JPH0368225B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関のノツキングを制御する
内燃機関の点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の点火時期設定は機関の運転状態に対
し最も効率がよくなるようにされるのが望まし
く、一般には、機関がノツキングしない範囲で、
できる限りMBT（Minimum advance for Best
Torque）に近づくように進めた点火時期に設定
するのが望ましい。

しかし、点火時期の進み過ぎはノツキングの過
大な発生となり、運転効率の低下となるだけでな
く機関の破壊にもつながる問題である。

このため、予め基準の点火進角特性をMBTに
近づけるため進み側に設定しておき、ノツキング
発生に応じて適時遅角制御を行うことにより最適
の点火時期に制御する点火時期制御装置が必要と
なる。

第２図は、従来の点火時期制御装置を示すブロ
ツク図である。同図において、１は機関に取り付
けられ機関の振動加速度を検出する加速度セン
サ、２は加速度センサ１の出力信号のうちノツキ
ングに対し感度の高い周波数の信号成分を通過さ
せる周波数フイルタ、３は周波数フイルタ２の出
力信号のうちノツク検出に対し妨害波となるノイ
ズを遮断するアナログゲート、４は妨害ノイズの
発生時期に対応してアナログゲート３の開閉を指
示するゲートタイミング制御器、５はノツキング
以外の機関の機械振動ノイズのレベルを検出する
ノイズレベル検出器、６はアナログゲート３の出
力電圧とノイズレベル検出器５の出力電圧とを比
較し、ノツク検出パルスを発生する比較器、７は
比較器６の出力パルスを積分し、ノツキング強度
に応じた積分電圧を発生する積分器、８は積分器
７の出力電圧に応じて基準点火信号の位置を変位
させる移相器、９はあらかじめ設定した点火進角
特性に応じた点火信号を発生する回転信号発生
器、１０は回転信号発生器９の出力を波形整形
し、同時に点火コイル１２の通電の閉路角制御を
行なう波形整形回路、１１は移相器８の出力信号
により点火コイル１２の給電を断続するスイツチ
ング回路である。ここで、比較器６の出力をノイ
ズレベル検出器５に帰還して、ノツク信号により
ノイズレベルが大きくならないようにしている。

第３図に加速度センサ１の出力信号の周波数特
性を示す。この第３図において、Ａはノツキング
のない場合、Ｂはノツキングの発生した場合であ
る。

この加速度センサ１の出力信号にはノツク信号
（ノツキングに伴ない発生される信号）やそれ以
外の機関の機械的ノイズや信号伝達経路に乗る各
種ノイズ成分、たとえばイグニツシヨンノイズな
どが含まれる。第３図のＡとＢとを比べると、ノ
ツク信号には特有の周波数特性のあることがわか
る。

この分布は機関の違い、あるいは加速度センサ
１の取付位置の違いにより差はあるものの、それ
ぞれの場合のノツキングの有無により明確な分布
の違いがある。そこで、このノツク信号の有する
周波数成分を通過させることによつて他の周波数
成分のノイズを抑圧し、ノツク信号を効率よく検
出することができる。

第４図、第５図は第２図の各部の動作波形を示
し同一符号は同一部分の波形を示すもので、第４
図は機関のノツキングが発生していないモード
を、第５図は機関のノツキングが発生しているモ
ードを示している。

次に、第２図の内燃機関の点火時期制御装置の
動作を説明する。機関の回転により予め設定され
た点火時期特性に対応して回転信号発生器９より
発生する点火信号は、波形整形回路１０によつて
所望の閉路角をもつ開閉パルスに波形整形され、
移相器８を介してスイツチング回路１１を駆動
し、点火コイル１２の給電を断続し、その通電電
流の遮断時に発生する点火コイル１２の点火電圧
によつて機関は点火されて運転される。この機関
の運転中に起こる機関振動は加速度センサ１によ
つて検出される。

いま、機関のノツキングが発生していない場合
においてはノツキングによる機関振動は発生しな
いが、他の機械的振動により加速度センサ１の出
力信号には第４図ａで示すように機械的ノイズや
点火時期Ｆに信号伝達路に乗るイグニツシヨンノ
イズが発生する。

