JPH0374572A

JPH0374572A - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JPH0374572A
Application number: JP2122997A
Authority: JP
Inventors: Satoru Komurasaki; 悟小紫
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1991-03-29
Also published as: KR900018529A; DE4015038C2; KR950003270B1; DE4015038A1; US5070843A; US5131368A

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］この発明は、内燃機関のノッキング（以下、単にノック
という〉を抑制する点火時期制御装置に関し、特に作動
状態を確認することのできる内燃機関の点火時期制御装
置に関するものである。

［従来の技術］従来より、内燃機関に発生するノックを検出し、これを
抑制する制御方式としては、燃料制御、点火時期制御、
過給圧制御等があるが、最も多く実用されている方式と
して点火時期制御がある。

第８図は従来の内燃機関の点火時期制御装置を示すブロ
ック図である。

図において、（１）は内燃機関（図示せず）に取り付け
られてノックセンサとして機能する加速度センサであり
、この場合、内燃機関の振動加速度のうちのノック情報
を検出するために、ノック特有の固有振動数で共振する
ようになっている。従って、加速度センサく１）は、例
えば共振用振動板に付着された圧電素子を含んでいる。

又、共振型の加速度センサ〈１）に代えて、共振振動数
を持たない加速度センサとノック振動数を通過する周波
数フィルタとを設けてもよい。

（２）は加速度センサ（１）の出力信号を受けてインピ
ーダンス変換して出力するバッファアンプ、（３）はバ
ッファアンプ（２）の出力信号のうちノック検出に対し
妨害波となるノイズ成分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
）はノック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、ノック検出パルスをノック信号として発生す
る比較器、（７）は比較器〈６）の出力パルスを積分し
、ノック強度に応じた積分電圧を制御信号として発生す
る積分器である。

以上のバッファアンプ（２）〜積分器（７〉は、加速度
センサ（１）の出力信号からノック信号（ノックに伴っ
て発生する信号）を選別して、ノック信号に応じた制御
信号を発生するノック検出部（２ｏ〉を構成している。

（８）は積分器（７）の出力電圧に応じて基準点火時期
信号の位相をノック抑制側に変位させる移相器である。

（９〉は予め設定した点火進角特性に応じた基準点火時
期信号を発生する回転信号発生器、（１０）は回転信号
発生器（９）の出力を波形整形すると共に点火コイル（
１２）の通電の閉路角制御を行う波形整形回路である。

〈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ッチング回路であり、移相
器（８）と共に点火コイル駆動用のイグナイタ部（２２
）を構成している。

又、回転信号発生器（９）、波形整形回路（１０）及び
点火コイル（１２）は、ノック検出部（２０）及びイグ
ナイタ部（２２）と共に、ノック制御部を構成している
。

第９図は内燃機関の振動の周波数分布を示す特性図であ
り、Ａはノックがない場合、Ｂはノックが発生した場合
をそれぞれ示している。

一般に、内燃機関の振動にはノック信号の外に、機関の
機械的ノイズなどが含まれる。又、共振型でない場合の
加速度センサの出力信号には、信号伝達経路に重畳され
る各種ノイズ成分（例えば、イグニションノイズなど）
が含まれる。

第９図内の曲線Ａ及びＢを比較すると、ノック信号には
特有の周波数特性があることが分がる。

この分布には、機関の違いや加速度センサ（１）の取り
付は位置の違いなどにより差はあるものの、それぞれの
場合にノックの有無による明確な違いがある。

そこで、固有振動数をノック信号固有の周波数成分に含
ませた加速度センサ（１）を用いて振動検出することに
より、又は、周波数フィルタ（図示せず）を用いること
により、他の周波数成分（ノイズ成分）を抑圧し、ノッ
ク信号を効率良く検出することができる。

