JP2003243985A - Ａ／ｄ変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定時間の周期でサンプリングすべき第１種
信号と、回転軸の回転に同期した周期でサンプリングす
べき第２種信号とを、１つのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換
する装置において、信号のサンプリング周期を短くで
き、また、本来のサンプリングタイミング（以下、Ｓ
Ｔ）での変換値を確実に得られるようにする。 【解決手段】 エンジン制御装置１において、第１種信
号としてのノック信号は、それのＳＴ毎にサンプルホー
ルド（Ｓ／Ｈ）回路２１でホールドされ、第２種信号と
してのエアフロセンサ信号は、それのＳＴ毎にＳ／Ｈ回
路２３でホールドされる。そして、各Ｓ／Ｈ回路２１，
２３でのホールド完了時点で、Ａ／Ｄ変換器２５が空い
ていれば、そのホールド電圧が即座にスイッチ２７を介
しＡ／Ｄ変換器２５に入力されてＡ／Ｄ変換され、また
Ａ／Ｄ変換器２５が空いてなければ、そのホールド電圧
はＡ／Ｄ変換器２５が空いてからＡ／Ｄ変換される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のアナログ信
号を１つのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換する技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一定時間毎の周期でサンプリ
ングすべきアナログ信号（以下、第１種アナログ信号と
いう）と、回転軸が所定角度回転する毎の周期でサンプ
リングすべきアナログ信号（以下、第２種アナログ信号
という）とを、１つのＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換す
る装置として、特開平９−２１３４４号公報に記載のも
のがある。

【０００３】そして、この特開平９−２１３４４号公報
に記載のエンジン制御装置では、１つのＡ／Ｄ変換器を
用いて、ノックセンサからの信号（以下、ノック信号と
いう）を一定時間ｔ２毎の周期でＡ／Ｄ変換すると共
に、エアフロセンサからの信号（以下、エアフロセンサ
信号という）をエンジンのクランク軸が１０°回転する
毎（１０°ＣＡ毎）の周期でＡ／Ｄ変換するようにして
おり、特に、ノック信号をＡ／Ｄ変換し終えた後、次の
ノック信号のサンプリングタイミングが到来するまでの
空き期間中に、エアフロセンサ信号を取り込んでＡ／Ｄ
変換器にＡ／Ｄ変換させるようにしている。

【０００４】つまり、Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換を行う
のに要する時間（以下、変換所要時間という）をｔ１と
すると、エアフロセンサ信号については、「ｔ２−ｔ
１」という時間の空き期間において、外部から取り込み
Ａ／Ｄ変換器にＡ／Ｄ変換させるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の装置では、上記空き期間にて、エアフロセン
サ信号の取り込み及びＡ／Ｄ変換を行うようにしている
ため、ノック信号のサンプリング周期を「２×ｔ１」以
上に設定する必要がある。

【０００６】そして、ノック信号のサンプリング周期を
短く設定するためには、Ａ／Ｄ変換器として、変換所要
時間が短い高性能なものが必要となり、また逆に、ノッ
ク信号のサンプリング周期を短く設定すること自体に限
度が生じてしまう。例えば、ノック信号に対するデジタ
ルフィルタ処理として、最大２０ｋＨｚまでのノック信
号を扱いたい場合には、サンプリング定理から、ノック
信号のサンプリング周期は、２５μｓ以下（サンプリン
グ周波数を４０ｋＨｚ以上）にする必要がある。このた
め、Ａ／Ｄ変換器としては、変換所要時間が１２．５
（＝２５÷２）μｓ以下のものが必要となり、逆に、例
えば変換所要時間が１５μｓであるＡ／Ｄ変換器では、
ノック信号とエアフロセンサ信号との両方のＡ／Ｄ変換
を行うことができなくなってしまう。

【０００７】しかも、上記公報に記載の装置において
は、「エアフロセンサ信号のサンプリングタイミング
が、ノック信号のＡ／Ｄ変換が終わってから次のノック
信号のサンプリングタイミングが到来するまでの空き期
間内に到来する」という条件を満たさなければならい
が、エアフロセンサ信号のサンプリングタイミングは、
時間同期ではなく、クランク軸の回転に基づく角度同期
であるため、上記条件が必ず成立するとは限らない。

【０００８】尚、上記公報に記載の装置において、例え
ば、ノック信号とエアフロセンサ信号とのうちの一方の
Ａ／Ｄ変換中に、他方のサンプリングタイミングが到来
した場合には、上記一方のＡ／Ｄ変換が終了するのを待
ってから、上記他方を取り込んでＡ／Ｄ変換を開始す
る、といった調停を行うことが考えられる。しかし、こ
のように調停しても、取り込みとＡ／Ｄ変換が待たされ
る方の信号については、本来のサンプリングタイミング
とは違うタイミング（遅れたタイミング）でのＡ／Ｄ変
換値が得られることとなり、制御対象の制御に支障をき
たす虞がある。例えば、ノック信号の取り込み及びＡ／
Ｄ変換を待たせた場合には、上記公報の段落［００２
２］にも記載されているように、ノック信号のサンプリ
ング周期が実質的に変化することとなり、周波数分析結
果に誤差が生じて、ノッキングの検出精度が低下してし
まう。

【０００９】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、一定時間毎の周期でサンプリングすべき第１
種アナログ信号と、回転軸が所定角度回転する毎の周期
でサンプリングすべき第２種アナログ信号とを、１つの
Ａ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換装置にお
いて、変換所要時間が短いＡ／Ｄ変換器を用いることな
く第１種アナログ信号のサンプリング周期を短くするこ
とができ、また、各アナログ信号について本来のサンプ
リングタイミングでのＡ／Ｄ変換値が確実に得られるよ
うにすることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項１に記載のＡ／Ｄ変換
装置は、一定時間毎の周期でサンプリングすべき第１種
アナログ信号が入力される第１のサンプルホールド回路
と、回転軸が所定角度回転する毎の周期でサンプリング
すべき第２種アナログ信号が入力される第２のサンプル
ホールド回路と、Ａ／Ｄ変換器と、前記各サンプルホー
ルド回路によって夫々ホールドされた電圧を前記Ａ／Ｄ
変換器へ択一的に入力させる切り替え手段と、前記各サ
ンプルホールド回路，前記Ａ／Ｄ変換器，及び前記切り
替え手段を制御する制御手段と、を備えている。

