JPH02191852A - 車輌制御用アナログ／デジタル変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、吸入空気量センザ、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Ｉ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、高粘度のアナログ／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
フセット電位に対プる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、当該補正係数を輩に
、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、ずなわら、■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［ｉ
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△／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△／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（す、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
ず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、ｌ１
ｊｌｌｌ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葺であ
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
信号に対づ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
。

［１ｉ１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、運転状態
を検出するアナログセンサからのアナログ信号に対し、
所定の入力タイミングの都度、複数回のアナログ／デジ
タル変換を実行する入力手段と、上記入力手段で変換さ
れた複数のアナログ／デジタル変換値のデータ間の差か
ら、差分の少ない一群のデータを選択するデータ選択手
段と、上記データ選択手段で選択した一群のデータの平
均値を算出し、この平均値を上記アナログセンサからの
入力データとする入力データ算出手段とを備えたもので
ある。

上記構成により、上記入力手段で、所定の入力タイミン
グの都度、上記アナログセンサからのアナログ信号を複
数回アナログ／デジタル変換し、上記データ選択手段で
、これらの複数のアナログ／デジタル変換値のデータ間
の差から、差分の少ない一群のデータを選択する。すな
わち、上記複数のアナログ／デジタル変換値から差分の
大きいデータを除外することによりノイズなどの影響に
よる異常値を除去する。そして、これら異常値を除去し
た一群のアナログ／デジタル変換値から、上記入力デー
タ算出手段で平均値を算出し、この平均値を上記アナロ
グセンサからの入力データとする。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

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
ローヂャートである。

（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に形成された吸気ボート２ａ１排
気ボート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の上流側にエアヂ１
１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。

ざらに、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Ｊ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ナ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１
ａに連通ずる各吸入ボート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に連通ずる排気
管１６に０２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（ｒ）
ＣＰＬＪ＜中央′ａ算処Ｆｌｉｉ２Ｗ＞２０．ＲＯＭ２
１、ＲＡＭ２２、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）
２３、および、Ｉ１０インターフェース２４がパスライ
ン２５を介して互いに接続されており、このＩ１０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
１１ａ１クランク角センサ１５が接続され、また、上記
吸入空気岳センサ１０゜スロットルポジションセンサ１
１、冷却水温センサ１３、及び、０２センサ１７が上記
ＡＤＣ２３に接続されている。

さらに、上記Ｉ１０インターフェース２４の出力ボート
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２８１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
．１１，１３．１７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
を検出する入力ブタが、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。

ここで、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Ｉ１０インター７↓−ス２
４を介して取込まれ、一方、上記吸入空気間センサ１０
、スロットルポジシコンセンナ１１、冷却水温センサ１
３、及び０２センサ１７などのアナログセンサ群２９か
らの出力は、−旦、アナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変
換）装置３０にてノイズの影響を除去しデジタル信号に
変換されて取込まれる。これらの入力データは、上記Ｃ
ＰｔＪ２０にてａ＃痒処理され、例えば、エンジン回転
数、吸入空気ｍ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ＲＡＭ
２２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、
データ選択手段３２、及び、入力データ算出手段３３か
ら構成されている。

上記入力手段３１は、さらに、入力タイミング設定手段
３１ａ、Ａ／Ｄ変換手段３１ｂ１記憶切換手段３１Ｇ、
記憶手段３１ｄから構成され、また、上記データ選択手
段３２は、差分ｎ山手段３２ａ、記憶手段３２ｂ１比較
手段３２Ｃ１検索手段３２ｄから構成されている。

上記入力タイミング設定手段３１ａは、上記アナログセ
ンサ６Ｔ　２９に対するチャンネルしレフト信号をＡ／
Ｄ変換手段３１ｂに出力すると共に、例えばｌＱｍｓ毎
の所定の時間周期の入ツノタイミング、あるいは、エン
ジン回転に同期した入力タイミングを設定し、その入力
タイミングの都度、Ａ／Ｄ変換手段３１ｂに対するＡ／
Ｄ変換開始のトリガー信すを複数回出力し、Ａ／Ｄ変換
を複数回実行させる。

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。すなわら、所定の入力タイミ
ングに、上記アナログセンサ群２９からのアナログ信号
、例えば上記吸入空気同センサ１０などからのアナログ
信号を、上記ＡＤＣ２３にて複数回、例えば第３図に示
すように１回の入力タイミングに３回、Ａ／Ｄ変換を連
続して実行し、そのＡ／Ｄ変換値を記憶切換手段３１ｃ
に出力する。

