JPH05165573A - アナログデータのサンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周期的に変化するアナログデータから、有限
個の時点におけるデータをサンプリングする装置におい
て、サンプリングしたデータがアナログデータの実際値
と良好に対応するようにする。 【構成】 Ｓ０１にて前回サンプリングが実行されてか
ら、サンプリング間隔τn が経過したか否かを判断す
る。τn が経過したと判断するとＳ０３へ移行し、エア
フロメータ出力をサンプリングする。続くＳ０５ではＲ
ＯＭ内に記憶されたテーブルにより次のサンプリング間
隔τn+1 を算出する。この処理を、ランダムに変化する
τn に対して順次繰り返すことにより、サンプリング周
期とエアフロメータ出力の変化周期が一致するのを防止
することができ、サンプリングしたデータの平均値とエ
アフロメータ出力の中間値とを一致させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周期的に変化するアナ
ログデータから、有限個の時点におけるデータをサンプ
リングするアナログデータのサンプリング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種センサが出力するアナログデ
ータをデジタルデータに変換し（Ａ／Ｄ変換）、そのデ
ジタルデータに演算を施して各種アクチュエータの制御
に用いることが行われている。また時間の経過に応じて
変化するアナログデータのＡ／Ｄ変換の方法として、有
限個の時点におけるデータをサンプリングして、サンプ
リングした各データ、若しくは各データの平均値をデジ
タルデータに変換する方法が知られている。

【０００３】例えば内燃機関の吸気管にエアフロメータ
を設け、そのエアフロメータの吸入空気量に対応した出
力をＡ／Ｄ変換する場合次のようにしている。即ち、エ
アフロメータの出力は時間の経過に応じて変化するアナ
ログデータである。そこで所定のサンプリング間隔Ｔで
そのエアフロメータの出力をサンプリングし、更にサン
プリングした各時点における出力をデジタルデータに変
換して各種制御に利用している。

【０００４】図５は従来のアナログデータのサンプリン
グ装置による、サンプリング処理を表すフローチャート
である。処理が開始されるとＳ１１にて前回のサンプリ
ングからサンプリング間隔Ｔが経過したか否かを判断
し、肯定判断されるとＳ１３にて現時点におけるエアフ
ロメータ出力をサンプリングし、否定判断されるとその
まま処理を終了する。この処理の繰り返しにより、エア
フロメータ出力を所定サンプリング間隔Ｔ毎にサンプリ
ングすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが内燃機関の吸
入空気量は、吸気バルブの開閉、およびシリンダ内の負
圧変化によって周期的に変化する。また近年熱式エアフ
ロメータ等が開発され、エアフロメータの応答性は飛躍
的に向上している。このためこの吸入空気量の周期的変
化をそのまま検出してしまう。即ちエアフロメータ出力
のサンプリング間隔Ｔと、吸入空気量の変化周期とが一
致した場合、吸入空気量データを同じ位相の時点でサン
プリングすることとなる。その結果Ａ／Ｄ変換された吸
入空気量データが実際の吸入空気量から偏ったものとな
ってしまうことがあった。

【０００６】例えばサンプリングのタイミングと、吸入
空気量が極大となるタイミングとが一致すると、Ａ／Ｄ
変換後の吸入空気量データは実際の吸入空気量平均値よ
りも大きくなってしまう。この場合内燃機関の空燃比が
理論空燃比よりも濃厚に制御されてしまう。

【０００７】そこで、サンプリング間隔Ｔをアナログデ
ータの変化周期より充分短くすることが考えられるが、
現在のＣＰＵの処理速度では、サンプリング間隔Ｔを２
msecまで短縮するのが限界である。ここで例えば１２気
筒の内燃機関において機関回転数を５０００r.p.m.とし
た場合、吸入空気量の変化周期も２msecとなるので上記
課題が生じる。即ちＣＰＵの処理速度を向上させること
によっては上記課題を解決することができなかった。