第１０図及び第１１図は第８図の従来装置の各部の動作
波形を示す波形図であり、（ａ）は内燃機関の機械的振
動信号、（ｂ）は周波数フィルタ又は共振型の加速度セ
ンサ（１〉の出力信号、（ｃ）はゲートタイミング制御
器（４）がらのマスク用ゲート信号である、（ｄ）は比
較器〈６）に入力される電圧信号であり、■はアナログ
ゲート（３）からの出力電圧、■はノイズレベル検出器
（５〉からの出力電圧である。（ｅ）は比較器（６）の
出力信号であり、ノック信号に相当する。（ｆ）は積分
器（７）の出力電圧であり、ノック抑制用の制御信号に
相当する。（ｇ）は波形整形回路（１０）から出力され
る基準点火時期信号、（ｈ）は移相器く８）の出力信号
である。又、第１０図はノックが発生していないモード
を示し、第１１図はノックが発生しているモードを示し
ている。

次に、第１０図及び第１１図を参照しながら第８図に示
した従来装置の動作を説明する。

内燃機関の回転により、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）から発生される基準点火
時期信号は、波形整形回路（１０）によって所望の閉路
角を持つ開閉パルスに波形整形され、基準点火時期信号
（ｇ）として移相器（８）に入力される。

移相器（８）は、基準点火時期信号（ｇ＞に基づいて、
スイッチング回路（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）の点火電圧によって気筒を点火させ、
内燃機関を運転駆動する。このとき、内燃機関の運転中
に起こる機械的振動は、加速度センサ（１）によって検
出される。

いま、内燃機関にノックが発生していない場合を想定す
ると、ノックによる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１０
図（ａ）に示すように機械的ノイズが発生する。この機
械的振動は、ノック信号周波数に一致させた固有振動数
を有する加速度センサ〈１〉により、選択的に電気信号
に変換される。

これにより、加速度センサ（１）の出力信号は、第１０
図（ｂ）に示すように機械的ノイズ成分が相当抑圧され
た信号となる。しかし、この出力信号には、電気的なイ
グニションノイズ成分が大きなレベルで重畳されること
がある。従って、このままではイグニションノイズをノ
ッ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）の出力によってトリガされるゲートタ
イミング制御器（４）の出力（ｃ）によって、点火時期
からある期間そのゲートを閉じ、イグニションノイズを
遮断する。この結果、アナログゲート（３）の出力には
、第１０図（ｄ）のＩ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、第１０図（ｄ）の
Ｈのように、アナログゲート〈３）の出力電圧Ｉのピー
ク値変化に応動した出力電圧を発生する。

この出力電圧（ｄ）ＩＩは、通常の機械的ノイズのピー
ク値のような比較的緩やかな変化には追従できる応動特
性を有するので、機械的ノイズのピーク値より若干高い
直流電圧となる。

このように、ノックが発生していない場合には、第１０
図（ｄ）に示すように、アナログゲート（３）の出力電
圧Ｉの平均的なピーク値よりもノイズレベル検出器く５
）の出力電圧■が大きくなる。従って、これらの出力電
圧を比較する比較器（６）の出力信号は、第１０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（制御信号）は第１
０図（ｆ）のように零のままであり、移相器（８）によ
る移相角も零となる。従って、移相器（８）の入出力信
号（第１０図（ｇ＞、（ｈ〉）の位相差も零となり、出
力信号（ｈ）により駆動されるスイッチング回ｆ￥８　
（１１）の開閉位相、即ち、点火コイラー（１２）の通
電の断続位相は、波形整形回路（ｌＯ）がらの基準点火
時期信号（ｇ）と同位相となり、点火時期は基準点火時
期により制御される。

次に、ノックが発生した場合を想定すると、加速度セン
サ（１）の出力には、第１１図（ｂ）のように点火時期
よりある時間遅れた付近でノック信号が含まれ、アナロ
グゲート（３〉を通過後の電圧信号は、第１１図（ｄ）
の■のように機械的ノイズにノック信号が大きく重畳し
たものになる。