【００１１】そして、制御手段は、第１種アナログ信号
のサンプリングタイミングが到来する毎に、その第１種
アナログ信号の電圧を第１のサンプルホールド回路にホ
ールドさせると共に、第２種アナログ信号のサンプリン
グタイミングが到来する毎に、その第２種アナログ信号
の電圧を第２のサンプルホールド回路にホールドさせ
る。

【００１２】そして更に、制御手段は、各サンプルホー
ルド回路での電圧のホールドが完了した時点で、Ａ／Ｄ
変換器がＡ／Ｄ変換を終えていれば（即ち、前回のＡ／
Ｄ変換が終了していれば）、そのホールドされた電圧を
切り替え手段により即座にＡ／Ｄ変換器へ入力させてＡ
／Ｄ変換させ、また、各サンプルホールド回路での電圧
のホールドが完了した時点で、Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変
換を終えていなければ（即ち、前回のＡ／Ｄ変換が未だ
終了していなければ）、そのホールドされた電圧を、Ａ
／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換を終えた後に切り替え手段によ
りＡ／Ｄ変換器へ入力させてＡ／Ｄ変換させる。

【００１３】このような請求項１のＡ／Ｄ変換装置によ
れば、第１種アナログ信号と第２種アナログ信号との各
々についてサンプルホールド回路が備えられ、各アナロ
グ信号のサンプリングタイミングで該当するサンプルホ
ールド回路にホールドされた電圧が、１つのＡ／Ｄ変換
器に切り替えて入力されてＡ／Ｄ変換されるため、第１
種アナログ信号と第２種アナログ信号とを同時にサンプ
リングすることができる。つまり、第１種アナログ信号
と第２種アナログ信号とのうち、一方がそれに対応する
サンプルホールド回路にホールドされてＡ／Ｄ変換され
ている最中でも、他方のサンプリングタイミングが到来
すれば、その他方の信号は、それに対応するサンプルホ
ールド回路にホールドされて、上記一方についてのＡ／
Ｄ変換が終了してからＡ／Ｄ変換されることとなるた
め、この場合の上記他方の信号のＡ／Ｄ変換値は、本来
のサンプリングタイミングでの信号（電圧）を表すＡ／
Ｄ変換値となる。

【００１４】よって、各アナログ信号について、本来の
サンプリングタイミングでのＡ／Ｄ変換値を確実に得る
ことができる。また、こうした作用により、変換所要時
間が短いＡ／Ｄ変換器を用いなくても、第１種アナログ
信号のサンプリング周期を短く設定することができる。

【００１５】つまり、前述した従来の装置では、第１種
アナログ信号のサンプリング周期を、Ａ／Ｄ変換器の変
換所要時間ｔ１の２倍以上に設定する必要があったが、
請求項１のＡ／Ｄ変換装置によれば、第１種アナログ信
号のサンプリング周期を、「２×ｔ１」未満に設定する
ことが可能となる。これは、一方の信号のＡ／Ｄ変換中
でも他方の信号のホールドが行われ、上記一方の信号に
ついてのＡ／Ｄ変換が終了すると他方の信号についての
Ａ／Ｄ変換が行われることにより、単位時間にＡ／Ｄ変
換器が使用される時間率（Ａ／Ｄ変換器の使用率）が向
上するからである。

【００１６】次に、請求項２に記載のＡ／Ｄ変換装置で
は、請求項１のＡ／Ｄ変換装置において、制御手段は、
第１種アナログ信号のサンプリングタイミングと第２種
アナログ信号のサンプリングタイミングとが同時になっ
て、各サンプルホールド回路に同時に電圧をホールドさ
せた場合には、各サンプルホールド回路のうち、回転軸
の回転数が最高回転数である時にサンプリング周期の時
間が最短となるアナログ信号が入力される方のサンプル
ホールド回路（換言すれば、第１種アナログ信号のサン
プリング周期の時間と、回転軸の回転数が最高回転数で
ある時の第２種アナログ信号のサンプリング周期の時間
とのうち、短い方のアナログ信号が入力されるサンプル
ホールド回路）にホールドされた電圧を、優先的にＡ／
Ｄ変換器へ入力させてＡ／Ｄ変換させるように構成され
ている。

【００１７】つまり、第１種アナログ信号と第２種アナ
ログ信号とのサンプリングタイミングが同時になった場
合には、サンプリング周期の時間が最も短い信号に対応
する方のサンプルホールド回路を優先させ、その回路で
ホールドされた電圧を先にＡ／Ｄ変換するようにしてい
る。

【００１８】そして、このような請求項２のＡ／Ｄ変換
装置によれば、第１種アナログ信号と第２種アナログ信
号とのサンプリングタイミングが同時になったとして
も、各信号を、抜けなく確実にＡ／Ｄ変換することがで
きる。次に、請求項３に記載のＡ／Ｄ変換装置では、請
求項１のＡ／Ｄ変換装置において、第１のサンプルホー
ルド回路には、サンプリングタイミングが異なる複数の
第１種アナログ信号が第１のマルチプレクサを介して択
一的に入力されるようになっている。同様に、第２のサ
ンプルホールド回路には、サンプリングタイミングが異
なる複数の第２種アナログ信号が第２のマルチプレクサ
を介して択一的に入力されるようになっている。

【００１９】そして、制御手段は、複数の第１種アナロ
グ信号のうちの何れかのサンプリングタイミングが到来
する毎に、そのサンプリングタイミングに該当する第１
種アナログ信号の電圧を第１のマルチプレクサにより第
１のサンプルホールド回路に入力させて該第１のサンプ
ルホールド回路にホールドさせると共に、複数の第２種
アナログ信号のうちの何れかのサンプリングタイミング
が到来する毎に、そのサンプリングタイミングに該当す
る第２種アナログ信号の電圧を第２のマルチプレクサに
より第２のサンプルホールド回路に入力させて該第２の
サンプルホールド回路にホールドさせる。尚、制御手段
の動作のうち、その他の動作（つまり、各サンプルホー
ルド回路での電圧のホールドが完了してからの動作）に
ついては、請求項１のＡ／Ｄ変換装置と同様である。

