空燃比センサ16の素子は、活性温度が高く、しかも、活性温度範囲が狭いため、排気ガスの熱のみでは、活性温度範囲を維持することが困難である。そこで、この空燃比センサ16には、ヒータ17を付設し、このヒータ17の加熱により空燃比センサ16の素子温度を活性温度範囲に維持するようになっている。
【0015】
この空燃比センサ16のヒータ17への通電は、電子制御回路(以下「ECU」と略記する)18によってデューティ制御される。このECU18は、マイクロコンピュータ19を主体として構成され、その周辺回路として、A/D変換回路20(A/D変換手段)、ヒータ駆動回路21、入力回路22、出力回路23等が設けられている。入力回路22は、空燃比センサ16の出力電圧(空燃比検出信号)を取り込んでA/D変換回路20に入力する。マイクロコンピュータ19は、A/D変換回路20でA/D変換した空燃比センサ16の出力電圧を取り込んで排気ガスの空燃比を検出し、その検出値に基づいて空燃比をフィードバック制御する。
【0016】
また、ヒータ駆動回路21は、マイクロコンピュータ19からのデューティ信号に基づいてヒータ17をデューティ駆動して空燃比センサ16の素子温度を活性温度範囲に維持すると共に、ヒータ17(負荷)の電流や印加電圧を検出して、その検出信号をA/D変換回路20に出力する。マイクロコンピュータ19は、A/D変換回路20でA/D変換したヒータ17の電流や印加電圧を取り込んで、その電流や印加電圧に基づいてヒータ17の異常診断やヒータ17のデューティ比の演算を行う。また、マイクロコンピュータ19は、燃料噴射量や点火時期を演算し、出力回路23から噴射信号を燃料噴射弁13に出力して燃料噴射弁13の噴射動作を制御すると共に、点火信号を点火装置24に出力して点火プラグ25の点火動作を制御する。
【0017】
更に、マイクロコンピュータ19は、A/D用コンペアレジスタ26と通電制御用コンペアレジスタ27とを内蔵し、この2つのコンペアレジスタ26,27を用いてA/D変換回路20の起動タイミング(以下「A/D起動タイミング」という)とヒータ17の通電パルスのオフタイミング(立ち下がりタイミング)をセットする。
【0018】
次に、図2に基づいて、通電パルスのオン/オフタイミングとA/D変換処理タイミングとの関係を説明する。デューティ制御の周期に同期して通電パルスのオンタイミング毎にA/D用コンペアレジスタ26にA/D起動タイミングをセットする。この際、A/D起動タイミングは、通電パルスのオンタイミングからA/D変換回路20の入力信号が安定するまでの時間(A/D安定時間)が経過した時点でA/D変換回路20を起動するように設定される。
【0019】
A/D起動タイミングのセット後、マイクロコンピュータ19内のハードウエアのタイマの値がA/D用コンペアレジスタ26の値に一致した時点で、時刻一致割り込み処理によりA/D変換回路20を起動して入力信号をA/D変換する。これにより、デューティ制御の周期に同期して、通電パルスのオンタイミングからA/D安定時間経過後にA/D変換が実施される。
【0020】
その後、A/D変換が終了した時点で、通電制御用コンペアレジスタ27に通電パルスのオフタイミングをセットする(B,C参照)。その後、マイクロコンピュータ19内のタイマの値が通電制御用コンペアレジスタ27の値に一致した時点で、時刻一致割り込み処理により通電パルスをオフする。但し、デューティ比が100%の時には、通電パルスのオフタイミングのセットを中止し(A参照)、通電パルスをオフせずに次の周期の通電パルスに連続させる。
【0021】
尚、通電パルス幅がA/D変換を行うのに必要な時間(A/D安定時間)よりも短い時には、A/D用コンペアレジスタ26にA/D起動タイミングをセットせず(E参照)、A/D変換を中止する。この場合は、通電パルスのオンタイミングで、通電制御用コンペアレジスタ27に通電パルスのオフタイミングをセットする(D参照)。
【0022】
以上説明した処理は、マイクロコンピュータ19により図3のフローチャートに従って実行される。本プログラムは、デューティ制御の周期(通電パルスのオンタイミング)に同期して起動され、特許請求の範囲でいうデューティ制御手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まずステップ101で、通電パルスのオンタイミングで通電パルスをオンしてヒータ17への通電を開始する。この後、ステップ102で、通電パルス幅(通電時間)がA/D変換回路20の入力信号が安定するまでの時間(A/D安定時間)以上であるか否かを判定し、通電パルス幅がA/D安定時間以上であれば、A/D変換が可能であると判断して、ステップ103に進み、A/D用コンペアレジスタ26にA/D起動タイミングをセットし、そのA/D起動タイミングになるまで待機する(ステップ104)。
【0023】
その後、A/D起動タイミングになった時点で、ステップ105に進み、A/D変換回路20を起動して入力信号をA/D変換する。これらステップ104,105の処理が特許請求の範囲でA/D起動手段としての役割を果たす。
【0024】
A/D変換中は、ステップ106で、A/D変換が終了するまで待機し、A/D変換が終了した時点で、ステップ107に進み、マイクロコンピュータ19内にA/D変換値を取り込むと共に、ステップ108で、通電パルスのオフタイミングを通電制御用コンペアレジスタ27にセットする。このステップ108の処理が特許請求の範囲でいうオフタイミングセット手段としての役割を果たす。
【0025】
その後、通電パルスのオフタイミングになるまで待機し(ステップ109)、オフタイミングになった時点で、ステップ110に進み、通電パルスをオフする。このステップ110の処理が特許請求の範囲でいう通電パルスオフ手段としての役割を果たす。
【0026】
尚、前述したステップ102で、通電パルス幅がA/D安定時間よりも短いと判定された場合には、A/D変換が不可能であるので、A/D変換処理(ステップ103〜107)を行わずにステップ108に進み、通電パルスのオフタイミングを通電制御用コンペアレジスタ27にセットして、通電パルスのオフタイミングになるまで待機し(ステップ109)、オフタイミングになった時点で、ステップ110に進み、通電パルスをオフする。
【0027】
尚、本実施形態では、A/D安定時間と比較してA/D変換処理時間が十分に短いことを考慮して、ステップ102で、通電パルス幅がA/D安定時間以上であるか否かで、A/D変換処理が可能か否かを判定するようにしたが、A/D変換処理時間を考慮して、通電パルス幅がA/D安定時間とA/D変換処理時間との合計時間以上であるか否かで、A/D変換処理が可能か否かを判定するようにしても良い。