この場合、電圧信号（ｄ　）　Ｉに含まれるノック信号
の立ち上がりが急峻なため、ノイズレベル検出器（５）
の出力電圧（ｄ）ｎのレベルは、ノック信号に対して応
答が遅れる。その結果、比較器（６）に入力される電圧
信号は、それぞれ第１１図（ｄ）のＩ、■のようになり
、電圧信号Ｉがノイズレベル基準となる電圧信号■を越
えて、比較器（６）の出力には第１１図（ｅ）のように
パルスが発生する。

続いて、積分器（７）は、出力信号（ｅ）のパルスを積
分して第１１図（ｆ）のように積分電圧を発生し、移相
器く８〉は、積分器（７）の出力電圧（ｆ）に応じて波
形整形回路（１０）からの基準点火時期信号（ｇ）を時
間的に遅れ側に移相する。

従って、移相器（８）の出力信号（ｈ）の位相は、第１
１図に示すように、波形整形回路（１０）の基準点火時
期信号（ｇ）の位相よりも遅れ、図示した位相でスイッ
チング回路（１１）を駆動する。その結果、気筒の点火
時期が遅れ、ノックが抑圧された状態となる。以下、第
１０図及び第１１図の状態が繰り返されて、最適の点火
時期制御が行われる。

しかし、一般に、発進時又は加速時がノ・ｙりの発生す
る運転状態であり、これ以外の大部分の通常運転状態は
、ノックが発生しない非制御域であり、このときのノッ
ク制御部は非作動状態である。

例えば、積分器（７）の作動状態でいえば、制御信号（
ｆ）を発生しない場合が通常の基準状態であり、積分器
（７）の出力（ｆ）が得られない大部分の状態が正常で
ある。従って、制御信号（ｆ）の有無から、積分器（７
）（移相器（８）との間の信号線も含めて）が正常か異
常か、つまりノック検出部（２０）が正常か異常かを判
断することはできない。

又、ノック制御域においても、ノック発生要因は変動す
るものであるから、通常の制御用に検出される運転情報
のみから、ノック検出部（２０）内の各構成要素が所望
の正常状態にあるかどうかを簡単に判断することはでき
ない。

もし、ノック検出部（２０）が異常であれば、正しいノ
ック制御を行うことができないので、内燃機関の機械的
破損を招くおそれがあることから、運転者にとっても大
変危険である。

又、加速度センサ（１）及びノイズ検出部（２０）を含
む回路の異常も発生し得るので、第８図に示されていな
いが、加速度センサ（１）やノイズレベル検出器（５）
の各出力信号（＋））、（ｄ）ｎなどの異常レベルを検
出するフェール検出回路が設けられている。この場合、
異常レベル（ノックの検出が不可能な状態）を検出する
と、フェールセーフのために、点火時期はノック抑制側
に制御される。

しかし、このようなフェール検出回路を用いても、加速
度センサ（１）及びその信号出力部を含む回路の異常を
完全に検出することはできない。

このことを第１２図を参照しながら説明する。第１２図
において、（１ａ）は圧電素子を含む加速度センサ（１
）の端子、（２ａ）はバッファアンプ（２）の入力端子
、（３１）は端子（１ａ）と入力端子（２ａ）との間を
結合する信号線、〈３２）は入力端子（２ａ〉とバッフ
ァアンプ（２）の回路電源との間に接続された抵抗器、
（３３）は信号線（３１〉とアース間に生じた短絡線路
、（３４）は信号線（３１）を開くように生じた開路点
である。

第１２図（ａ）は正規状態を示す原理図であり、この場
合、加速度センサ（１）の出力信号は、端子（１ａ）か
ら信号線（３１）及び入力端子（２ａ）を介してバッフ
ァアンプ（２）に入力される。

このとき、入力端子（２ａ）に・は抵抗器（３２）を介
して回路電源が接続されているので、入力端子（２ａ）
から信号線（３１）を介して加速度センサ（１）内の圧
電素子にバイアスが印加されている。ここで、加速度セ
ンサ（１）内の圧電素子はコンデンサとして作用するの
で、入力端子（２ａ）、信号ｔｉ　（３１）及び端子（
１ａ〉はいずれも回路電源の電圧となる。