上記記憶切換手段３１ｃでは、上記Ａ／Ｄ変換手段３１
ｂ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のそ
れぞれ特定のアドレスにストアされている複数のＡ／Ｄ
変Ｗ４４ｆｉに対し、互いの差（差分；絶対値）を算出
し、記憶手段３２ｂにそれぞれの差分をストアする。

上記比較手段３２Ｇでは、上記差分算出手段３２ａによ
って算出された複数の差分を互いに比較することにより
、複数のＡ／Ｄ変換値における最頻値から離れた値を除
外し、上記記憶手段３１ｄにおける一群のＡ／Ｄ変換値
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３２Ｇによって
出力された一群のアドレスを上記記憶手段３１ｄから検
索し、そのアドレスにストアされているＡ／Ｄ変換値を
入力データ搾出手段３３に出力する。

上記入力データ算出手段３３では、上記検索手段３２ｄ
によって検索された一群のＡ／Ｄ変換値から平均値を求
め、この平均値を今回の入力タイミングにおける上記ア
ナログ出力センサ群２９からの入力デー、夕として、上
記エンジン制御装置１９に入力する。

すなわち、第３図に示すように、通常、ノイズは２０Ｊ
Ｊｓ程度の時間幅を有するものが最も多く、一方、１回
のＡ／Ｄ変換にＭ　する時間は、通常４０μｓ程度であ
るため、例えば３回連続してＡ／Ｄ変換を行う場合、３
回のＡ／Ｄ変換値のなかにノイズが混入している可能性
は１回以下であると考えられる。ノイズを含ｌυだアナ
ログ信号がＡ／Ｄ変換されると、そのＡ／Ｄ変換値は異
常な値となり、３回のＡ／Ｄ変換値の最頻値から最も離
れた値となる。従って、上記３回のＡ／Ｄ変換値に対し
、互いの差分を比較して他の値に対して差分が最大とな
る値を除外すれば、ノイズが混入した異常値を除去する
ことができる。その後、ノイズを含まない本来のアナロ
グ入力信号の２回の平均値をもって上記アナログ出力セ
ンサ群２９からの入力データとすることにより、上記エ
ンジン制御装置１９のノイズによる誤動作を防止するこ
とができる。

（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３回のＡ／Ｄ変換を行うもの
として説明する。

ステップ５１０１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からのチャンネルセレ
クト信ｑをＡＤＣ２３に出力し、例えば吸入空気量セン
サ１０などからのアナ［１グ信号を上記Ａ［）Ｃ２３の
所定のチャンネルに取込むと共に、１回目のトリガー信
号を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５１０２へ進んで、ＲＡＭ２２の特定アドレス
へそのＡ／Ｄ変換値△Ｄ１をストアする。

次いで、ステップ５１０３では、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、上
記ＡＤＣ２３にて２回目のＡ／Ｄ変換を行う。そして、
ステップ３１０４で上記ＲＡＭ２２の別の特定アドレス
へそのＡ／Ｄ変換値ＡＤ２をストアし、ステップ５１０
５へ進む。

ステップ５１０５では、上記入力タイミング設定手段３
１ａから出力された３回目のトリガー信号を受（プで、
上記ＡＤＣ２３にて３回目のＡ／Ｄ変換を行い、ステッ
プ８１０６で上記ＲＡＭ２．２の別の特定アドレスへそ
のＡ／Ｄ変換値ＡＤ３をストアし、ステップ５１０７へ
進む。

ステップ５１０７では、上記ステップ８１０２、ステッ
プ５１０４でストアしたＡ／Ｄ変換６！ＡＯ１及びＡＣ
２の互いの差分Ｍ１２を算出し、上記ＲＡＭ２２の所定
アドレスに一時保存する。

次にステップ８１０８へ進み、上記ステップ５１０４、
ステップ３１０６でストアしたＡ／Ｄ変換値ＡＤ２及び
ＡＣ３の互いの差分Ｍ２３を算出し、上記ＲＡＭ２２の
所定アドレスに一時保存して、ステップ５１０９へ進む
。

ステップ５１０９では、上記ステップ５１０２、ステッ
プ３１０６でストアしたＡ／Ｄ変換値ＡＤ１及びＡＣ３
から互いの差分Ｍ３１を算出し、上記ＲＡＭ２２の所定
アドレスに一時保存して、ステップ５１１０へ進む。