【０００８】そこで本発明は、周期的に変化するアナロ
グデータから、有限個の時点におけるデータをサンプリ
ングするアナログデータのサンプリング装置において、
サンプリングしたデータがアナログデータの実際値と良
好に対応するようにすることを目的としてなされた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた本発明は、周期的に変化するアナログデータか
ら有限個の時点におけるデータをサンプリングするサン
プリング手段と、該サンプリング手段のサンプリング間
隔を、所定の関数に応じてサンプリング毎に変更するサ
ンプリング間隔変更手段とを備えたことを特徴とするア
ナログデータのサンプリング装置、を要旨としている。

【００１０】

【作用】このように構成された本発明では、サンプリン
グ手段がアナログデータを一度サンプリングすると、サ
ンプリング間隔変更手段はそのサンプリング手段のサン
プリング間隔を、所定の関数に応じて変更する。すると
サンプリング手段は、その変更されたサンプリング間隔
の後に、次回のサンプリングを実行する。

【００１１】サンプリング手段のサンプリング間隔はサ
ンプリング実行毎に変更されるので、周期的に変化する
アナログデータに対しても、同じ位相でサンプリングが
実行されるのを防止することができる。従って各時点に
おいてサンプリングされるアナログデータを、アナログ
データの振幅全体に分散させることができ、偏りを解消
できる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は本発明が適用された実施例の内燃機関１を表す概
略構成図である。尚本実施例では、エアフロメータ３出
力のサンプリングに本発明を適用している。

【００１３】エアフロメータ３は、スロットルバルブ５
によって吸入空気量が調整される吸気管７のスロットル
バルブ５上流に設けられ、次のように吸入空気量を検出
する所謂熱式エアフロメータである。即ちエアフロメー
タ３は図示しない電熱線を有しており、その電熱線が所
定温度となるように電流を供給される。電熱線は吸入空
気量が多いほど急速に冷却されるので、電熱線への通電
電流は吸入空気量に応じて増減する。そこでこの電流量
が、吸入空気量に対応するアナログデータとして、アナ
ログデータのサンプリング装置としての電子制御回路Ｅ
ＣＵに入力される。

【００１４】一方吸気管７を介して吸入された空気は、
燃料と混合された後、吸気バルブ９を介してシリンダ１
１内に供給される。そしてピストン１３の下降に伴いシ
リンダ１１全体に吸入され、圧縮・爆発の後、排気バル
ブ１７を介して排出される。このため吸気管７を流通す
る吸入空気量は、吸気バルブ９の開閉やピストン１３の
上下動に対応する所定の周期で変化する。従ってエアフ
ロメータ３の出力電流も図２に例示するように所定周期
で変化する。このようなエアフロメータ３の出力はその
ままでは各種制御に使用することができない。そこでエ
アフロメータ３の出力は電子制御回路ＥＣＵに入力さ
れ、次のようにしてデジタル信号に変換される。

【００１５】電子制御回路ＥＣＵにエアフロメータ３の
出力が入力されると、電子制御回路ＥＣＵは連続的に変
化するエアフロメータ３出力から有限個の時点における
出力をサンプリングするサンプリング処理を実行する。
図３はこのサンプリング処理を表すフローチャートであ
る。処理が開始されると先ずＳ０１にて、前回サンプリ
ングが実行されてから、後述のテーブルによって現在設
定されているサンプリング間隔τn が経過したか否かを
判断する。τn が経過していないと判断するとそのまま
処理を終了し、τn が経過したと判断するとＳ０３へ移
行する。Ｓ０３では現時点におけるエアフロメータ３出
力をサンプリングし、続くＳ０５では図４に示すテーブ
ルにより次のサンプリング間隔τn+1 を算出して処理を
終了する。尚図４のテーブルは、電子制御回路ＥＣＵの
ＲＯＭ中に記憶されており、上の行から順に左から右へ
τ1 ，τ2 ，τ3 ，・・・の順に記載されている。この
処理を順次繰り返すことにより、エアフロメータ３出力
が、毎回異なった周期でサンプリングされる。ここでＳ
０３はサンプリング手段に、Ｓ０５はサンプリング間隔
変更手段に夫々相当する処理である。

