JP6398780B2

JP6398780B2 - 内燃機関用電子制御装置

Info

Publication number: JP6398780B2
Application number: JP2015033332A
Authority: JP
Inventors: 元彰神野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-02-23
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2035-02-23
Also published as: JP2016156296A

Description

本発明は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置に関する。

アナログ信号をデジタル信号に変換する技術として、下記特許文献１に記載の予測ゲイン自動切替回路が知られている。この予測ゲイン自動切替回路は、減衰アンプと、レベル判定回路と、記録メモリと、予測演算回路とを備えている。入力信号は、ゲイン切替回路と並行して、減衰アンプに入力される。減衰アンプでは、入力信号のレベルを減衰し、レベル判定回路では減衰した入力信号のレベルをデジタル信号とし、記録メモリに記録する。予測演算回路は、記録メモリに記録されているデジタル信号に基づいて、所定の時間経過後の入力信号のレベルを予測する。この予測に基づいて、ゲイン切替回路のゲインを自動的に切り替えるように構成されている。

特開平７−１９３４４６号公報

上記従来の技術を用いれば、入力信号のレベルがダイナミックレンジを超える前に、ゲインを最適なものに切り替えて、入力信号を減衰して出力することができる。しかしながら、減衰アンプやレベル判定回路、記録メモリや予測演算回路といったように、構成要素が多くなり、回路全体の複雑化が懸念される。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関における電子制御装置として十分なゲイン変換機能を果たすことが可能な内燃機関用電子制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関用電子制御装置は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置（１Ａ，１Ｂ）であって、入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号を出力するゲイン設定部（３０）と、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４０）と、前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行する制御部（１０，１０Ｂ）と、入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号と前記閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する切替判定部（２０，２０Ｂ）と、を備える。前記切替判定部は、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号が前記閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、前記ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行する。

本発明によれば、切替判定部は、入力されるアナログ信号が閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行するので、内燃機関における電子制御装置として十分なゲイン変換機能を果たすことができる。

本発明によれば、構成を簡単なものにする一方で、内燃機関における電子制御装置として十分なゲイン変換機能を果たすことが可能な内燃機関用電子制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関用電子制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。図１の内燃機関用電子制御装置の動作を説明するための図である。図１の内燃機関用電子制御装置の動作を説明するための図である。変形例に係る内燃機関用電子制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。図４の内燃機関用電子制御装置の動作を説明するための図である。従来の内燃機関用電子制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本実施形態に係る内燃機関用電子制御装置１Ａは、制御部１０と、切替判定部２０と、ゲイン設定部３０と、Ａ／Ｄ変換部４０と、を備えている。

内燃機関用電子制御装置１Ａに入力されるアナログ信号は、ゲイン設定部３０に入力される。ゲイン設定部３０は、入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号をＡ／Ｄ変換部４０に出力する部分である。ゲイン設定部３０は、切替判定部２０から出力されるゲイン切替信号に基づいてゲイン変換を実行する。ゲイン切替信号を受け取ってからゲイン変換を実行する具体的な処理については後述する。

Ａ／Ｄ変換部４０は、ゲイン設定部３０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する部分である。ゲイン設定部３０からＡ／Ｄ変換部４０に出力されるアナログ信号は、切替判定部２０が読み取っている。

切替判定部２０は、内燃機関用電子制御装置１Ａに入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、ゲイン設定部３０から出力されるアナログ信号と閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する部分である。

切替判定部２０は、ゲイン設定部３０から出力されるアナログ信号が閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、ゲイン設定部３０にゲイン切替要の判定結果をゲイン切替信号として出力する。ゲイン設定部３０は、ゲイン切替要の判定結果を含むゲイン切替信号を受け取ると、所定のタイミングでゲインを切り替えてゲイン変換を実行する。

切替判定部２０は、ゲイン設定部３０にゲイン切替信号を出力すると、制御部１０にゲイン切替通知信号を出力する。

制御部１０は、Ａ／Ｄ変換部４０から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行し、内燃機関を制御するための制御信号を出力する部分である。制御部１０は、切替判定部２０に取込期間信号を出力する。この取込期間信号は、内燃機関用電子制御装置１Ａに入力されるアナログ信号を取り込んでＡ／Ｄ変換する期間を特定するための信号である。

