(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ信号検出回路と演算器と発振回路とを備えたエンジン制御装置であって、
前記センサ信号検出回路は、
第１の抵抗、及び、バイアス点において該第１の抵抗と接続された第２の抵抗を備え、電源電圧を該第１の抵抗及び該第２の抵抗で分割することにより、センサ信号を検出するための直流バイアスとなる基準電圧を設定する基準電圧設定手段と、
センサ信号線と前記バイアス点との間に接続された第３の抵抗と、
前記バイアス点と接地点との間に接続されたノイズ除去用コンデンサと、を有し、
前記センサ信号線において、前記基準電圧設定手段で設定された前記基準電圧が前記センサ信号に加わるように構成され、
前記演算器には、第４の抵抗及び第２のコンデンサからなるフィルタ回路、及び、Ａ／Ｄ変換器を介して、前記センサ信号に加わった前記基準電圧を中心とした波形が入力される、ことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジン制御装置において、
前記センサ信号は、自動車の排気管に設けられるＯ２センサからの出力電圧であり、正弦波の信号であることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジン制御装置において、
前記バイアス点で設定された前記基準電圧は、前記Ｏ２センサが断線した場合に、フェールセーフ制御値として用いられることを特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン制御装置、及びエンジン制御などのセンサ信号をコントロールユニットに取り込むためのセンサ信号検出回路とその回路ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のエンジン制御に用いる各種センサのうち、例えば排気ガス中の酸素濃度を検出するО2センサについては、基準電圧設定手段にて設定された基準電圧をバイアス点とし、そのバイアス点を中心にしてセンサ信号を検出（取り込む）技術が提案されている。
【０００３】
基準電圧の作り方としては、例えば、特開平９−１２６０３９号公報に開示される信号処理回路では、ノック信号を積分する場合に、同一抵抗値の２つの抵抗で電源電圧を２等分して作った電圧を積分の基準点としていることが知られている。
【０００４】
また、この設定した基準電圧は、センサが断線した場合、特定の電圧にすることで、センサの断線状態を判定するように、そのままフェールセーフ制御値として使用し、各種アクチュエータを制御することもある。
【０００５】
センサ信号の検出において、センサと信号検出回路の間、および検出回路からＣＰＵまでの間の信号ラインは、ノイズの影響を受けやすい。
【０００６】
そのため、信号ラインの近傍はノイズ発生源と離すようにしてパターン設計を行ったり、信号ラインをアースパターンで囲む等の対策をとってパターン設計するような対策をしている。この手法によればパターンレイアウトの制約が大きくなる。また、上記のような対策のパターンレイアウト方法を行っても、根本的な対策とはなりえず、ノイズ発生源から出されるノイズによって、センサ信号にノイズが混入し、ノイズが混入したセンサの信号を制御に用いることでエンジン制御においてエミッションを悪化させるような誤動作を引き起こすおそれがある。
【０００７】
なお、センサ装置のノイズ対策としては、その他に、例えば、特開平８−１８４４６２号公報に開示されるように、高周波ノイズ対策を施すために、オペアンプの出力に対して抵抗，コンデンサによるフィルタ回路を形成したりする技術などが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用のコントロールユニットは、回路基板に発振回路とセンサ信号の検出回路とを一緒に搭載しているが、ユニットの小型化および回路の集約化が要求され実装面積を減少させなければならない状況においては、ノイズ発生源となる発振回路とセンサ信号の検出回路との実装位置を常に考慮しなければならず、パターンレイアウトの際の制限が大きく、実際考慮したとしても、ノイズ発生源からの影響を受けることがあった。また、フィルタ回路を設けたとしても、ノイズ発生源からの影響を受けることがあった。
【０００９】
特にＯ2センサの信号検出（信号取り込み）は、センサ信号がリッチ，リーンを周期的に繰り返す正弦波信号であり、このセンサ信号を直流バイアス点を基準にして取り出すが、パターンレイアウトにより、周辺にクリスタル等の発振回路がある場合、直流バイアス点が発振回路等のノイズ源の影響でノイズが混入し、センサ信号がこのノイズの影響を受けことがある。
【００１０】
また、Ｏ2センサの場合、センサ信号に発振回路からのノイズが混入された信号が特定の周期性をもっている場合には、センサの劣化特性の信号と酷似しているため、正常な信号なのか、もしくはノイズによる影響を受けた信号なのかの判断がコントロールユニット側では容易につかない。その結果ノイズが混入した信号で、アクチュエータを制御するため最終的にエミッションの悪化するおそれがあった。
【００１１】
本発明の目的は、パターンレイアウトに制約されない自由な配置が行えると共に、センサの信号検出において、センサ信号を検出するための基準電圧にノイズ発生源からノイズが混入するのを低減または防止することができる自動車用のセンサ信号検出回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために基本的には、自動車の制御に用いるセンサ信号を、基準電圧設定手段により設定した電圧を基準点にして検出する自動車用のセンサ信号検出回路において、前記基準電圧設定手段にノイズ除去用のコンデンサを設けたことを特徴とする。
【００１３】
その最適例として、前記センサ信号が正弦波の信号（例えば、О2信号）であり、この正弦波信号を前記基準電圧設定手段により設定した基準電圧を直流バイアス点として検出し、この直流バイアス点にノイズ除去用のコンデンサを接続してなるものを提案する。
【００１４】