第１２図（ｂ）は、加速度センサ（１）の端子（１ｍ）
と同電位部がアースに短絡した状態（例えば、加速度セ
ンサ（１）の圧電素子電極間が短絡した状態）、又は、
信号線（３１）でのアースへの短絡が生じた状態を示す
原理図であり、ここでは、信号線（３１）においてアー
スと短絡する短絡線路（３３）が生じて異常になった場
合を示す。

この場合、入力端子（２ａ）がアースに短絡されること
になり、バッファアンプ（２）において、その入力電位
が変動したことから異常が生じたことが検出される。従
って、入力端子（２ａ）の電位がアース電位、又は、所
定電圧より低くなった場合に、図示しないフェール検出
回路によりフェール信号を発生させればよい、このフェ
ール信号により、例えば積分器（７）を駆動して制御信
号を発生させ、点火時期を遅角してノックが発生しない
ようにすれば、ノック検出が行えない異常時にノック抑
制側の安全な運転状態にすることができる。

第１２図（ｃ）は、加速度センサ（１〉の端子（１ａ〉
と同電位部の断！！（開路）、又は、信号！　（３１）
の断線や接続用コネクタ（図示せず）の開路が生じた状
態を示す原理図であり、ここでは、信号線（３１）の断
線が生じて異常になった場合を示す。

この場合、加速度センサ（１〉内の圧電素子がコンデン
サであるため、その端子（１ａ）に接続されているか否
かによらず、入力端子（２ａ）の電位はバッファアンプ
（２）の回路電源の電圧から変動しない。

即ち、短絡異常を検出することはできても、開路異常を
検出することはできない。しかしながら、一般市場にお
いては、断線による開路異常が最も多く発生していると
思われ、重要な問題になりかねない。

［発明が解決しようとする課！！］以上のように従来の内燃機関の点火時期制御装置は、加
速度センサ（１）、ノック検出部（２０）及び移相器（
８）の作動状態、並びに、各要素間の信号線の各種トラ
ブルを検出することができず、又、異常の場合に所望の
ノック制御が行えなくなるので、ノック音によるフィー
リングの悪化や機関破損等が生じ、南面性の低下や機能
損失、更には人身事故を誘発する危険があるなどの問題
点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、加速度センサ、ノック制御部又は移相手段の異常
を確実に検出できる内燃機関の点火時期制御装置を得る
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、ノック
制御を行わない領域でノック検出部から制御信号を発生
させるためのチェック信号を出力するノック非制御域検
出手段と、制御信号及びチェック信号に基づいてノック
検出部及びその信号出力部を含む回路の異常を検出する
チェック手段とを設けたものである。

又、この発明の別の発明に係る内燃機関の点火時期制御
装置は、共振型の加速度センサからなるノックセンサと
、所定電圧の交流信号を発生する発振器と、加速度セン
サの端子に交流信号を選択的に印加するスイッチと、交
流信号が印加されたときの加速度センサの応答性から加
速度センサ及びその信号出力部を含む回路の異常を検出
するチェック手段とを設けたものである。

［作用］この発明においては、ノック非制御域でチェック用の制
御信号を強制的に発生させ、ノック検出部及びその信号
出力部の回路動作の異常を検出する。

又、この発明の別の発明においては、交流信号を加速度
センサに印加したときの応答レベルに基づいて、加速度
センサの特性異常及びその信号出力部の開路異常等を検
出する。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（１
）、（９）、（１２）、（２０）及び（２２）は前述と
同様のものである。この場合、回転信号発生器（９）は
、波形整形回路（１０）を含んでおり、基準点火時期信
号（ｇ）を出力するものとする。