【0028】
以上説明した図3のフローチャートは、本実施形態のA/D変換処理の流れを概略的に説明したものである。本実施形態のように、マイクロコンピュータ19内にA/D用コンペアレジスタ26と通電制御用コンペアレジスタ27とを設けたシステムでは、図4及び図5のプログラムによってA/D変換処理が次のように実施される。
【0029】
図4の通電開始処理プログラムは、デューティ制御の周期(通電パルスのオンタイミング)に同期して起動される。本プログラムが起動されると、まずステップ201で、空燃比センサ16の素子温度を検出又は推定して素子温度が目標温度(活性温度)となるように、ヒータ17のデューティ比(通電パルス幅)を算出する。次のステップ202で、A/D変換中止の回数(つまり通電パルス幅<A/D安定時間となる回数)が所定回数以上連続したか否かを判定し、所定回数以上連続していなければ、ステップ204に進む。
【0030】
もし、A/D変換中止が所定回数以上連続した場合には、新たなA/D変換値を強制的に取り込むために、ステップ203に進み、通電パルス幅をA/D安定時間で下限ガード処理して(つまり通電パルス幅=A/D安定時間にセットして)、ステップ204に進む。尚、通電パルス幅をA/D安定時間で下限ガード処理した場合には、通電パルス幅の増加分に応じて次回以降の通電パルス幅が減少され、合計の通電時間が当初の演算値と同一となるように調整される。この通電パルス幅の減少処理は、次回以降に本プログラムを起動したときに、ステップ201で行われる。
【0031】
ステップ204では、通電パルス幅が0(つまりデューティ比=0%)か否かを判定し、通電パルス幅=0の場合、つまりヒータ17に通電しない場合には、以降の処理を行わずに本プログラムを終了する。これに対し、通電パルス幅>0の場合には、ステップ205に進み、通電パルスをオンしてヒータ17への通電を開始する。
【0032】
この後、ステップ206で、通電パルス幅がA/D安定時間以上であるか否かを判定し、通電パルス幅がA/D安定時間以上であれば、A/D変換が可能であると判断して、ステップ207に進み、A/D用コンペアレジスタ26にA/D起動タイミングをセットする。この際、A/D起動タイミングは、通電パルスのオンタイミングからA/D安定時間が経過した時点でA/D変換回路20を起動するように設定される。A/D起動タイミングのセット後、マイクロコンピュータ19内のタイマの値がA/D用コンペアレジスタ26の値に一致した時点で、時刻一致割り込み処理によりA/D変換回路20を起動して入力信号をA/D変換する。
【0033】
一方、上記ステップ206で、通電パルス幅がA/D安定時間よりも短いと判定された場合には、ステップ208に進み、通電制御用コンペアレジスタ27に通電パルスのオフタイミングをセットする。この場合は、A/D用コンペアレジスタ26にA/D起動タイミングをセットせず、A/D変換が行われない。
【0034】
図5のA/D変換終了処理プログラムは、A/D変換終了に同期して起動される。本プログラムが起動されると、まずステップ301で、デューティ比が100%未満か否かを判定し、100%未満であれば、ステップ302に進み、通電制御用コンペアレジスタ27に通電パルスのオフタイミングをセットした後、A/D変換値をマイクロコンピュータ19内に取り込む(ステップ303)。その後、マイクロコンピュータ19内のタイマの値が通電制御用コンペアレジスタ27の値に一致した時点で、時刻一致割り込み処理により通電パルスをオフする。
【0035】
一方、上記ステップ301で、デューティ比が100%と判定された場合(つまりヒータ17に連続通電する場合)には、通電制御用コンペアレジスタ27に通電パルスのオフタイミングをセットせずに、A/D変換値をマイクロコンピュータ19内に取り込む(ステップ303)。尚、デューティ比が100%の場合に、通電パルスのオフタイミングを実際の100%に相当する時間よりも長く設定するようにしても良く、この場合でも、ヒータ17に連続通電することができる。
【0036】
以上説明した本実施形態によれば、通電パルスのオンタイミングからA/D安定時間が経過した時点でA/D変換回路20を起動するようにしたので、常に通電パルスのオンタイミングから最短の時間でA/D変換回路20を起動することができ、従来よりも通電パルス幅が短くなっても、通電パルスのオン期間中にA/D変換処理を完了することが可能となる。しかも、A/D変換終了時に通電パルスのオフタイミングをセットするため、処理遅れ等によりA/D変換処理が遅れても、A/D変換処理中は通電パルスがオフされず、従来のようにA/D変換処理の途中で通電パルスがオフしてしまう不具合を解消することができ、常に正確なA/D変換値を取り込むことができる。
【0037】
また、本実施形態では、通電パルス幅がA/D安定時間よりも短い時に、A/D変換を中止するようにしたが、A/D変換中止が所定回数以上連続した場合には、通電パルス幅をA/D安定時間で下限ガード処理するようにしたので、強制的にA/D変換させることができて、A/D変換値を更新することができる。しかも、通電パルス幅をA/D安定時間で下限ガード処理した場合は、通電パルス幅の増加分に応じて次回以降の通電パルス幅を減少させるようにしたので、強制的なA/D変換の実施によりデューティ比が増加方向にずれても、その後の通電パルス幅の減少処理により合計の通電時間を一定にすることができ、デューティ制御の精度も低下させずに済む。
【0038】
また、従来は、図6に示すように、デューティ制御の周期が判定周期T1の整数n倍であるため、デューティ制御の分解能が1/nと粗くなるという欠点があり、分解能を細かくするには、nを大きくして周期を長くする必要があった。これに対し、本実施形態では、コンペア一致出力を使用して通電パルスのオフタイミングを制御するため、デューティ制御の周期を長くすることなく、分解能を上げることができる。従って、デューティ制御の周期を従来よりも短くしてもデューティ制御の精度を上げることができる。
【0039】
尚、本実施形態では、マイクロコンピュータ19には、A/D用と通電制御用の2つのコンペアレジスタ26,27を設けたが、これを1つのコンペアレジスタで兼用させるようにしても良い。1つのコンペアレジスタで兼用させる場合には、コンペアレジスタにA/D起動タイミングをセットし、A/D変換終了時に該コンペアレジスタの値を通電パルスのオフタイミングに書き換えるようにすれば良い。
【0040】