このように基準電圧を設定する基準電圧設定手段の直流バイアス点にコンデンサを追加することで、ノイズ源から発生するノイズに対して低減又は削除ができ、エンジンのエミッション悪化を防ぐことができる。
【００１５】
また、上記のようにコンデンサを追加することで、ノイズ発生源からのノイズによる影響を受けなくて済み、かつ発振回路等のノイズ源のパターンレイアウトを考慮せず、自由にパターン配置が行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施例に係るセンサ信号検出回路の構成図であり、代表例としてＯ2センサの信号検出回路を示す。
【００１８】
Ｏ2センサ１は、内燃機関の排気ガス中の酸素濃度を検出するもので、このセンサ信号は、コントロールユニット２０により実行されるエンジンの空燃比制御に用いられる。
【００１９】
コントロールユニット２０は、図４に示すように、種々のエンジン状態に関するセンサ信号を入力してエンジン制御を行うものであり、ここでは、一例として、ユニット２０内に設けたＯ2信号検出回路１０を代表的に示している。
【００２０】
検出回路１０の中の基準電圧設定手段９は、分割した第１、第２の抵抗４、５よりなり、コントロールユニット２０内で使用している電源電圧７を第１の抵抗４と第２の抵抗５で分割することにより、信号検出用の基準となる電圧を設定する。
【００２１】
基準電圧設定手段９のバイアス点８は、Ｏ2センサ１の信号線１１に抵抗１２を介して接続される。
【００２２】
Ｏ2センサ１の出力信号（ＶＰＰ１：約０〜１Ｖ）は、コントロールユニット２０に入力した後に、基準電圧設定手段９で設定された基準電圧（バイアス電圧）が加わることで、この基準電圧を中心に検出され、抵抗１３およびコンデンサ１４よりなるフィルタ回路およびＡ／Ｄコンバータ３を介して、演算器（ＣＰＵ）２に入力される。
【００２３】
ＣＰＵ２では、図４に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３へ入力されたＯ2センサ１その他の各種センサ信号の入力に応じてインジェクタ等のアクチュエータを動作させる。
【００２４】
また、バイアス点８で設定された基準電圧は、Ｏ2センサ１が断線した場合には、図３（ｄ）に示すように固定の電圧に設定していることで、センサ断線時のフェールセーフ制御値として用いている。
【００２５】
Ｏ2センサの信号検出手段（検出回路）１０は、実際に基板１００上へ他の回路と共にパターンレイアウトを行う際、例えばクリスタルで構成される発振回路１０１とＯ2センサ検出回路１０とを配置する場合には、発振回路１０１がノイズ源となるために、従来は、図２に示すように、両者の回路を一定の間隔１０３を十分に離すなどしていたが、パターン設計時において回路配置が自由に行えなくなるといった大きな制約がでてきてしまう。
【００２６】
また、上記パターンレイアウトによる対応を行ったとしても、発振回路１０１からのクロックノイズがＯ2センサ検出手段１０への混入が懸念される。
【００２７】
正常なＯ2センサ１の信号は、図３（ａ）に示すように、バイアス点８では基準電圧を中心に、ＶＰＰ１（約０〜１Ｖ）の範囲で周期をもった正弦波信号で振幅し検出され、ＣＰＵ２のＡ／Ｄコンバータ３へ入力する。基準電圧よりも正側は、空燃比はリッチ混合気、負側はリーン混合気の状態を示す。
【００２８】
図３（ｂ）に、本実施例のようなコンデンサ６をバイアス点８に接続しない場合において、Ｏ2センサ検出回路１０で検出したセンサ信号に、ノイズ源となる発振回路１０１からＯ2センサ検出回路１０の基準電圧手段９のバイアス点８へノイズが混入したときの、バイアス点８での影響されたセンサ信号の波形の例を示す。
【００２９】
すなわち、この場合には、パターンレイアウトを考慮した場合であっても、Ｏ2センサ検出回路１０が発振回路１０１の近傍にある場合には、この発振回路１０１からのクロック信号がノイズとしてバイアス点８からＯ2センサ信号に混入してしまい、図３（ｂ）のような信号になってしまう。この時のＯ2センサの信号は、ＶＰＰ２（０〜２００ｍＶ）の範囲で振幅し、また、周期が早くなる傾向にある。
【００３０】
このノイズが混入したセンサ信号は、Ｏ2センサ１の劣化特性時の信号と酷似しているため、コントロールユニット２０のＣＰＵ２では、Ｏ2センサ１の劣化特性と判断してエンジンを制御してしまい、最終的にはエンジンのエミッションの悪化という問題が発生してしまう。
【００３１】
本発明は図１に示すように、ノイズ除去用のコンデンサ６を基準電圧設定手段９のバイアス点８に追加することにより、ノイズ源となるような発振回路１０１からのクロックノイズを削除もしくは減少させることができる。
【００３２】
基準電圧設定手段９のバイアス点８へコンデンサ６追加後は、図３（ｃ）に示すようにノイズが低減もしくは削除された信号波形となり、ノイズ混入による影響によるエミッション悪化などの問題が解消される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、基準電圧を設定し、基準電圧を中心にセンサの信号の検出を行う検出回路において、基準電圧設定手段のバイアス点にコンデンサを追加することにより発振回路等のノイズ源のパターンレイアウトに左右されることがなく、またノイズの混入を低減もしくは削除ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＯ2センサ検出回路を示す図。
【図２】センサ信号検出回路と発振回路との回路基板上への実装配置を示す図。
【図３】Ｏ2センサ信号の種々の波形パターンを示す説明図。
【図４】上記実施例に係るエンジン制御装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…Ｏ2センサ、２…ＣＰＵ、３…Ａ／Ｄ変換器、４、５…抵抗、６…ノイズ除去用コンデンサ、７…電源電圧、８…バイアス点、９…基準電圧設定手段、１０…センサ信号検出手段（センサ信号検出回路）、２０…コントロールユニット（ＥＣＵ）、１００…基板、１０１…発振回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004014844.tif 000005