制御部１０は、切替判定部２０からゲイン切替通知信号を受け取ると、このゲイン切替通知信号で特定されるゲインでＡ／Ｄ変換部４０から出力されるデジタル信号を補正し、制御処理を実行する。

図２は内燃機関用電子制御装置１Ａのタイミングチャートであって、（Ａ）に取込期間信号を、（Ｂ）にアナログ信号入力を、（Ｃ）にＡ／Ｄ変換部４０へ実際に入力されるアナログ信号を、（Ｄ）にゲイン切替信号を、（Ｅ）にゲイン切替通知信号を、それぞれ示している。

時刻ｔ１で、制御部１０から切替判定部２０に取込期間信号が出力されている。切替判定部２０は、取込期間信号の入力があると、ゲイン設定部３０からＡ／Ｄ変換部４０に出力されるアナログ信号を監視する。

時刻ｔ２で、入力されたアナログ信号の振幅が閾値を超えたので、切替判定部２０はゲイン設定部３０にゲイン切替信号を出力する。ゲイン設定部３０は、このゲイン切替信号の入力があると即座に、Ａ／Ｄ変換部４０に出力するアナログ信号の振幅が閾値を超えないようにゲイン設定を変更しゲイン変換を実行する。切替判定部２０は、ゲイン切替信号と略同時にゲイン切替通知信号を制御部１０に出力する。

ゲイン設定部３０は、１回のゲイン設定の変更でゲイン変換を実行することもできるけれども、ゲイン設定の変更を多段に渡って実行することもできる。例えば、初期設定のゲイン変換係数を１とした場合に、１回目のゲイン設定の変更ではゲイン変換係数を０．９とし、２回目のゲイン設定の変更ではゲイン変換係数を０．８とし、３回目のゲイン設定の変更ではゲイン変換係数を０．７としてもよい。

このように多段に渡ってゲイン設定の変更を行う場合、入力されたアナログ信号が最初に閾値を超えると、ゲイン変換係数を０．９としたゲイン変換を実行する。ゲイン切替が解除されない状態で次に入力されたアナログ信号が閾値を超えた場合には、ゲイン変換係数を０．８としたゲイン変換を実行する。このように多段に渡ってゲイン設定の変更を行うことで、よりきめ細かなゲイン切替を行うことができる。

このように多段に渡ってゲイン設定の変更を行う場合の制御部１０への通知は、ゲイン切替通知信号の出力回数によって伝達することができる。上記の例によれば、ゲイン切替通知信号が１回出力されればゲイン変換係数は０．９であり、ゲイン切替通知信号が２回出力されればゲイン変換係数は０．８であることが制御部１０へ通知される。

また、このように多段に渡ってゲイン設定の変更を行う場合の制御部１０への通知は、シリアル通信等で通知することもできる。この場合は、例えば複数の取込期間の間のタイミングで、切替判定部２０から制御部１０へ通信によって通知することができる。

図２の（Ｄ）ゲイン切替信号は、実線で示されるように、取込期間信号がＬｏに落ちた場合に、それと同期してゲイン切替信号もＬｏに落とし、フレームごとにゲイン切替を行っていくことが一つの実施態様である。入力されるアナログ信号が閾値を超えることが連続して発生する可能性が低く、通常は入力されるアナログ信号が閾値を超えることが無いような場合は、この切替態様を採用することができる。

一方、入力されるアナログ信号が閾値を超えることが、有る程度のフレーム数連続することが想定される場合は、図２の（Ｄ）において一点鎖線で示したように、取込期間信号がＬｏに落ちた場合であっても、ゲイン切替信号をＨｉのまま保持することができる。

図３は、図２とはゲイン切替のタイミングが異なる例を示すためのタイミングチャートであって、（Ａ）に取込期間信号を、（Ｂ）にアナログ信号入力を、（Ｃ）にＡ／Ｄ変換部４０へ実際に入力されるアナログ信号を、（Ｄ）に次回ゲイン切替信号を、（Ｅ）にゲイン切替信号を、（Ｆ）にゲイン切替通知信号を、それぞれ示している。

時刻ｔ３よりも前に、制御部１０から切替判定部２０に取込期間信号が出力されている。切替判定部２０は、取込期間信号の入力があると、ゲイン設定部３０からＡ／Ｄ変換部４０に出力されるアナログ信号を監視する。