また、コンペアレジスタを用いずに、ソフトウエアでコンペアレジスタの機能を実現するようにしても良い。或は、マイクロコンピュータ19として、時刻一致検出機能付きポートをもつマイクロコンピュータを使用して、そのポートをヒータ駆動用のポートとして用い、ポート用コンペアレジスタに通電パルスのオフタイミングをセットして、タイマの値が該ポート用コンペアレジスタの値に一致した時点で、該ポートの出力をマイクロコンピュータ内のハードウエアでオフさせるようにしても良い。
【0041】
また、本実施形態では、A/D起動タイミングを通電パルスのオンタイミングからA/D安定時間経過後に設定したが、A/D起動タイミングは、A/D安定時間経過後から通電パルスのオフタイミングまでの期間内で適宜変更しても良い。更に、A/D変換処理時間を考慮して、A/D起動タイミングは、(A/D安定時間+A/D変換処理時間)から(通電パルス幅−A/D変換処理時間)までの期間内で適宜設定しても良い。このようにすれば、通電パルスのオフタイミングをずらさなくても、通電パルスのオン期間中にA/D変換処理を完了することができる。
【0042】
その他、本発明の適用範囲は、空燃比センサ16のヒータ17の通電制御に限定されず、通電制御をデューティ制御で行う種々の通電制御装置に本発明を適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すシステム全体の概略構成図
【図2】通電パルスのオン/オフタイミングとA/D変換処理タイミングとの関係を説明するタイムチャート
【図3】A/D変換処理の流れを概略的に説明するフローチャート
【図4】通電開始処理プログラムの処理の流れを説明するフローチャート
【図5】A/D変換終了処理プログラムの処理の流れを説明するフローチャート
【図6】従来の通電パルスのオン/オフタイミングとA/D変換処理タイミングとの関係を説明するタイムチャート
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、
14…排気管、
16…空燃比センサ、
17…ヒータ(負荷)、
19…マイクロコンピュータ(デューティ制御手段,A/D起動手段,オフタイミングセット手段,通電パルスオフ手段)、
20…A/D変換回路(A/D変換手段)、
26…A/D用コンペアレジスタ、
27…通電制御用コンペアレジスタ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an energization control device having a function of performing A / D conversion of a load current or a load voltage during an on period of an energization pulse to a load while performing duty control on energization to a load.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, duty control, which is widely used for load energization control, repeatedly turns on / off energization of a load in a short cycle, and sets the ratio (duty ratio) of the on-time (width of energization pulse) per cycle. By controlling, load current and load voltage are controlled. For example, energization control of a heater that heats an element of an air-fuel ratio sensor installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine is also performed by duty control, A / D conversion of the heater current and voltage is taken into a microcomputer, and the detected value Based on this, the heater power is feedback-controlled and heater abnormality diagnosis is performed.
[0003]
When duty control of the heater energization is performed, as shown in FIG. 6, the heater energization is determined on / off in a very short cycle T1, and an integer n times (T1 × n) of the determination cycle T1 is determined for duty control. Duty control is performed as one cycle. Accordingly, when the duty ratio is D%, the energization is turned on every T1 × n hours, and the energization is turned off when T1 × n × D / 100 has elapsed since that time. That is, an energization pulse having a pulse width of T1 × n × D / 100 is output to the heater every T1 × n hours. At this time, the A / D conversion circuit is activated at a constant cycle T2, but is not synchronized with the cycle of the duty control.
[0004]
