JP5940945B2 - 自動車用制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る自動車用制御装置の一例として、車両用内燃機関100を制御する制御装置200を示す。
マイコンを含む制御装置200は、入力回路210、アナログフィルタ回路220、出力回路230、アナログ側のエッジ検出回路(比較回路)240、デジタル側のエッジ検出回路(比較回路)250、CPU260などを備えている。
クランク角センサ101は、内燃機関100のクランクシャフト102の回転に同期して周期的に(単位クランク角度毎に)変化するパルス信号POS(アナログ信号)を出力する。
入力回路210を介して制御装置200に取り込まれたパルス信号POSは、アナログフィルタ回路220とエッジ検出回路250とに並行して出力される。
エッジ検出回路(比較回路)240は、パルス信号POSAFと閾値とを比較して、パルス信号POSAFのエッジ(立ち上がり及び/又は立ち下がり)を検出し、エッジ検出結果を示す2値信号(矩形パルス信号)POSAFSをCPU260に出力する。
CPU260は、デジタルフィルタ部261、周期計測部262などの機能をソフトウェアとして備える。
尚、デジタルフィルタ部261を、デジタルフィルタとして機能するデジタル回路(DSP)とすることができる。
そして、機関回転速度NEからクランク角度を時間に換算でき、制御装置200は、例えば、内燃機関100の点火プラグ103による点火制御タイミング(点火角度位置、パワートランジスタの制御タイミング)を、基準クランク角度位置からのパルス信号POSの計数と、パルス信号POSを起点とする時間計測とによって検出し、該検出結果に応じて点火制御信号を生成して出力回路230を介して出力する。
また、周期TPOSから演算される機関回転速度NE(rpm)は、点火時期や燃料噴射量の演算に用いられるので、周期TPOSの検出精度は、点火時期や燃料噴射量の演算精度に影響することになる。
一方、アナログフィルタ処理では、デジタルフィルタ処理に比べてノイズ成分の除去性能は低くなるものの、パルス信号POSAFSの周期TPOSAFはデジタル処理後に比べて高い精度を保持する。
そこで、デジタルフィルタ処理後のパルス信号POSDFに基づき、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSのエッジがノイズに影響されたものであるか否かを判定することで、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの周期TPOSAFが、ノイズ成分を計測基準とするものであるか否かを判定し、周期TPOSAFをパルス信号の周期TPOSとして採用するか否か、換言すれば、周期TPOSAFを内燃機関100の制御に用いるか否かを決定するようにしてある。
尚、図2のフローチャートに示す処理を行う場合には、デジタルフィルタ処理後のパルス信号POSDFは、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSよりも位相が遅れるように(立ち上がりタイミングが遅れるように)、各フィルタ処理による遅れ時間(時定数)が設定されているものとする。
次のステップS602では、現時点での時間情報(時間カウンタ)KTDを最新値として保存する。
ステップS604では、前回実行時に最新値として保存した、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSのエッジ(立ち上がりタイミング)の時間情報KTA(時間カウンタ)を前回値KTAoldに設定する。
そして、ステップS606では、前回値KTAoldと最新値KTAとの差として、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの周期TPOSAFを演算する。
ステップS607では、デジタルフィルタ処理後のパルス信号POSDFの周期TPOSDFとアナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの周期TPOSAFとの差ΔTPOSの絶対値が、閾値SLよりも小さいか否かを判断する。
換言すれば、周期TPOSAFがノイズなどに影響されることなく計測されていれば、両周期の差ΔTPOSが閾値SLを下回り、アナログフィルタ処理でノイズなどを除去できなかったことによる周期TPOSAFの計測誤差が発生していれば、両周期の差ΔTPOSが閾値SLを上回るように、前記閾値SLを設定してある。
そこで、ステップS607で、差ΔTPOSの絶対値が閾値SLよりも小さいと判断した場合には、ステップS608へ進み、パルス信号POSの周期計測値として、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの周期TPOSAFを採用することを決定する。
従って、アナログフィルタ処理でノイズを除去できた場合、或いは、パルス信号POSに対するノイズの重畳がない場合には、高い計測精度の周期TPOSAFに基づき、内燃機関100(例えば、点火時期など)を制御することができる。
周期TPOSDFは、ノイズの影響を受けなかった場合の周期TPOSAFに比べて計測誤差が大きくなる場合があるものの、ノイズの影響を受け誤計測された場合の周期TPOSAFよりも、実際の周期TPOSに近いので、周期TPOSAFがノイズの影響で誤計測された場合には、周期TPOSDFを内燃機関100の制御に用いる周期計測値として採用する。