ステップ５１１０では、上記ステップ３１０γで算出し
た差分Ｍ１２と上記ステップ８１０８で算出した差分Ｍ
２３とを比較し、上記差分Ｍ１２が上記差分Ｍ２３より
も大きい場合、ステップ５１１１へ進み、一方、上記差
分Ｍ１２が上記差分Ｍ２３以下である場合は、ステップ
５１１４へ進む。

上記差分Ｍ１２が上記差分Ｍ２３よりも大きい場合、ス
テップ５１１１では、上記ステップ８１０８で算出した
差分Ｍ２３と上記ステップ８１０９で算出した差分Ｍ３
１とを比較し、上記差分Ｍ２３が上記差分Ｍ３１以下の
場合、ステップ５１１２へ進み、上記ステップ５１０４
での２回目のＡ／Ｄ変換値ＡＤ２と、上記ステップ８１
０６での３回目のＡ／Ｄ変換値ＡＤ３との平均値ＡＤＡ
ＶＥを算出（ＡＤＡＶＥ　−（ＡＤ２＋ＡＤ３）／２）
し、この平均値Ａ　Ｄ　ＡＶＥを上記吸入空気ｍセンサ
１０からの入力データＡＤとしてルーチンを終了する。

一方、上記差分Ｍ２３が上記差分１１ｉ４３１より６大
きい場合には、ステップ５１１１からステップ５１１３
へ進み、上記ステップ３１０２での１回目のＡ／Ｄ変換
値ＡＤ１と上記ステップ８１０６での３回目のＡ／Ｄ変
換値ＡＤ３との平均値Ａ　Ｄ　ＡＶＥを算出（ＡＤＡｖ
Ｅ　−（ＡＤＩ　＋ＡＤ３）／２）Ｌ、、コノ平均値Ａ
　Ｄ　ＡＶＥを上記吸入空気量センサ１０からの人力デ
ータＡＤとしてルーチンを終了する。

一方、上記ステップ５１１０において、上記差分Ｍ１２
が上記差分Ｍ２３以下である場合は、上記ステップ５１
１４で、上記ステップ５１０７で算出した差分Ｍ１２と
上記ステップ５１０９で算出した差分Ｍ３１とを比較し
、上記差分Ｍ１２が上記差分Ｍ３１以上の場合、上記ス
テップ５１１３へ進み、上記差分Ｍ１２が上記差分Ｍ３
１よりも小さい場合、ステップ５１１５へ進む。

上記ステップ５１１５では、上記ステップ５１０２での
１回目のＡ／Ｄ変換値ＡＤ１と、上記ステップ５１０４
での２回目のＡ／Ｄ変換値ＡＤ２との平均値ΔＤＡＶＥ
ヲ算出（ＡＤＡＶＥ　＝　（ＡＤ１＋ＡＤ２＞／２）し
、この平均値Ａ　Ｄ　ＡＶＥを上記吸入中気固センサ１
０からの入力データＡＤ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３回
のＡ／Ｄ変換を実行する例について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく発生するノイズの時間
幅、発生頻度、入力タイミングの時間周期、Ａ／Ｄ変換
時間などを考慮して１回の入力タイミングに４回あるい
は５回のＡ／Ｄ１ｔ！Ｌ換を実行しても良い。

（発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、運転状態を検出す
るアナログセンサからのアナログ信号に対し、所定の入
力タイミングの都度、複数回のアナログ／デジタル変換
を実行する入力手段と、上記入力手段で変換された複数
のアナログ／デジタル変換値のデータ間の差から、差分
の少ない一群のデータを選択するデータ選択手段と、上
記データ選択手段で選択した一群のデータの平均値を算
出し、この平均値を上記アナログセン１すからの入力デ
ータとする入力データ筒用手段とを備えたため、ノイズ
などの影響による異常値がアナログ信ｑに対する応答性
を低下させることなく除去できる。従って、耐ノイズ性
を大巾に向上することができ、しかｂ１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
安価に構成り゛ることができるなど優れた効果が秦され
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Ｍ　Ｉｌｌ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。 １０．１１．１３・・・アナログセンサ、３１・・・入
力手段、 ３２・・・データ選択手段、 ３３・・・入力データ算出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　運転状態を検出するアナログセンサからのアナログ信
   号に対し、所定の入力タイミングの都度、複数回のアナ
   ログ／デジタル変換を実行する入力手段と、 上記入力手段で変換された複数のアナログ／デジタル変
   換値のデータ間の差から、差分の少ない一群のデータを
   選択するデータ選択手段と、上記データ選択手段で選択
   した一群のデータの平均値を算出し、この平均値を上記
   アナログセンサからの入力データとする入力データ算出
   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。