When A / D conversion is performed, the energization pulse width (T1 ×) is longer than the total time T3 of the time until the input signal of the A / D converter is stabilized (A / D stabilization time) and the A / D conversion processing time. If n × D / 100) is short, A / D conversion cannot be performed accurately. Therefore, the A / D prohibition flag is set to “prohibited” during the period from when the energized pulse is turned on (rising timing) until the total time T3 elapses. And A / D conversion is prohibited. As a result, the period during which A / D conversion is possible is a period in which the energization pulse is on and the A / D prohibition flag is “permitted”.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, since the duty control cycle (T1 × n) and the A / D conversion execution cycle T2 are not synchronized, the energization pulse width is the sum of the determination cycle T1 and the A / D inhibition period T3. When the time is shorter than the time (T1 + T3), the energization pulse is turned off during the A / D conversion process, and there is a problem that an accurate A / D conversion value cannot be taken.
[0006]
The present invention has been made in consideration of such circumstances. Therefore, the object of the present invention is to perform A / D conversion in synchronization with the cycle of duty control and to turn off the energization pulse during the A / D conversion process. It is an object of the present invention to provide an energization control device that can prevent this in advance and can always capture an accurate A / D conversion value.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the energization control apparatus according to claim 1 of the present invention activates the A / D conversion means by the A / D activation means after the elapse of a predetermined time from the ON timing of the energization pulse to the load. The D activation means stops activation of the A / D conversion means when the energization pulse width calculated by the duty control means is shorter than the time required for A / D conversion by the A / D conversion means.
[0008]
Conventionally, since the duty control cycle and the A / D conversion execution cycle are not synchronized, when the energization pulse width becomes shorter than T1 + T3 (see FIG. 6), the energization pulse is turned off during the A / D conversion process. However, in the present invention, in order to perform A / D conversion synchronized with the duty control period, the input of the A / D conversion means is performed from the on-timing of the energization pulse. Since the A / D conversion means is activated after a predetermined time until the signal becomes stable, the A / D conversion means can always be activated in the shortest time from the ON timing of the energization pulse. As a result, if the energization pulse width is equal to or greater than T3 (A / D stabilization time + A / D conversion process time), the A / D conversion process can be completed during the ON period of the energization pulse.