【００２０】このような請求項３のＡ／Ｄ変換装置によ
れば、複数の第１種アナログ信号と、複数の第２種アナ
ログ信号とについて、請求項１のＡ／Ｄ変換装置につい
て述べた効果を得ることができる。つまり、複数の第１
種アナログ信号と複数の第２種アナログ信号との各々に
ついて、本来のサンプリングタイミングでのＡ／Ｄ変換
値を確実に得ることができ、また、第１種アナログ信号
のサンプリング周期を短く設定することも可能となる。

【００２１】次に、請求項４に記載のＡ／Ｄ変換装置で
は、請求項３のＡ／Ｄ変換装置において、制御手段は、
複数の第１種アナログ信号のうちの何れかのサンプリン
グタイミングと複数の第２種アナログ信号のうちの何れ
かのサンプリングタイミングとが同時になって、各サン
プルホールド回路に同時に電圧をホールドさせた場合に
は、各サンプルホールド回路のうち、回転軸の回転数が
最高回転数である時にサンプリング周期の時間が最短と
なるアナログ信号が入力される方のサンプルホールド回
路にホールドされた電圧を、優先的にＡ／Ｄ変換器へ入
力させてＡ／Ｄ変換させるように構成されている。

【００２２】そして、このような請求項４のＡ／Ｄ変換
装置によれば、請求項２のＡ／Ｄ変換装置と同様に、第
１種アナログ信号の何れかと第２種アナログ信号の何れ
かとのサンプリングタイミングが同時になったとして
も、その各信号を、抜けなく確実にＡ／Ｄ変換すること
ができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施形
態のエンジン制御装置について、図面を用いて説明す
る。まず図１は、第１実施形態のエンジン制御装置を表
す構成である。

【００２４】本第１実施形態のエンジン制御装置１は、
ノッキングを検出するためのノックセンサからの信号
（ノック信号）と、エンジンへの吸入空気量を検出する
ためのエアフロセンサからの信号（エアフロセンサ信
号）と、エンジンの回転を検出するためのクランク角セ
ンサからの信号（以下、クランク角センサ信号という）
と、イグニッション（ＩＧ）スイッチ信号，スタータ信
号，及び変速信号等の各種オン／オフ信号とを入力して
制御演算を行い、エンジンに最適な量の燃料を供給する
ための噴射信号と、最適な点火時期を与えるための点火
信号とを、図示しない燃料噴射装置と点火装置とに夫々
出力して、エンジンの運転状態を最適に制御する。

【００２５】そして、このエンジン制御装置１は、各種
制御演算を実行するＣＰＵ３と、該制御演算のためのプ
ログラムや制御データを記憶するＲＯＭ５と、ＣＰＵ３
の演算結果等を一時記憶するＲＡＭ７と、上記各種オン
／オフ信号を入力する入力回路９と、アナログ信号であ
るノック信号とエアフロセンサ信号とをデジタル信号に
変換してＣＰＵ３へ供給するＡ／Ｄ変換装置としてのＡ
／Ｄ変換ブロック１１と、ＣＰＵ３からの指令に従って
噴射信号と点火信号とを燃料噴射装置と点火装置との各
々に出力する出力回路１３と、上記各部を接続するバス
１５と、タイマ１７等とを備えている。

【００２６】このようなエンジン制御装置１において
は、ＣＰＵ３が、Ａ／Ｄ変換ブロック１１によりデジタ
ル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）されるノック信号及びエア
フロセンサ信号と、入力回路９を介して入力される各種
オン／オフ信号とに基づいて、エンジンを制御するため
の各種制御演算を実行する。

【００２７】更に図２と図３を参照して、エンジン制御
装置１の動作を説明する。尚、図２は、エンジン制御装
置１の動作を表すタイムチャートであり、図３は、ノッ
ク信号とエアフロセンサ信号との各々に対するＡ／Ｄ変
換動作を表すタイムチャートである。

【００２８】まず図２に示すように、クランク角センサ
からのクランク角センサ信号は、各種制御のための基準
信号となるものであり、エンジンのピストンがある位置
に達したときを基準として、クランク軸が所定角度（本
実施形態では１０°）回転する毎に発信されている。
尚、図２では、クランク角センサ信号が発生する様子
（パルス的にレベル変化する様子）を適当に間引いて表
している。そして、このクランク角センサ信号を基準に
して、例えば点火信号が、当該エンジン制御装置１から
出力される。

【００２９】一方、ノックセンサからのノック信号は、
エンジンの全振動の検出信号であり、エンジンが回転し
ている間、バックグランド信号と呼ばれる定常的な振動
信号を含みエンジン制御装置１に入力される。ここで、
エンジンにノッキングが発生したとき、ノック信号のレ
ベルは、ノッキングが発生しないときと比べて大きくな
る。即ち、図２に示すようにノッキングが発生するとノ
ック信号に大きな変化が現われ、そのタイミングは、点
火信号の出力が終了した時点（Ｐ点）の後、厳密に言え
ばピストンが上死点に達した後にある。そして、ノッキ
ング発生位置（Ｑ点）は、エンジン回転の所定クランク
角度の間、即ちＡＴＤＣ１０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ５０°Ｃ
Ａの４０°ＣＡ分の期間に集中していることが判明して
いる。

【００３０】そこで、本実施形態では、クランク角セン
サ信号によって検出されるＡＴＤＣ１０°ＣＡの位置
（Ｋ点）を基準として、そのＫ点から計り、ＡＴＤＣ１
０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ５０°ＣＡ間の４０°ＣＡ区間を、
ノック信号の分析区間（Ｍ点からＮ点の間）としてい
る。そして、そのノック信号分析区間において、Ａ／Ｄ
変換ブロック１１により、ノック信号を、図３の最上段
に例示するように、一定時間ｔ２（本実施形態では２５
μｓ）毎の周期でサンプリングしＡ／Ｄ変換している。
そして更に、ＣＰＵ３は、そのＡ／Ｄ変換ブロック１１
によるノック信号の各Ａ／Ｄ変換値から、ノック信号を
周波数分析してノッキングの検出を行っている。尚、Ａ
ＴＤＣ（After Top Dead Center ）とは、ピストンの上
死点を基準としたクランク軸の回転角度のことであり、
ＡＴＤＣ０°ＣＡの点は上死点である。