時刻ｔ３で、入力されたアナログ信号の振幅が閾値を超えたので、切替判定部２０は次回ゲイン切替信号をＨｉにする。時刻ｔ４で、次の取込期間信号の入力があったので、切替判定部２０はゲイン設定部３０にゲイン切替信号を出力する。ゲイン設定部３０は、このゲイン切替信号の入力があると即座に、Ａ／Ｄ変換部４０に出力するアナログ信号の振幅が閾値を超えないようにゲイン設定を変更しゲイン変換を実行する。切替判定部２０は、ゲイン切替信号と略同時にゲイン切替通知信号を制御部１０に出力する。

続いて、図４を参照しながら、変形例に係る内燃機関用電子制御装置１Ｂについて説明する。内燃機関用電子制御装置１Ｂは、制御部１０Ｂと、切替判定部２０Ｂと、ゲイン設定部３０と、Ａ／Ｄ変換部４０と、を備えている。ゲイン設定部３０及びＡ／Ｄ変換部４０は、内燃機関用電子制御装置１Ａにおけるゲイン設定部３０及びＡ／Ｄ変換部４０と同様であるので説明を省略する。

切替判定部２０Ｂは、内燃機関用電子制御装置１Ｂに入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、ゲイン設定部３０から出力されるアナログ信号と閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する部分である。

切替判定部２０Ｂは、ゲイン設定部３０から出力されるアナログ信号が閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、ゲイン設定部３０にゲイン切替要の判定結果をゲイン切替信号として出力する。ゲイン設定部３０は、ゲイン切替要の判定結果を含むゲイン切替信号を受け取ると、所定のタイミングでゲインを切り替えてゲイン変換を実行する。

切替判定部２０Ｂは、ゲイン設定部３０にゲイン切替信号を出力すると、制御部１０Ｂにゲイン切替通知信号を出力する。

切替判定部２０Ｂは、制御部１０Ｂからゲイン初期化信号を受け取ると、ゲイン切替信号の出力を停止する。切替判定部２０Ｂは、ゲイン初期化信号を受け取ると、ただちにゲイン切替信号の出力を停止してもよく、次の取込期間まではゲイン切替信号の出力を継続してもよい。

制御部１０Ｂは、Ａ／Ｄ変換部４０から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行し、内燃機関を制御するための制御信号を出力する部分である。制御部１０Ｂは、切替判定部２０Ｂに取込期間信号を出力する。この取込期間信号は、内燃機関用電子制御装置１Ｂに入力されるアナログ信号を取り込んでＡ／Ｄ変換する期間を特定するための信号である。

制御部１０Ｂは、切替判定部２０Ｂにゲイン初期化信号を出力する。制御部１０Ｂは、切替判定部２０Ｂからゲイン切替通知信号を受け取ると、このゲイン切替通知信号で特定されるゲインでＡ／Ｄ変換部４０から出力されるデジタル信号を補正し、制御処理を実行する。

図５は内燃機関用電子制御装置１Ｂのタイミングチャートであって特にゲイン初期化信号に対応する部分を記載したものである。図５において、（Ａ）に取込期間信号を、（Ｂ）にゲイン切替信号を、（Ｃ）にゲイン初期化信号を、（Ｄ）に次回初期化信号を、それぞれ示している。

時刻ｔ５で、制御部１０Ｂから切替判定部２０Ｂにゲイン初期化信号が出力されている。切替判定部２０Ｂは、次回初期化信号をＨｉにする。

時刻ｔ６で、次の取込期間信号の入力があったので、切替判定部２０Ｂはゲイン設定部３０へのゲイン切替信号の出力を停止する。ゲイン設定部３０は、ゲイン切替信号の入力が停止されると即座に、ゲイン設定を初期値に変更しゲイン変換を実行する。切替判定部２０Ｂは、ゲイン切替信号と略同時にゲイン切替通知信号を制御部１０Ｂに出力する。

図５の（Ｂ）において一点鎖線で示すように、制御部１０Ｂから切替判定部２０Ｂにゲイン初期化信号が出力された場合、切替判定部２０Ｂは即座にゲイン設定部３０へのゲイン切替信号の出力を停止することができる。