[0009]
Further, when the energization pulse width calculated by the duty control means is shorter than the time necessary for performing A / D conversion, it is preferable to stop the A / D conversion means from being activated. In this way, deviation of the duty ratio can be prevented, and the accuracy of duty control can be kept good.
[0010]
In this case, when the start / stop of the A / D conversion means is continued a plurality of times as in claim 2, the energization pulse width is increased to the time required for performing A / D conversion when a predetermined condition is satisfied. You may make it let it. In other words, if the start / stop of the A / D conversion means is continuously generated, new A / D conversion values cannot be taken in, and the control using the A / D conversion values is hindered. Sometimes the energization pulse width is increased to the time required to perform A / D conversion to forcibly perform A / D conversion. Thereby, even when A / D conversion is stopped many times, a new A / D conversion value can be taken in as appropriate. Note that, as the predetermined condition, for example, the number of continuous start / stops of the A / D conversion means, the load control status, the necessity of updating the A / D conversion value, and the like can be considered.
[0011]
Furthermore, when the energization pulse width is increased to the time necessary for A / D conversion as in claim 3, it is preferable to decrease the energization pulse width from the next time onward according to the increase. . In this way, even if the duty ratio shifts in the increasing direction due to the forced A / D conversion, the total energization time can be made constant by the subsequent energization pulse width reduction process. The accuracy is not reduced.
[0013]
The present invention described above can be applied to various energization control devices that perform energization control by duty control. As in claim 5, the elements of the air-fuel ratio sensor installed in the exhaust pipe of the internal combustion engine are heated. You may apply to the energization control of the heater to perform. Thereby, the current and voltage of the heater can be A / D converted with high accuracy, and the power control of the heater and the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor can be performed with high accuracy.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a heater energization control device for an air-fuel ratio sensor will be described below with reference to FIGS. First, the configuration of the entire system will be described with reference to FIG. An intake pipe 12 of an engine 11 that is an internal combustion engine is provided with a throttle valve (not shown), a fuel injection valve 13 and the like, and an exhaust pipe 14 is provided with a catalyst 15 for purifying exhaust gas. An air-fuel ratio sensor 16 that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided on the upstream side. Since the element of the air-fuel ratio sensor 16 has a high activation temperature and a narrow activation temperature range, it is difficult to maintain the activation temperature range only with the heat of the exhaust gas. Therefore, the air-fuel ratio sensor 16 is provided with a heater 17 so that the element temperature of the air-fuel ratio sensor 16 is maintained within the activation temperature range by heating the heater 17.
[0015]
The energization of the air-fuel ratio sensor 16 to the heater 17 is duty-controlled by an electronic control circuit (hereinafter abbreviated as “ECU”) 18. The ECU 18 is mainly composed of a microcomputer 19, and as its peripheral circuits, an A / D conversion circuit 20 (A / D conversion means), a heater drive circuit 21, an input circuit 22, an output circuit 23, and the like are provided. . The input circuit 22 takes in the output voltage (air-fuel ratio detection signal) of the air-fuel ratio sensor 16 and inputs it to the A / D conversion circuit 20. The microcomputer 19 takes in the output voltage of the air-fuel ratio sensor 16 A / D converted by the A / D conversion circuit 20, detects the air-fuel ratio of the exhaust gas, and feedback-controls the air-fuel ratio based on the detected value.
[0016]
The heater drive circuit 21 duty-drives the heater 17 based on the duty signal from the microcomputer 19 to maintain the element temperature of the air-fuel ratio sensor 16 in the active temperature range, and also applies the current and application of the heater 17 (load). The voltage is detected and the detection signal is output to the A / D conversion circuit 20. The microcomputer 19 takes in the current and applied voltage of the heater 17 A / D converted by the A / D conversion circuit 20, and performs abnormality diagnosis of the heater 17 and calculation of the duty ratio of the heater 17 based on the current and applied voltage. Do. Further, the microcomputer 19 calculates the fuel injection amount and the ignition timing, outputs an injection signal from the output circuit 23 to the fuel injection valve 13 to control the injection operation of the fuel injection valve 13, and outputs the ignition signal to the ignition device 24. To control the ignition operation of the spark plug 25.
[0017]
Further, the microcomputer 19 includes an A / D compare register 26 and an energization control compare register 27, and the start timing (hereinafter referred to as “A”) of the A / D conversion circuit 20 using these two compare registers 26 and 27. / D activation timing) and the off timing (falling timing) of the energization pulse of the heater 17 are set.