ここで、常時、周期TPOSDFに基づいて内燃機関100を制御すれば、ノイズ影響を防いだ制御が可能となるが、周期TPOSAFに比べて誤差が大きい計測結果を用いて制御を行うことになる。一方、常時、周期TPOSAFに基づいて内燃機関100を制御すれば、ノイズの影響がない場合、高い精度の周期計測値に基づいて内燃機関100を制御できることになるが、アナログフィルタでノイズを除去できなかった場合には、実際値とは異なる周期TPOSAFに基づいて内燃機関100が誤制御されることになってしまう。
デジタルフィルタ処理後のパルス信号POSDFは、前述のように、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSよりも位相が遅れるように各フィルタ処理による遅れ時間(時定数)が設定されており、係る遅れ時間の差だけアナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの立ち上がりに対してデジタルフィルタ処理後のパルス信号POSDFの立ち上がりが遅れるようになっている。
従って、図3のタイムチャートにおいて、時刻t1で求めた時間情報KTAoldと、時刻t2で求めた時間情報KTAとの差として、時刻t2直後のパルス信号POSDFの立ち上がりタイミングである時刻t2’にて、周期TPOSAFが求められる。
ここで、周期TPOSAFの計測区間である時刻t1と時刻t2との間で、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSにノイズが重畳しておらず、時刻t2’で図2のフローチャートが割り込み実行されたときの差ΔTPOSの判定においては、差ΔTPOSの絶対値が閾値SLよりも小さいと判断されることで、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの周期TPOSAFが、内燃機関100の制御に用いる周期計測値として採用されることになる。
この場合、デジタルフィルタ処理後のパルス信号POSDFが立ち上がる時刻t4’の直前の時刻t4において、アナログフィルタ処理後のパルス信号POSAFSの立ち上がりを検出できれば、周期TPOSAFの算出においては、時刻t2の時間情報KTAと、時刻t4’における最新検出値である、時刻t4の時間情報KTAとが用いられることになり、時刻t3でのノイズの影響を排除して、周期TPOSAFを算出することができる。
周期TPOSAFに基づき角度を時間TADVに換算すれば、時間計測で角度を高精度に検出でき、また、時間計測の基準としてパルス信号POSDFを用いれば、ノイズ成分を基準として時間TADVによる角度位置の検出がなされることを抑制することができる。しかし、パルス信号POSDFの位相はパルス信号POSAFSよりも遅く、この遅れ分だけ角度位置の検出に誤差を生じることになる。
そこで、ステップS610では、周期TPOSに基づき角度を時間TADVに換算した結果を、KTDとKTAとの差分ΔKT(POSAFSとPOSDFとの位相差)だけ減算し、該減算補正後の時間TADV(TADV=TADV−ΔKT)を、パルス信号POSDFを基準として時間計測する。
パルス信号POSAFSの立ち上がりに対してパルス信号POSDFの立ち上がりがΔKTだけ遅れるので、パルス信号POSAFSから時間TADVだけ経過した時点を計測する場合には、パルス信号POSDFの立ち上がりから、時間「TADV−ΔKT」の経過を計測すれば、結果的に同じ角度位置を計測することになる。
図3に示した一例では、パルス信号POSAFSに対してパルス信号POSDFが遅れるようにしたが、逆にパルス信号POSDFよりもパルス信号POSAFSが遅れるようにし、パルス信号POSAFSのエッジ(立ち上がり)での割り込みで、周期TPOSAF、TPOSDFを比較し、周期TPOSAFがノイズの影響で誤計測されているか否かを判断させることができる。
(イ)前記自動車用制御装置の好ましい一つの態様では、前記アナログフィルタの出力に基づく前記パルス信号の周期計測値と、前記デジタルフィルタの出力に基づく前記パルス信号の周期計測値との差が設定値を下回る場合には、前記アナログフィルタの出力に基づく前記パルス信号の周期計測値を採用し、前記差が前記設定値を上回る場合には、前記デジタルフィルタの出力に基づく前記パルス信号の周期計測値を採用する。
Claims (2)
- 内燃機関のクランクシャフトの回転に同期して出力されるパルス信号を処理するデジタルフィルタと、
前記パルス信号を処理するアナログフィルタと、
前記デジタルフィルタの出力信号及び前記アナログフィルタの出力信号を入力し、前記パルス信号の周期の計測値を出力する周期計測部と、
前記周期計測部が出力する周期の計測値に基づいて前記クランクシャフトの角度を時間に換算する換算手段と、
前記アナログフィルタの出力信号と前記デジタルフィルタの出力信号との位相差に基づき前記時間を補正する補正手段と、
前記デジタルフィルタの出力を基準として前記補正手段が補正した時間を計測して前記クランクシャフトの角度を検出する角度検出手段と、
前記角度検出手段が検出した角度に基づき前記内燃機関の点火時期と燃料噴射時期との少なくとも一方を制御する制御手段と、を具備する自動車用制御装置。 - 前記周期計測部は、前記デジタルフィルタの出力信号の周期計測値と、前記アナログフィルタの出力信号の周期計測値とを比較し、周期計測値の差が設定値を下回る場合には、前記アナログフィルタの出力に基づく前記パルス信号の周期計測値を採用し、前記差が前記設定値を上回る場合には、前記デジタルフィルタの出力に基づく前記パルス信号の周期計測値を採用する、請求項1記載の自動車用制御装置。
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