【００３１】また、ノック信号以外の、Ａ／Ｄ変換が必
要な入力信号であるエアフロセンサ信号は、図２の最下
段及び図３の２段目に示すように、Ａ／Ｄ変換ブロック
１１により、クランク軸がα°回転する毎（本実施形態
では１０°ＣＡ毎）にサンプリングされＡ／Ｄ変換され
る。そして、ＣＰＵ３は、そのＡ／Ｄ変換ブロック１１
によるエアフロセンサ信号の各Ａ／Ｄ変換値から、エン
ジンへの実際の吸入空気量を検出している。

【００３２】次に、Ａ／Ｄ変換ブロック１１について詳
しく説明する。まず図１に示すように、Ａ／Ｄ変換ブロ
ック１１は、第１種アナログ信号としてのノック信号が
入力される第１のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２１
と、第２種アナログ信号としてのエアフロセンサ信号が
入力される第２のサンプルホールド回路２３と、Ａ／Ｄ
変換器２５と、各サンプルホールド回路２１，２３によ
って夫々ホールドされた電圧をＡ／Ｄ変換器２５へ択一
的に入力させる切替スイッチ２７（切り替え手段に相
当）と、上記各サンプルホールド回路２１，２３、Ａ／
Ｄ変換器２５、及び切替スイッチ２７を制御するＡＤコ
ントローラ２９（制御手段に相当）とを備えている。

【００３３】また、各サンプルホールド回路２１，２３
は、図４に示すように、非反転入力端子（＋端子）が接
地電位（＝０Ｖ）に接続された演算増幅器３１と、演算
増幅器３１の出力端子と反転入力端子（−端子）との間
に接続された電圧ホールド用のコンデンサ３２と、当該
サンプルホールド回路にてホールド対象の電圧が入力さ
れる入力端子Ｊｉと演算増幅器３１の出力端子との間に
直列に接続された２つの抵抗３３，３４と、その抵抗３
３，３４の接続点に非反転入力端子が接続され、出力端
子と反転入力端子とが互いに接続されたバッファとして
の演算増幅器３５と、その演算増幅器３５の出力端子と
演算増幅器３１の反転入力端子とを接続／開放させるス
イッチ３６と、抵抗３３，３４の接続点と接地電位とを
接続／開放させるスイッチ３７とから構成されている。
そして、抵抗３３の抵抗値と抵抗３４の抵抗値は同じ値
に設定されている。

【００３４】つまり、このサンプルホールド回路２１，
２３は、一般的な積分型サンプルホールド回路である。
そして、このサンプルホールド回路２１，２３は、ＡＤ
コントローラ２９により、スイッチ３６，３７が次のよ
うに制御されることにより、入力端子Ｊｉへの入力電圧
をホールドする。

【００３５】即ち、サンプルホールド回路２１，２３
は、スイッチ３６がオンされ且つスイッチ３７がオフさ
れれば、入力端子Ｊｉに入力される電圧をコンデンサ３
２により記憶するサンプル状態となり、電圧を確実に記
憶するのに必要な時間（以下、サンプル所要時間とい
う）が経過した後、スイッチ３６がオフされ且つスイッ
チ３７がオンされれば、コンデンサ３２により記憶した
電圧（即ち、ホールド電圧）を演算増幅器３１から継続
して出力するホールド状態となる。尚、演算増幅器３１
の出力端子が、ホールド電圧を図１の切替スイッチ２７
へと出力するための出力端子Ｊｏになっている。また、
本実施形態において、サンプルホールド回路２１，２３
のサンプル所要時間ｔｓは、５μｓであるものとする。

【００３６】そして、Ａ／Ｄ変換ブロック１１におい
て、ＡＤコントローラ２９は、以下のように動作する。 （１）まず、ＡＤコントローラ２９は、前述のノック信
号分析区間であることをクランク角センサ信号に基づき
判定すると、タイマ１７のカウント値に基づいて、一定
時間ｔ２（＝２５μｓ）毎に、ノック信号（詳しくはノ
ック信号の電圧）を第１のサンプルホールド回路２１に
ホールドさせる。

【００３７】（２）また、ＡＤコントローラ２９は、ク
ランク角センサ信号に基づいて、１０°ＣＡ毎に、エア
フロセンサ信号（詳しくはエアフロセンサ信号の電圧）
を第２のサンプルホールド回路２３にホールドさせる。 （３）そして、ＡＤコントローラ２９は、各サンプルホ
ールド回路２１，２３での電圧ホールドが完了した時点
（即ち、サンプルホールド回路２１，２３をサンプル状
態にしてからサンプル所要時間ｔｓが経過して、そのサ
ンプルホールド回路２１，２３をホールド状態に遷移さ
せた時点）で、Ａ／Ｄ変換器２５がＡ／Ｄ変換を終えて
いれば（即ち、Ａ／Ｄ変換中でなければ）、そのホール
ドされた電圧を切替スイッチ２７により即座にＡ／Ｄ変
換器２５へ入力させてＡ／Ｄ変換させる。また、各サン
プルホールド回路２１，２３での電圧ホールドが完了し
た時点で、Ａ／Ｄ変換器２５がＡ／Ｄ変換を終えていな
ければ（即ち、Ａ／Ｄ変換中であれば）、そのホールド
された電圧を、Ａ／Ｄ変換器２５がＡ／Ｄ変換を終えた
すぐ後に、切替スイッチ２７によりＡ／Ｄ変換器２５へ
入力させてＡ／Ｄ変換させる。