この信号は周波数フイルタ２を通過することに
より、第４図ｂのように機械的ノイズ成分が相当
抑圧されるが、イグニツシヨンノイズ成分は強力
なため周波数フイルタ２を通過後も大きなレベル
で出力されることがある。このままではイグニツ
シヨンノイズをノツク信号と誤認してしまうた
め、アナログゲート３は移相器８の出力によつて
トリガされるゲートタイミング制御器４の出力
（第４図ｃ）によつて点火時期からある期間その
ゲートを閉じ、イグニツシヨンノイズを遮断す
る。このためアナログゲート３の出力には第４図
ｄのイのようにレベルの低い機械的ノイズのみが
残る。

一方、ノイズレベル検出器５はアナログゲート
３の出力信号のピーク値変化に応動し、この場
合、通常の機械的ノイズのピーク値による比較的
緩かな変化には応動し得る特性をもち、機械的ノ
イズのピーク値より若干高い直流電圧を発生する
（第４図ｄのロ）。この直流電圧は時定数回路を用
いて生成されるようになつている。

したがつて、第４図ｄに示すようにアナログゲ
ート３の出力信号の平均的なピーク値よりもノイ
ズレベル検出器５の出力が大きいため、これらを
比較する比較器６の出力は第４図ｅのように何も
出力されず、結局ノイズ信号はすべて除去され
る。

このため、積分器７の出力電圧は第４図ｆのよ
うに零のままで移相器８による移相角（入出力
（第４図ｇ，ｈの位相差）も零となる。

したがつて、この出力により駆動されるスイツ
チング回路１１の開閉位相、すなわち、点火コイ
ル１２の通電の断続位相は波形整形回路１０の出
力の基準点火信号と同位相となり、点火時期は基
準点火時期となる。

また、ノツキングが発生した場合、加速度セン
サ１の出力には第５図ａのように点火時期よりあ
る時間遅れた付近でノツクの信号が含まれ、周波
数フイルタ２およびアナログゲート３を通過後の
信号は第５図ｄのイのように機械的ノイズにノツ
ク信号が大きく重畳したものになる。

このアナログゲート３を通過した信号のうちノ
ツク信号の立上りはノイズ信号よりも急峻なた
め、ノイズレベル検出器５の出力電圧のレベルが
ノツク信号に対して応答が遅れる。その結果、比
較器６の入力はそれぞれ第５図ｄのイ，ロとなる
ので比較器６の出力には第５図ｅのようにパルス
が発生する。そして、このパルスはノイズレベル
検出器５に帰還され、ノツク信号が続いて入力さ
れてもノイズレベル検出器５の出力がノツク信号
により大きくならないよう制御される。

積分器７がそのパルスを積分し、第５図ｆのよ
うに積分電圧を発生する。そして、移相器８が積
分器７の出力電圧に応じて波形整形回路１０の出
力信号（第５図ｇ（基準点火信号））を時間的に遅
れ側に移相するため、移相器８の出力は移相が波
形整形回路１０の基準点火信号の位相よりも遅
れ、第５図ｈに示す位相でスイツチング回路１１
を駆動する。その結果、点火時期が遅れ、ノツキ
ングが抑圧された状態となる。結局、これら第４
図、第５図の状態が繰り返され、又ノツク信号が
続いて入力されても最適の点火時期制御が行われ
る。

以上のように、この第２図に示す内燃機関の点
火時期制御装置は点火信号の遅角角度演算を電子
回路により行つているため、精密な角度制御が可
能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような点火時期制御装置に
よると、機関に装着される変速機が自動制御され
る方式（いわゆるオートマチツク方式、以下AT
方式と呼ぶ）である場合、その変速比切換制御時
にノイズレベル検出器５の出力（第４図及び第５
図のｄのロ）の応答遅れにより、ノツク検出が上
述のように適確に行なわれず、制御不足の生じる
ことがあるという問題があつた。