[0018]
Next, the relationship between the on / off timing of the energization pulse and the A / D conversion processing timing will be described with reference to FIG. An A / D activation timing is set in the A / D compare register 26 every time the energization pulse is turned on in synchronization with the duty control cycle. At this time, the A / D activation timing is determined when the time from when the energization pulse is turned on until the input signal of the A / D conversion circuit 20 is stabilized (A / D stabilization time) has elapsed. Set to start.
[0019]
After the A / D activation timing is set, when the hardware timer value in the microcomputer 19 matches the value of the A / D compare register 26, the A / D conversion circuit 20 is activated by time coincidence interrupt processing. The input signal is A / D converted. Thus, A / D conversion is performed after the A / D stabilization time has elapsed from the ON timing of the energization pulse in synchronization with the duty control cycle.
[0020]
Thereafter, when the A / D conversion is completed, the energization pulse off timing is set in the energization control compare register 27 (see B and C). Thereafter, when the timer value in the microcomputer 19 matches the value in the energization control compare register 27, the energization pulse is turned off by the time coincidence interrupt process. However, when the duty ratio is 100%, the setting of the off timing of the energization pulse is stopped (see A), and the energization pulse is not turned off and is continued to the energization pulse of the next cycle.
[0021]
When the energization pulse width is shorter than the time required for A / D conversion (A / D stabilization time), the A / D start timing is not set in the A / D compare register 26 (see E). , A / D conversion is stopped. In this case, the off timing of the energization pulse is set in the energization control compare register 27 at the on timing of the energization pulse (see D).
[0022]
The processing described above is executed by the microcomputer 19 according to the flowchart of FIG. This program is started in synchronism with a duty control cycle (on timing of energization pulse), and serves as duty control means in the claims. When this program is started, first, in step 101, the energization pulse is turned on at the on timing of the energization pulse, and energization to the heater 17 is started. Thereafter, in step 102, it is determined whether or not the energization pulse width (energization time) is equal to or longer than the time until the input signal of the A / D conversion circuit 20 is stabilized (A / D stabilization time). If A is equal to or longer than the A / D stabilization time, it is determined that A / D conversion is possible, the process proceeds to step 103, the A / D start timing is set in the A / D compare register 26, and the A / D Wait until the start timing comes (step 104).
[0023]
Thereafter, when the A / D activation timing comes, the process proceeds to step 105, where the A / D conversion circuit 20 is activated to A / D convert the input signal. The processing of these steps 104 and 105 serves as A / D starting means in the claims.
[0024]
During the A / D conversion, the process waits until the A / D conversion is completed in step 106. When the A / D conversion is completed, the process proceeds to step 107, and the A / D conversion value is taken into the microcomputer 19. In step 108, the off timing of the energization pulse is set in the energization control compare register 27. The processing in step 108 serves as an off timing setting means in the claims.
[0025]
Thereafter, the process waits until the energization pulse is turned off (step 109). When the off timing is reached, the process proceeds to step 110, where the energization pulse is turned off. The process of step 110 serves as energization pulse-off means in the claims.
[0026]
If it is determined in step 102 that the energization pulse width is shorter than the A / D stabilization time, A / D conversion is impossible, so A / D conversion processing (steps 103 to 107). Without proceeding to step 108, the off timing of the energization pulse is set in the energization control compare register 27 and waits until the energization pulse is turned off (step 109). Proceeding to 110, the energization pulse is turned off.
[0027]
In this embodiment, considering that the A / D conversion processing time is sufficiently shorter than the A / D stabilization time, it is determined in step 102 whether the energization pulse width is equal to or greater than the A / D stabilization time. However, it is determined whether or not the A / D conversion process is possible. However, in consideration of the A / D conversion process time, the energization pulse width is determined by the difference between the A / D stabilization time and the A / D conversion process time. Whether or not A / D conversion processing is possible may be determined based on whether or not the total time is exceeded.
[0028]
The flowchart of FIG. 3 described above schematically describes the flow of the A / D conversion process of the present embodiment. In the system in which the A / D compare register 26 and the energization control compare register 27 are provided in the microcomputer 19 as in the present embodiment, the A / D conversion process is performed as follows according to the program shown in FIGS. To be implemented.
[0029]
The energization start processing program in FIG. 4 is started in synchronization with the duty control cycle (the energization pulse on timing). When this program is started, first, in step 201, the element temperature of the air-fuel ratio sensor 16 is detected or estimated, and the duty ratio (energization pulse width) of the heater 17 is set so that the element temperature becomes the target temperature (activation temperature). Is calculated. In the next step 202, it is determined whether or not the number of A / D conversion cancellations (that is, the number of times that the energization pulse width <A / D stabilization time) continues for a predetermined number of times. Proceed to step 204.