【００３８】（４）また更に、ＡＤコントローラ２９
は、ノック信号を第１のサンプルホールド回路２１にホ
ールドさせるべき一定時間ｔ２毎のタイミング（即ち、
ノック信号のサンプリングタイミング）と、エアフロセ
ンサ信号を第２のサンプルホールド回路２３にホールド
させるべき１０°ＣＡ毎のタイミング（即ち、エアフロ
センサ信号のサンプリングタイミング）とが同時になっ
て、各サンプルホールド回路２１，２３に同時に電圧を
ホールドさせた場合には、第１のサンプルホールド回路
２１にホールドされたノック信号の電圧を、優先的にＡ
／Ｄ変換器２５へ入力させてＡ／Ｄ変換させる。

【００３９】これは、例えばエンジンがＶ型８気筒であ
るとし、そのエンジンの最高回転数（クランク軸の最高
回転数に相当）が１００００ｒｐｍであるとしても、エ
アフロセンサ信号のサンプリング周期である１０°ＣＡ
分の時間は１２６μｓであり、このようにエアフロセン
サ信号のサンプリング周期が最も短くなる場合でも、ノ
ック信号のサンプリング周期（＝２５μｓ）の方が短い
からである。

【００４０】以上のようなＡ／Ｄ変換ブロック１１によ
り、ノック信号とエアフロセンサ信号との各々は、図３
のようにサンプリングされＡ／Ｄ変換されることとな
る。尚、図３における「エアフロセンサ信号のサンプリ
ング」の段において、黒く塗られた期間は、第２のサン
プルホールド回路２３がエアフロセンサ信号のホールド
動作を開始（サンプルを開始）してから、その今回のエ
アフロセンサ信号のホールド電圧についてＡ／Ｄ変換器
２５によるＡ／Ｄ変換が開始されるまでの期間を示して
いる。同様に、図３における「ノック信号のサンプリン
グ」の段において、黒く塗られた期間は、第１のサンプ
ルホールド回路２１がノック信号のホールド動作を開始
してから、その今回のノック信号のホールド電圧につい
てＡ／Ｄ変換器２５によるＡ／Ｄ変換が開始されるまで
の期間を示している。また、図３における「Ａ／Ｄ変
換」の段において、斜め線でハッチングされた期間は、
第１のサンプルホールド回路２１にホールドされたノッ
ク信号の電圧がＡ／Ｄ変換器２５にてＡ／Ｄ変換されて
いる期間を示しており、縦線でハッチングされた期間
は、第２のサンプルホールド回路２３にホールドされた
エアフロセンサ信号の電圧がＡ／Ｄ変換器２５にてＡ／
Ｄ変換されている期間を示している。そして、本実施形
態において、上記斜め線又は縦線でハッチングされた期
間の時間（つまり、Ａ／Ｄ変換器２５の変換所要時間ｔ
１）は１５μｓとなっている。

【００４１】図３に例示するように、まず、ノック信号
は、ノック信号分析区間において、一定時間ｔ２毎の時
刻Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ８，…の各々で、第１のサンプル
ホールド回路２１にホールドされ、エアフロセンサ信号
は、１０°ＣＡ毎のタイミング（Ｘ点，Ｙ点，Ｚ点，
…）で、第２のサンプルホールド回路２３にホールドさ
れることとなる。

【００４２】そして、例えば、図３において、時刻Ｔ１
で第１のサンプルホールド回路２１がノック信号のサン
プルを開始してからサンプル所要時間ｔｓが経過した時
点（即ち、時刻Ｔ１でのノック信号のホールドが完了し
た時点）では、Ａ／Ｄ変換器２５が空いているため、そ
のサンプルホールド回路２１にホールドされたノック信
号の電圧は、即座にＡ／Ｄ変換器２５へ入力されてＡ／
Ｄ変換されることとなる。

【００４３】また同様に、図３において、Ｘ点で第２の
サンプルホールド回路２３がエアフロセンサ信号のサン
プルを開始してからサンプル所要時間ｔｓが経過した時
点（即ち、Ｘ点でのエアフロセンサ信号のホールドが完
了した時点）では、Ａ／Ｄ変換器２５が空いているた
め、そのサンプルホールド回路２３にホールドされたエ
アフロセンサ信号の電圧は、即座にＡ／Ｄ変換器２５へ
入力されてＡ／Ｄ変換されることとなる。

【００４４】一方、例えば、図３において、時刻Ｔ２で
第１のサンプルホールド回路２１がノック信号のサンプ
ルを開始してからサンプル所要時間ｔｓが経過した時点
（即ち、時刻Ｔ２でのノック信号のホールドが完了した
時点）では、Ａ／Ｄ変換器２５が第２のサンプルホール
ド回路２３にホールドされたエアフロセンサ信号の電圧
（即ち、Ｘ点でのエアフロセンサ信号のサンプリング電
圧）を未だＡ／Ｄ変換中であるため、第１のサンプルホ
ールド回路２１にホールドされたノック信号の電圧は、
Ａ／Ｄ変換器２５がＸ点でのエアフロセンサ信号のサン
プリング電圧をＡ／Ｄ変換し終えてから、Ａ／Ｄ変換器
２５へ入力されてＡ／Ｄ変換されることとなる。

【００４５】また同様に、図３において、Ｚ点で第２の
サンプルホールド回路２３がエアフロセンサ信号のサン
プルを開始してからサンプル所要時間ｔｓが経過した時
点（即ち、Ｚ点でのエアフロセンサ信号のホールドが完
了した時点）では、Ａ／Ｄ変換器２５が第１のサンプル
ホールド回路２３にホールドされたノック信号の電圧
（即ち、時刻Ｔ６でのノック信号のサンプリング電圧）
を未だＡ／Ｄ変換中であるため、第２のサンプルホール
ド回路２３にホールドされたエアフロセンサ信号の電圧
は、Ａ／Ｄ変換器２５が時刻Ｔ６でのノック信号のサン
プリング電圧をＡ／Ｄ変換し終えてから、Ａ／Ｄ変換器
２５へ入力されてＡ／Ｄ変換されることとなる。