比較のため、図６に従来の内燃機関用電子制御装置１Ｆの構成の一例を示す。内燃機関用電子制御装置１Ｆは、ゲイン判定部２と、ゲイン設定部３と、Ａ／Ｄ変換部４と、制御部５と、を備えている。従来の内燃機関用電子制御装置１Ｆは、本実施形態の切替判定部２０，２０Ｂに相当する部分を有していないので、上述した切替判定部２０，２０Ｂの処理を実行することができない。

１Ａ，１Ｂ：内燃機関用電子制御装置
１０，１０Ｂ：制御部
２０，２０Ｂ：切替判定部
３０：ゲイン設定部
４０：Ａ／Ｄ変換部

Claims

入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号を出力するゲイン設定部（３０）と、
前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４０）と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行する制御部（１０，１０Ｂ）と、
入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号と前記閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する切替判定部（２０，２０Ｂ）と、を備え、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号が前記閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、前記ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換をした取込期間の終了時にゲインを元に戻すことを特徴とする内燃機関用電子制御装置。
前記ゲイン設定部は、ゲイン切替要の判定後、即時ゲインを切り替えてゲイン変換を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用電子制御装置。
前記切替判定部は、入力されるアナログ信号に対して複数の取込期間ごとにゲイン切替の要否を判定し、
前記ゲイン設定部は、入力されるアナログ信号に対して複数の取込期間ごとにゲイン変換するものであって、
前記ゲイン設定部は、ゲイン切替要の判定後、次に到来する取込期間においてゲインを切り替えてゲイン変換を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用電子制御装置。
入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号を出力するゲイン設定部（３０）と、
前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４０）と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行する制御部（１０，１０Ｂ）と、
入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号と前記閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する切替判定部（２０，２０Ｂ）と、を備え、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号が前記閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、前記ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換をした取込期間の終了後もゲインを切り替えたまま保持し、
前記切替判定部（２０Ｂ）は、前記制御部（１０Ｂ）からゲイン初期化信号が入力されるとただちに、前記ゲイン設定部へのゲイン切替信号の出力を停止し、
前記ゲイン設定部は、ただちにゲインを元に戻すことを特徴とする、内燃機関用電子制御装置。
入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号を出力するゲイン設定部（３０）と、
前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４０）と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行する制御部（１０，１０Ｂ）と、
入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号と前記閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する切替判定部（２０，２０Ｂ）と、を備え、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号が前記閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、前記ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換をした取込期間の終了後もゲインを切り替えたまま保持し、
前記切替判定部は、前記制御部からゲイン初期化信号が入力されると次の取込期間開始時までは、前記ゲイン設定部へのゲイン切替信号の出力を継続し、
前記ゲイン設定部は、次の取込期間開始時にゲインを元に戻すことを特徴とする、内燃機関用電子制御装置。
入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号を出力するゲイン設定部（３０）と、
前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４０）と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行する制御部（１０，１０Ｂ）と、
入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号と前記閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する切替判定部（２０，２０Ｂ）と、を備え、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号が前記閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、前記ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行し、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部においてゲインの切り替えが行われた場合に、前記制御部にゲイン切替通知信号を出力することを特徴とする、内燃機関用電子制御装置。
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部において設定されているゲインを、前記ゲイン切替通知信号の出力回数で特定して通知することを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関用電子制御装置。
入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して制御する内燃機関用電子制御装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
入力されるアナログ信号に対してゲイン変換を実行し、ゲイン変換後のアナログ信号を出力するゲイン設定部（３０）と、
前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（４０）と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル信号に基づいて制御処理を実行する制御部（１０，１０Ｂ）と、
入力されるアナログ信号のオフセット電圧を挟んで一対の閾値を有し、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号と前記閾値とを比較してゲイン切替の要否を判定する切替判定部（２０，２０Ｂ）と、を備え、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部から出力されるアナログ信号が前記閾値を超えた場合にゲイン切替要と判定して、前記ゲイン設定部にゲイン切替要の判定結果を出力し、
前記ゲイン設定部は、ゲインを切り替えてゲイン変換を実行し、
前記切替判定部は、前記ゲイン設定部において設定されているゲインを、前記制御部に通信で通知することを特徴とする内燃機関用電子制御装置。