[0030]
If the A / D conversion is stopped more than a predetermined number of times, the process proceeds to step 203 to forcibly take in a new A / D conversion value, and the energization pulse width is subjected to the lower limit guard process with the A / D stabilization time. Then (that is, set the energization pulse width = A / D stabilization time), the process proceeds to step 204. When the energization pulse width is subjected to the lower limit guard processing with the A / D stabilization time, the energization pulse width from the next time is reduced according to the increment of the energization pulse width, and the total energization time is the same as the initial calculation value. It is adjusted to become. This energization pulse width reduction process is performed in step 201 when this program is started next time.
[0031]
In step 204, it is determined whether or not the energization pulse width is 0 (that is, the duty ratio = 0%). When the energization pulse width is 0, that is, when the heater 17 is not energized, the subsequent processing is not performed. Exit the program. On the other hand, if the energization pulse width> 0, the process proceeds to step 205 where the energization pulse is turned on and energization of the heater 17 is started.
[0032]
Thereafter, in step 206, it is determined whether or not the energization pulse width is equal to or greater than the A / D stabilization time. If the energization pulse width is equal to or greater than the A / D stabilization time, it is determined that A / D conversion is possible. In step 207, the A / D activation timing is set in the A / D compare register 26. At this time, the A / D activation timing is set so that the A / D conversion circuit 20 is activated when the A / D stabilization time has elapsed from the ON timing of the energization pulse. After the A / D activation timing is set, when the timer value in the microcomputer 19 coincides with the value of the A / D compare register 26, the A / D conversion circuit 20 is activated by the time coincidence interrupt process and the input signal Is A / D converted.
[0033]
On the other hand, if it is determined in step 206 that the energization pulse width is shorter than the A / D stabilization time, the process proceeds to step 208 and the energization pulse off timing is set in the energization control compare register 27. In this case, the A / D activation timing is not set in the A / D compare register 26, and A / D conversion is not performed.
[0034]
The A / D conversion end processing program in FIG. 5 is started in synchronization with the end of A / D conversion. When this program is started, first, at step 301, it is determined whether or not the duty ratio is less than 100%. If it is less than 100%, the routine proceeds to step 302 and the energization pulse compare timing 27 is turned off. Then, the A / D conversion value is taken into the microcomputer 19 (step 303). Thereafter, when the timer value in the microcomputer 19 matches the value in the energization control compare register 27, the energization pulse is turned off by the time coincidence interrupt process.
[0035]
On the other hand, if it is determined in step 301 above that the duty ratio is 100% (that is, when the heater 17 is energized continuously), the A / The D conversion value is taken into the microcomputer 19 (step 303). When the duty ratio is 100%, the off timing of the energization pulse may be set longer than the actual time corresponding to 100%. In this case, the heater 17 can be energized continuously.
[0036]
According to the present embodiment described above, since the A / D conversion circuit 20 is started when the A / D stabilization time has elapsed from the ON timing of the energization pulse, it is always the shortest time from the ON timing of the energization pulse. Thus, the A / D conversion circuit 20 can be started, and the A / D conversion process can be completed during the ON period of the energization pulse even if the energization pulse width is shorter than the conventional one. In addition, since the off timing of the energization pulse is set at the end of A / D conversion, the energization pulse is not turned off during the A / D conversion process even if the A / D conversion process is delayed due to a processing delay or the like. The problem that the energization pulse is turned off during the A / D conversion process can be solved, and an accurate A / D conversion value can always be captured.
[0037]
In the present embodiment, the A / D conversion is stopped when the energization pulse width is shorter than the A / D stabilization time. However, when the A / D conversion stop continues for a predetermined number of times, the energization pulse Since the lower limit guard processing is performed on the width with the A / D stabilization time, the A / D conversion can be forcibly performed and the A / D conversion value can be updated. In addition, when the energization pulse width is subjected to the lower limit guard process with the A / D stabilization time, the energization pulse width is reduced from the next time according to the increase of the energization pulse width. Even if the duty ratio is shifted in the increasing direction by the implementation, the total energization time can be made constant by subsequent energization pulse width reduction processing, and the accuracy of the duty control does not need to be lowered.
[0038]
Further, conventionally, as shown in FIG. 6, since the duty control cycle is an integer n times the determination cycle T1, there is a drawback that the resolution of the duty control becomes as coarse as 1 / n. , N must be increased to increase the period. On the other hand, in this embodiment, since the off timing of the energization pulse is controlled using the compare coincidence output, the resolution can be increased without increasing the duty control cycle. Therefore, the accuracy of duty control can be improved even if the duty control cycle is made shorter than before.