【００４６】また、図３において、ノック信号のサンプ
リングタイミングである時刻Ｔ４と、エアフロセンサ信
号のサンプリングタイミングであるＹ点とは、同時であ
るが、この場合には、ＡＤコントローラ２９の上記
（４）の動作により、第１のサンプルホールド回路２１
によるノック信号のホールド電圧が先にＡ／Ｄ変換さ
れ、そのＡ／Ｄ変換が終わってから、第２のサンプルホ
ールド回路２３によるエアフロセンサ信号のホールド電
圧がＡ／Ｄ変換されることとなる。そして、これによ
り、ノック信号の次のサンプリングタイミング（この例
の場合、時刻Ｔ５）が到来するまでに、今回のノック信
号についてのＡ／Ｄ変換を終了して、第１のサンプルホ
ールド回路２１を空けておくことができる。

【００４７】以上のようなＡ／Ｄ変換ブロック１１を備
えた本第１実施形態のエンジン制御装置１によれば、時
間同期でサンプリングすべきノック信号と回転角度同期
でサンプリングすべきエアフロセンサ信号との各々につ
いてサンプルホールド回路２１，２３が備えられ、各信
号のサンプリングタイミングで該当するサンプルホール
ド回路（２１又は２３）にホールドされた電圧が、１つ
のＡ／Ｄ変換器２５に切り替えて入力されてＡ／Ｄ変換
されるため、ノック信号とエアフロセンサ信号とを同時
にサンプリングすることができ、その各信号について、
本来のサンプリングタイミングでのＡ／Ｄ変換値を確実
に得ることができる。よって、ノック信号に対し周波数
分析用のデジタルフィルタ処理を行ってノッキング検出
を行う際の検出精度を悪化させることが無い。

【００４８】そして特に、変換所要時間ｔ１が短いＡ／
Ｄ変換器を用いなくても、ノック信号のサンプリング周
期を短く設定することができる。つまり、図３に例示し
た様に、一方の信号のＡ／Ｄ変換中でも他方の信号のホ
ールドが行われ、上記一方の信号についてのＡ／Ｄ変換
が終了すると他方の信号についてのＡ／Ｄ変換が行われ
ることにより、Ａ／Ｄ変換器２５の使用率を向上させる
ことができ、その結果、ノック信号のサンプリング周期
を「２×ｔ１」未満に設定することが可能となってい
る。

【００４９】例えば、前述したように、サンプルホール
ド回路２１，２３のサンプル所要時間ｔｓ＝５μｓ，Ａ
／Ｄ変換器２５の変換所要時間ｔ１＝１５μｓ，ノック
信号のサンプリング周期ｔ２＝２５μｓ（＜２×ｔ１）
とし、エアフロセンサ信号のサンプリング周期の最短時
間を仮に約２００００ｒｐｍ時相当の６５μｓとして
も、図３のように、各信号の本来のサンプリングタイミ
ングでのＡ／Ｄ変換値を確実に得ることができ、この図
３に示す例の場合、Ａ／Ｄ変換器２５の使用率は、
「（ｔ１×１０）÷（ｔ２×７）」＝「１５０μｓ÷１
７５μｓ」＝８６％にもなる。即ち、Ａ／Ｄ変換器２５
を有効に活用することができる。尚、一般に、サンプル
ホールド回路よりもＡ／Ｄ変換器の方が遙かに回路規模
が大きく、Ａ／Ｄ変換器を２個用いるよりも、サンプル
ホールド回路を２個設けた方が、小規模且つ安価な構成
となる。

【００５０】また更に、本実施形態では、ノック信号と
エアフロセンサ信号とのサンプリングタイミングが同時
になった場合、サンプリング周期の時間が最も短い信号
に対応する方のサンプルホールド回路２１を優先させ、
その回路２１でホールドされた電圧を先にＡ／Ｄ変換す
るようにしているため、各信号を確実に抜けなくＡ／Ｄ
変換することができる。

【００５１】ところで、Ａ／Ｄ変換器２５とサンプルホ
ールド回路２１，２３とがもう少し高速なものであるな
らば（ｔ１，ｔｓがもう少し短いならば）、複数の第１
種アナログ信号の各々と複数の第２種アナログ信号の各
々とを１つのＡ／Ｄ変換器２５でＡ／Ｄ変換する構成を
採ることもできる。

【００５２】そこで次に、そのような構成の第２実施形
態のエンジン制御装置について、図５及び図６を用い説
明する。第２実施形態のエンジン制御装置は、第１実施
形態のエンジン制御装置１と比較すると、Ａ／Ｄ変換ブ
ロック１１に代えて、図５に示すＡ／Ｄ変換ブロック３
９を備えている。尚、図５において、図１と同様の構成
要素については、同じ符号を付しているため、詳細な説
明は省略する。

【００５３】即ち、本第２実施形態のＡ／Ｄ変換ブロッ
ク３９は、第１実施形態のＡ／Ｄ変換ブロック１１と比
較すると、以下の（Ａ）〜（Ｇ）の点が異なっている。
（Ａ）サンプルホールド回路２１，２３と同様の、第３
のサンプルホールド回路２４が設けられている。

【００５４】（Ｂ）第１のサンプルホールド回路２１に
は、マルチプレクサ４１（第１のマルチプレクサに相
当）を介して、複数（この例では３つ）の第１種アナロ
グ信号が択一的に入力されるようになっている。そし
て、３つの第１種アナログ信号としては、ノック信号，
電子スロットルの開度を表す電子スロットル信号，及び
エンジンの冷却水温を表す水温センサ信号である。

【００５５】また、各信号のサンプリング周期は、図６
に示すように、ノック信号が２５μｓであり、電子スロ
ットル信号が１００μｓであり、水温センサ信号が４ｍ
ｓである。そして更に、これら各信号のサンプリングタ
イミングは、互いにぶつかることがないように且つサン
プルホールド回路２１の負荷が平均的となるように決め
られている。

【００５６】（Ｃ）第２のサンプルホールド回路２３に
は、マルチプレクサ４３（第２のマルチプレクサに相
当）を介して、複数（この例では２つ）の第２種アナロ
グ信号が択一的に入力されるようになっている。そし
て、２つの第２種アナログ信号としては、エアフロセン
サ信号，及びエンジンの燃焼状態を表す失火検出信号で
ある。