【００１６】尚サンプリング間隔τ1 ，τ2 ，τ3 ，・
・・は２．０〜３．０msecの範囲でランダムに設定され
ている。これは、現在のＣＰＵの処理速度ではサンプリ
ング間隔を２msecまで短縮するのが限界であり、またサ
ンプリング間隔が３．０msec以上となると充分な検出精
度が得られなくなる可能性があるためである。

【００１７】この結果図２に黒丸で示すように、エアフ
ロメータ３出力の変化周期と電子制御回路ＥＣＵによる
サンプリング間隔とが一致（共振）することを防止し
て、各時点においてサンプリングされるエアフロメータ
３出力をその出力の振幅全体に分散させることができ
る。

【００１８】尚、図２において白丸は、エアフロメータ
３出力の変化周期と同じ所定間隔Ｔでサンプリングを行
った場合の従来例を示す。図に示すように、従来例では
エアフロメータ３出力を同じ位相でサンプリングしてし
まう場合があるが、本実施例では種々の位相でサンプリ
ングを実行して、サンプリングされたエアフロメータ３
出力をその振幅全体に分散させることができる。

【００１９】このように本実施例では、電子制御回路Ｅ
ＣＵによるサンプリング間隔がサンプリング毎に変更さ
れるので、周期的に変化するエアフロメータ３出力に対
しても、同じ位相の時点でサンプリングが実行されるの
を防止することができる。このため、サンプリングされ
たエアフロメータ３出力が偏るのを良好に防止すること
ができる。

【００２０】従って、本実施例の電子制御回路ＥＣＵに
よってデジタルデータに変換されたエアフロメータ３出
力を使用すれば、燃料噴射量等の各種制御を実際のエア
フロメータ３出力に即して正確に実行することができ
る。尚、このようにしてサンプリングされたエアフロメ
ータ３出力は、その前後にサンプリングされた値と平均
して制御に使用してもよく、またそのまま制御に使用し
てもよい。サンプリングされたエアフロメータ３出力を
そのまま制御に使用した場合、吸入空気量としてバラつ
いたデータが使用されることになるが、実際にはアクチ
ュエータの作動時間等の影響で制御中に平均化されるの
で問題ない。

【００２１】また上記実施例では、乱数表の一種である
図４を所定の関数として用いて、サンプリング間隔τn
を変更しているが、サンプリング間隔を変更する所定の
関数としてはこの他にも種々のものが適用できる。例え
ば乱数発生関数を用いてもよく、また２．０msec，２．
３msec，２．５msec，２．０msec・・・といった具合い
にサンプリング間隔を周期的に増減してもよい。また上
記実施例ではエアフロメータ３出力をサンプリングして
いるが、本発明はこの他にも種々のセンサが発生するア
ナログデータ、およびその他のアナログデータ一般に適
用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のアナログデ
ータのサンプリング装置では、サンプリング手段のサン
プリング間隔がサンプリング毎に変更されるので、周期
的に変化するアナログデータに対しても、同じ位相でサ
ンプリングが実行されるのを防止することができる。

【００２３】従って各時点においてサンプリングされる
アナログデータを、アナログデータの振幅全体に分散さ
せ、アナログデータの実際値と良好に対応させることが
できる。このため各時点にてサンプリングされた各アナ
ログデータをデジタルデータに変換して各種制御に使用
すれば、きわめて正確な制御を実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の内燃機関を表す概略構成図である。

【図２】実施例のエアフロメータ出力とそのサンプリン
グ間隔とを表す説明図である。

【図３】実施例のサンプリング処理を表すフローチャー
トである。

【図４】実施例のサンプリング処理にて使用されるテー
ブル内容を表す説明図である。

【図５】従来のサンプリング処理を表すフローチャート
である。

【符号の説明】

１…内燃機関 ３…エアフロメータ ７…吸気管
ＥＣＵ…電子制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的に変化するアナログデータから有
   限個の時点におけるデータをサンプリングするサンプリ
   ング手段と、 該サンプリング手段のサンプリング間隔を、所定の関数
   に応じてサンプリング毎に変更するサンプリング間隔変
   更手段とを備えたことを特徴とするアナログデータのサ
   ンプリング装置。