このかかる問題を第６図を参照しながら説明す
る。第６図ａの縦軸は機関回転数、横軸は時間を
示し、第６図ａの縦軸はノイズレベル検出器５の
出力電圧（第４図及び第５図のｄのロ）、横軸は
時間を示す。ここで、時刻t₁以前は加速中の特
性、時刻t₁から時刻t₂までは変速比切換制御中の
特性で、いわゆるシフトアツプ時（変速比を第１
速から第２速へ、あるいは第２速から第３速へと
切り換える時）の特性、時刻t₂以降はシフトアツ
プ後の加速中の特性を表わしている。

ノイズレベル検出器５の出力は、機関の回転に
対応した電圧になるようにその特性が設定されて
いる。また、このノイズレベル検出器５の出力
は、アナログゲート３の出力から直流電圧を得て
出力されるものであり、整流回路、平滑回路ある
いは増幅回路より構成されるもので、必然的に遅
れを持つた出力特性となる。より安定した直流電
圧を得るには平滑回路の時定数は大きい値にする
のがよい。このため、例えば機関の回転が急変し
た様な場合、このノイズレベル検出器５の出力が
その遅れにより、機関の回転数に対応した電圧に
ならない。

第６図において、時刻t₁以前の加速中では機関
回転数の上昇は比較的緩やかであり、ノイズレベ
ル検出器５の出力電圧は機関回転数に対応した所
定の電圧値である。次に、時刻t₁でシフトアツプ
すべく変速比切換制御が開始され、時刻t₂でその
制御は終わる。すなわち、加速中に機関回転数が
上限のN₂（通常5000〜6000rpm）になると、シフ
トアツプが始まり、変速比切換制御が終了した時
刻t₂で機関回転数はN₁にまで急降下（通常
4000rpm前後）する。従つて、ノイズレベル検出
器５の出力電圧は機関回転数N₁，N₂に対し各々
V₁，V₂となるように設定される必要があるが、
上述のように機関回転数が急変した場合、このノ
イズレベル検出器５の出力は、その応答遅れによ
り、時刻t₂では機関回転数N₁に対応するV₁より
も大きい電圧（第６図ｂのV₃）になる。結局、
この遅れによりノイズレベル検出器５の出力は、
機関回転数に対応する所望の特性（第６図ｂの
Vr₁）より緩やかな特性（第６図ｂのVr₂）とな
り、ノツク検出が適正に行なわれないことにな
る。そして、ノツク検出が行なわれないと、比較
器６からのノツクパルスがノイズレベル検出器５
に入力されないため、アナログゲート３の出力の
ノツク信号によつてもノイズレベル検出器５の出
力は増大されることになり、この時ノイズレベル
は時刻t₂以降で増々異常に高い電圧になる。こう
して、一層ノツク検出が行なえなくなる。

このように、第２図に示す従来の点火時期制御
装置は、機関に装着された変速機の変速比切換制
御時のノイズレベル検出器５の出力の応答遅れに
より、所望のノツク検出が行なわれず、ノツク制
御が適正に行なわれないという問題があつた。

本発明は、このような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、変速
機の変速比切換制御時であつても適正なノツク制
御を行なうことのできる内燃機関の点火時期制御
装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、内
燃機関に装着された変速機の変速比切換制御特性
に基づき、ノツク信号弁別手段の時定数回路の応
答特性を決定するようにしたものである。

〔作用〕

したがつて、この発明による装置によると、変
速機の変速比切換制御速度に対し、充分速い速度
となるようにノイズレベル電圧の応答速度等ノツ
ク信号の弁別応答特性を定めるようにすれば、機
関回転数に対応したノイズレベル電圧が常に得ら
れ変速比切換制御終了後であつても確実にノツク
検出を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装
置を詳細に説明する。第１図は、この点火時期制
御装置において、ノイズレベル電圧の応答性を設
定する回路の一実施例であり、第２図におけるノ
イズレベル検出器５を構成する平滑回路である。
同図において、１３は整流信号が入力される入力
端子、１４は平滑信号が出力される出力端子、１
５，１６は各々抵抗、１７はコンデンサである。