【００５７】また、各信号のサンプリング周期は、図６
に示すように、エアフロセンサ信号が１０°ＣＡであ
り、失火検出信号信号が５°ＣＡである。そして更に、
これら各信号のサンプリングタイミングは、互いにぶつ
かることがないように且つサンプルホールド回路２３の
負荷が平均的となるように決められている。

【００５８】（Ｄ）第３のサンプルホールド回路２４に
は、マルチプレクサ４４を介して、特定のイベントが発
生した要求時にだけサンプリングすべき複数のアナログ
信号（以下、非同期アナログ信号という）が択一的に入
力されるようになっている。そして、非同期アナログ信
号同士のサンプリングタイミングが重なった場合に何れ
の信号を先にサンプリングするかという優先順位は、予
め決められている。尚、図５，６では、複数の非同期ア
ナログ信号のうち、車両のライトがパッシング操作され
た時のバッテリ電圧を検出するための信号である「パッ
シング時の瞬時電圧検出信号」だけを図示しており、こ
の信号のサンプリングタイミングは、当然、車両のライ
トがパッシング操作された時である。

【００５９】（Ｅ）切替スイッチ２７は、第１〜第３の
各サンプルホールド回路２１，２３，２４によって夫々
ホールドされた電圧を、ＡＤコントローラ２９からの指
示に従いＡ／Ｄ変換器２５へ択一的に入力させる。 （Ｆ）Ａ／Ｄ変換器２５の変換所要時間ｔ１とサンプル
ホールド回路２１，２３，２４のサンプル所要時間ｔｓ
は、第１実施形態の場合の約半分であり、図６に示すよ
うに、ｔ１＝６μｓ，ｔｓ＝３μｓである。

【００６０】（Ｇ）ＡＤコントローラ２９は、ノック信
号，電子スロットル信号，及び水温センサ信号のうちの
何れかのサンプリングタイミングが到来する毎に、その
サンプリングタイミングに該当する信号の電圧をマルチ
プレクサ４１により第１のサンプルホールド回路２１に
入力させて該サンプルホールド回路２１にホールドさせ
る。同様に、ＡＤコントローラ２９は、エアフロセンサ
信号及び失火検出信号のうちの何れかのサンプリングタ
イミングが到来する毎に、そのサンプリングタイミング
に該当する信号の電圧をマルチプレクサ４３により第２
のサンプルホールド回路２３に入力させて該サンプルホ
ールド回路２３にホールドさせる。また更に、ＡＤコン
トローラ２９は、複数の非同期アナログ信号のうちの何
れかのサンプリングタイミングが到来する毎に、そのサ
ンプリングタイミングに該当する信号の電圧をマルチプ
レクサ４４により第３のサンプルホールド回路２４に入
力させて該サンプルホールド回路２４にホールドさせ
る。

【００６１】そして、ＡＤコントローラ２９の動作のう
ち、他の動作については、第１実施形態で述べた上記
（３），（４）とほぼ同様である。つまり、図６のタイ
ムチャートに示すように、ＡＤコントローラ２９は、各
サンプルホールド回路２１，２３，２４での電圧ホール
ドが完了した時点で、Ａ／Ｄ変換器２５がＡ／Ｄ変換中
でなければ、そのホールドされた電圧を切替スイッチ２
７により即座にＡ／Ｄ変換器２５へ入力させてＡ／Ｄ変
換させる。また、各サンプルホールド回路２１，２３，
２４での電圧ホールドが完了した時点で、Ａ／Ｄ変換器
２５がＡ／Ｄ変換中であれば、そのホールドされた電圧
を、Ａ／Ｄ変換器２５がＡ／Ｄ変換を終えたすぐ後に、
切替スイッチ２７によりＡ／Ｄ変換器２５へ入力させて
Ａ／Ｄ変換させる。尚、図６において、「非同期用サン
プリング」の段は、非同期アナログ信号の何れかがホー
ルドされるタイミングを表し、「角度同期用サンプリン
グ」の段は、第２種アナログ信号の何れかがホールドさ
れるタイミングを表し、「時間同期用サンプリング」の
段は、第１種アナログ信号の何れかがホールドされるタ
イミングを表している。

【００６２】そして更に、ＡＤコントローラ２９は、第
１種アナログ信号（ノック信号，電子スロットル信号，
水温センサ信号）のうちの何れかのサンプリングタイミ
ングと、第２種アナログ信号（エアフロセンサ信号，失
火検出信号）のうちの何れかのサンプリングタイミング
とが同時になって、第１のサンプルホールド回路２１と
第２のサンプルホールド回路２３とに同時に電圧をホー
ルドさせた場合には、サンプルホールド回路２１，２３
のうち、エンジン回転数が最高回転数である時にサンプ
リング周期の時間が最短となるアナログ信号が入力され
る方の回路にホールドされた電圧を、優先的にＡ／Ｄ変
換器２５へ入力させてＡ／Ｄ変換させる。具体的に本第
２実施形態では、図６の時刻Ｔａ付近に例示するよう
に、第１のサンプルホールド回路２１にホールドされた
電圧を優先してＡ／Ｄ変換することとなる。つまり、例
えばエンジンがＶ型８気筒であるとし、そのエンジンの
最高回転数が１００００ｒｐｍであるとしても、失火検
出信号のサンプリング周期である５°ＣＡ分の時間は６
３μｓであり、ノック信号のサンプリング周期（＝２５
μｓ）の方が短いからである。

【００６３】また、ＡＤコントローラ２９は、第１及び
第２のサンプルホールド回路２１，２３の何れかと、第
３のサンプルホールド回路２４とに、同時に電圧をホー
ルドさせた場合には、第３のサンプルホールド回路２４
よりも他のサンプルホールド回路２１，２３にホールド
された電圧の方を、先にＡ／Ｄ変換器２５へ入力させて
Ａ／Ｄ変換させる。

【００６４】以上のようなＡ／Ｄ変換ブロック３９を備
えた第２実施形態のエンジン制御装置によれば、第１種
アナログ信号の何れかと第２種アナログ信号の何れかと
非同期アナログ信号の何れかとのサンプリングタイミン
グが重なることがあるものの、第１実施形態と同様に、
各サンプルホールド回路２１，２３，２４により独立し
て電圧をホールドすることができるため、簡単且つ安価
な構成であるにも拘わらず、各アナログ信号について、
本来のサンプリングタイミングでのＡ／Ｄ変換値を確実
に得ることができる。