[0039]
In this embodiment, the microcomputer 19 is provided with two compare registers 26 and 27 for A / D and energization control. However, a single compare register may be used. When using a single compare register, the A / D activation timing may be set in the compare register, and the value of the compare register may be rewritten to the off timing of the energization pulse at the end of A / D conversion.
[0040]
Further, the function of the compare register may be realized by software without using the compare register. Alternatively, as the microcomputer 19, a microcomputer having a port with a time coincidence detection function is used, the port is used as a heater driving port, the off timing of the energization pulse is set in the port compare register, and the timer When the value of the port coincides with the value of the port compare register, the output of the port may be turned off by hardware in the microcomputer.
[0041]
In this embodiment, the A / D activation timing is set after the A / D stabilization time has elapsed from the energization pulse on timing. However, the A / D activation timing is the energization pulse off timing after the A / D stabilization time has elapsed. You may change suitably in the period until. Further, in consideration of the A / D conversion processing time, the A / D activation timing is within a period from (A / D stabilization time + A / D conversion processing time) to (energization pulse width−A / D conversion processing time). May be set as appropriate. In this way, the A / D conversion process can be completed during the ON period of the energization pulse without shifting the OFF timing of the energization pulse.
[0042]
In addition, the application range of the present invention is not limited to the energization control of the heater 17 of the air-fuel ratio sensor 16, but can be implemented by applying the present invention to various energization control devices that perform the energization control by duty control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire system showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time chart for explaining the relationship between energized pulse on / off timing and A / D conversion processing timing. FIG. 4 is a flowchart for schematically explaining the flow of the D conversion processing. FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing flow of the energization start processing program. FIG. 5 is a flowchart for explaining the processing flow of the A / D conversion end processing program. Time chart for explaining the relationship between the on / off timing of the energized pulse and the A / D conversion processing timing
11 ... Engine (internal combustion engine),
14 ... exhaust pipe,
16: Air-fuel ratio sensor,
17 ... heater (load),
19: Microcomputer (duty control means, A / D starting means, off timing setting means, energization pulse off means),
20 A / D conversion circuit (A / D conversion means),
26: A / D compare register,
27: Compare register for energization control.

Claims (4)

負荷への通電をデューティ制御するデューティ制御手段と、前記負荷への通電パルスのオン期間中に負荷電流又は負荷電圧をA/D変換するA/D変換手段とを備えた通電制御装置において、
前記通電パルスのオンタイミングから所定時間経過後に前記A/D変換手段を起動するA/D起動手段を有し、
前記A/D起動手段は、前記デューティ制御手段で演算された通電パルス幅が前記A/D変換手段でA/D変換を行うのに必要な時間よりも短い時には、前記A/D変換手段の起動を中止することを特徴とする通電制御装置。
In an energization control device comprising duty control means for duty-controlling energization to a load, and A / D conversion means for A / D converting load current or load voltage during an ON period of the energization pulse to the load,
A / D starting means for starting the A / D conversion means after elapse of a predetermined time from the ON timing of the energization pulse,
When the energization pulse width calculated by the duty control means is shorter than the time required for A / D conversion by the A / D conversion means, the A / D activation means An energization control device characterized by stopping activation.
前記デューティ制御手段は、前記A/D変換手段の起動中止が複数回連続した場合に、所定の条件を満たした時に前記通電パルス幅を前記A/D変換手段でA/D変換を行うのに必要な時間まで増加させることを特徴とする請求項1に記載の通電制御装置。The duty control means performs A / D conversion of the energization pulse width by the A / D conversion means when a predetermined condition is satisfied when the start / stop of the A / D conversion means is continued a plurality of times. The energization control device according to claim 1, wherein the energization control device is increased to a necessary time. 前記デューティ制御手段は、前記通電パルス幅を前記A/D変換手段でA/D変換を行うのに必要な時間まで増加させた場合には、その増加分に応じて次回以降の通電パルス幅を減少させることを特徴とする請求項2に記載の通電制御装置。When the duty control means increases the energization pulse width to the time necessary for A / D conversion by the A / D conversion means, the duty control means sets the energization pulse width from the next time according to the increase. The energization control device according to claim 2, wherein the energization control device is decreased. 前記負荷は、内燃機関の排気管に設置された空燃比センサの素子を加熱するヒータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の通電制御装置。The energization control apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the load is a heater that heats an element of an air-fuel ratio sensor installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine .
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