前述の通り、ノイズレベル電圧はアナログゲー
ト３の出力を整流、平滑、あるいは増幅して直流
電圧として得られたものである。入力端子１３に
は整流信号が入力され、抵抗１５を介してコンデ
ンサ１７は充電される。このコンデンサ１７の電
荷は抵抗１６を介して放電される。こうして、平
滑電圧が得られ出力端子１４より出力される。

ところで、通常の内燃機関におけるノツク信号
は、５〜10kHzの周波数成分を有するため、周波
数フイルタ２はこの５〜10kHzの成分を選択して
出力するように設定される。このため、アナログ
ゲート３の出力を整流し平滑して直流電圧を得る
には大きい時定数の平滑回路を必要としない（即
ち、応答の遅い平滑回路である必要がない）。一
方、AT方式の変速機の変速比切換応答性は
100msの桁であるから、第１図に示した平滑回路
の時定数は数msから数100msの間に設定すれば
よい。発明者の実車での確認では、変速機の変速
比切換応答性の約３分の１倍以下の速い応答性に
平滑回路を設定しておけば、変速比切換終了後の
ノツク検出においてもノイズレベル電圧は機関回
転数に比して充分な応答性であることが確かめら
れた。従つて、コンデンサ１７の容量を小さく
し、変速機の変速比切換制御速度に対し充分に速
い応答性のノイズレベル電圧とし、同時にコンデ
ンサ１７の小容量化による制御回路の小形化、低
コスト化が行なえる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による内燃機関の点
火時期制御装置によると、内燃機関に装着された
変速機の変速比切換制御特性に基づき、ノツク信
号弁別手段の時定数回路の応答特性を決定するよ
うにしたので、変速比切換制御速度に対し、充分
速い速度となるようにノツク信号の弁別応答特性
を定めるようにすれば、変速比切換制御終了時で
あつても確実にノツク検出を行なうことができ、
適正なノツク制御が可能となる。

また、これに伴つて構成電子部分の小容量化を
はかることができ、制御回路の小形化、低コスト
化が行なえるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の点火時期制御
装置においてノイズレベル電圧の応答性を設定す
る回路の一実施例を示す回路図、第２図は従来の
点火時期制御装置を示すブロツク図、第３図は加
速度センサの出力信号の周波数特性を示す図、第
４図ａ〜ｈは機関のノツキングが発生していない
場合の第２図の各部の波形を示す図、第５図ａ〜
ｈは機関のノツキングが発生している場合の第２
図の各部の波形を示す図、第６図は変速比切換制
御時の機関回転数およびノイズレベル電圧の変化
を示すグラフである。 １……加速度センサ、２……周波数フイルタ、
３……アナログゲート、４……ゲート・タイミン
グ制御器、５……ノイズレベル検出器、６……比
較器、７……積分器、８……移相器、９……回転
信号発生器、１０……波形整形回路、１１……ス
イツチング回路、１２……点火コイル、１５，１
６……抵抗、１７……コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の振動加速度を検出する加速度セン
   サと、この加速度センサの出力から時定数回路を
   用いて基準電圧を生成し、この基準電圧と加速度
   センサ出力との比較によりノツキング信号成分を
   選別するノツク信号弁別手段と、基準点火時期信
   号を発生する基準点火時期信号発生手段と、前記
   ノツク信号弁別手段の出力に応じて前記基準点火
   時期信号の位相を変位させる移相手段と、この移
   相手段の出力に対応して点火コイルの給電を断続
   するスイツチ手段とを備えた内燃機関の点火時期
   制御装置において、内燃機関に装着された変速機
   の変速比切換制御特性に基づき前記ノツク信号弁
   別手段の時定数回路の応答特性を決定するように
   したことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
   置。 ２ ノツク信号弁別手段は比較器を有し、該比較
   器の比較基準電圧の応答性を、変速機の変速比切
   換過渡時特性に基づき決定したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火時期
   制御装置。 ３ 比較器の比較基準電圧の応答性を、変速機の
   変速比切換応答速度の３分の１倍以下の速い過渡
   特性にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の内燃機関の点火時期制御装置。