【００６５】特に、サンプルホールド回路２１には時間
同期でＡ／Ｄ変換する信号を集め、サンプルホールド回
路２３には角度同期でＡ／Ｄ変換する信号を集めている
ため、各サンプルホールド回路内では、サンプルホール
ドタイミングがぶつからないようにスケジュールを予め
決めておける。つまり、調停を簡単にできる。

【００６６】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまで
もない。例えば、上記各実施形態は、本発明を車両のエ
ンジン制御装置に適用したものであったが、本発明は、
それ以外の様々な情報処理装置にも同様に適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態のエンジン制御装置を表す構成
である。

【図２】 第１実施形態のエンジン制御装置の動作を表
すタイムチャートである。

【図３】 ノック信号とエアフロセンサ信号との各々に
対するＡ／Ｄ変換動作を表すタイムチャートである。

【図４】 サンプルホールド回路の構成を表す回路図で
ある。

【図５】 第２実施形態のＡ／Ｄ変換ブロックを表す構
成図である。

【図６】 第２実施形態のＡ／Ｄ変換ブロックのＡ／Ｄ
変換動作を表すタイムチャートである。

【符号の説明】

１…エンジン制御装置、３…ＣＰＵ、５…ＲＯＭ、７…
ＲＡＭ、９…入力回路、１１，３９…Ａ／Ｄ変換ブロッ
ク、１３…出力回路、１５…バス、１７…タイマ、２
１，２３，２４…サンプルホールド回路、２５…Ａ／Ｄ
変換器、２７…切替スイッチ、２９…ＡＤコントロー
ラ、３１，３５…演算増幅器、３２…コンデンサ、３
３，３４…抵抗、３６，３７…スイッチ、４１，４３，
４４…マルチプレクサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定時間毎の周期でサンプリングすべき
   第１種アナログ信号が入力される第１のサンプルホール
   ド回路と、 回転軸が所定角度回転する毎の周期でサンプリングすべ
   き第２種アナログ信号が入力される第２のサンプルホー
   ルド回路と、 Ａ／Ｄ変換器と、 前記各サンプルホールド回路によって夫々ホールドされ
   た電圧を前記Ａ／Ｄ変換器へ択一的に入力させる切り替
   え手段と、 前記各サンプルホールド回路、前記Ａ／Ｄ変換器、及び
   前記切り替え手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、 前記第１種アナログ信号のサンプリングタイミングが到
   来する毎に、前記第１種アナログ信号の電圧を前記第１
   のサンプルホールド回路にホールドさせると共に、前記
   第２種アナログ信号のサンプリングタイミングが到来す
   る毎に、前記第２種アナログ信号の電圧を前記第２のサ
   ンプルホールド回路にホールドさせ、 更に、前記各サンプルホールド回路での電圧のホールド
   が完了した時点で、前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換を終
   えていれば、そのホールドされた電圧を前記切り替え手
   段により即座に前記Ａ／Ｄ変換器へ入力させてＡ／Ｄ変
   換させ、また、前記各サンプルホールド回路での電圧の
   ホールドが完了した時点で、前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ
   変換を終えていなければ、そのホールドされた電圧を、
   前記Ａ／Ｄ変換器がＡ／Ｄ変換を終えた後に前記切り替
   え手段により前記Ａ／Ｄ変換器へ入力させてＡ／Ｄ変換
   させるように構成されていること、 を特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置におい
   て、 前記制御手段は、 前記第１種アナログ信号のサンプリングタイミングと前
   記第２種アナログ信号のサンプリングタイミングとが同
   時になって、前記各サンプルホールド回路に同時に電圧
   をホールドさせた場合には、前記各サンプルホールド回
   路のうち、前記回転軸の回転数が最高回転数である時に
   サンプリング周期の時間が最短となるアナログ信号が入
   力される方のサンプルホールド回路にホールドされた電
   圧を、優先的に前記Ａ／Ｄ変換器へ入力させてＡ／Ｄ変
   換させるように構成されていること、 を特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のＡ／Ｄ変換装置におい
   て、 前記第１のサンプルホールド回路には、サンプリングタ
   イミングが異なる複数の前記第１種アナログ信号が第１
   のマルチプレクサを介して択一的に入力されると共に、
   前記第２のサンプルホールド回路には、サンプリングタ
   イミングが異なる複数の前記第２種アナログ信号が第２
   のマルチプレクサを介して択一的に入力されるようにな
   っており、 前記制御手段は、 前記複数の第１種アナログ信号のうちの何れかのサンプ
   リングタイミングが到来する毎に、そのサンプリングタ
   イミングに該当する第１種アナログ信号の電圧を前記第
   １のマルチプレクサにより前記第１のサンプルホールド
   回路に入力させて該第１のサンプルホールド回路にホー
   ルドさせると共に、前記複数の第２種アナログ信号のう
   ちの何れかのサンプリングタイミングが到来する毎に、
   そのサンプリングタイミングに該当する第２種アナログ
   信号の電圧を前記第２のマルチプレクサにより前記第２
   のサンプルホールド回路に入力させて該第２のサンプル
   ホールド回路にホールドさせること、 を特徴とするＡ／Ｄ変換装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のＡ／Ｄ変換装置におい
   て、 前記制御手段は、 前記複数の第１種アナログ信号のうちの何れかのサンプ
   リングタイミングと前記複数の第２種アナログ信号のう
   ちの何れかのサンプリングタイミングとが同時になっ
   て、前記各サンプルホールド回路に同時に電圧をホール
   ドさせた場合には、前記各サンプルホールド回路のう
   ち、前記回転軸の回転数が最高回転数である時にサンプ
   リング周期の時間が最短となるアナログ信号が入力され
   る方のサンプルホールド回路にホールドされた電圧を、
   優先的に前記Ａ／Ｄ変換器へ入力させてＡ／Ｄ変換させ
   るように構成されていること、 を特徴とするＡ／Ｄ変換装置。