（２１）はノック制御を行わない領域即ちノック非制御
域を検出するとチェック信号Ｑを発生するノック非制御
域検出器である。（２３）は例えばイグナイタ部（２２
）に含まれたノック検出部チェック回路であり、ノック
検出部（２０）からの制御信号（ｆ）とノック非制御域
検出器からのチェック信号Ｑとに基づいて、ノック検出
部（２０〉及びその信号出力部並びに移相器（８）の信
号入力部の作動状態が正常か否かの判断を行う。

次に、第８図を参照しながら、第１図の動作について説
明する。

まず、ノック非制御域検出器（２１）は、内燃機関の運
転状態がノック非制御域（定常運転状態）にあることを
検出すると、ノック検出部（２０）から制御信号（ｆ）
を出力させるためのチェック信号Ｑを発生する。

このとき、例えば、積分器く７）（第８図参照）の入力
端子に比較器（６）からのノック信号（ｅ）と等価の信
号を印加するか、又は、比較器（６）の一方の入力信号
を制御して模擬的にノック検出状態にする。即ち、入力
信号（ｄ）Ｉのレベルを増大させるか、又は、入力信号
（ｄ）ＩＩのレベルを減少させればよい。

更に、加速度センサ（１）及びその出力信号線、又は、
ノイズレベル検出器（５）の作動レベルや各部の信号レ
ベル等の異常を検出するために予め設けられたフェール
セーフ回路の模擬的な作動により、ノック検出部（２０
）から制御信号（ｆ）を発生させることができる。

こうして強制的に発生された制御信号（ｆ）は、チェッ
ク信号Ｑと共にノック検出部チェック回路り２３）に入
力される。これにより、ノック検出部チェック回路（２
３〉は、チェック信号Ｑが入力されたときに、ノック検
出部〈２０）からの制御信号（ｆ）があれば、ノック検
出部（２０〉の各部の動作及びノック検出部（２０）と
イグナイタ部（２２）との間を接続する信号線が正常で
あることを判定する。

この場合、ノック非制御域であり、又、点火時期を遅角
側（ノック抑制側）に制御することは機関出力が低下す
るので、チェック時に入力された制御信号（ｆ）は、移
相器く８）に入力しないように無効にするのが燃費の点
で好ましい、但し、減速領域では機関出力が低下しても
実害がないので、わざわざ無効にする必要はない。

尚、通常、ノック非制御域は機関回転数で設定されるの
で、ノック非制御検出器（２１〉は、回転検出器で構成
することができ、これをイグナイタ部（２２）の機能と
してイグナイタ部（２２）に内蔵させることもできる。

この場合、例えば、回転信号発生器〈９）の出力信号が
回転検出に用いられる。

又、最近盛んに採用されているマイクロコンピュータを
用いた総合制御システム（燃料供給量及び点火時期制御
を主要機能としたシステム）に適用することもできる。

即ち、コンピュータユニットに、例えば、厚膜ハイブリ
ッドＩＣで構成されたノック検出部（２０）と、コンピ
ュータを用いて構成されたイグナイタ部（２２）及びノ
ック非制御域検出器（２１）とを槽底すればよい。

この場合、前述の実施例と比較して格段に制御精度が高
く、又、厳密な制御を目的としており、ノック制御機能
が一層重要に設計されたシステムとなるので、各回路要
素の異常を検出することは更に重要となる。従って、ノ
ック検出部（２０）の異常チェックを行うことにより、
厚膜ハイブリッドＩＣの動作チェック、並びに、ノック
検出部（２０）とコンピュータからなるイグナイタ部（
２２）との間の信号線の異常チェックが行われる。

更に、ノックセンサとして共振型の加速度センサ（１）
を用いた場合を示したが、検出周波数帯域の広い加速度
センサと周波数フィルタを組み合わせた構成としてもよ
い。

次に、加速度センサ及びその信号出力部を含む回路の異
常を検出するための、この発明の別の発明の一実施例に
ついて説明する。

第２図はこの発明の別の発明の一実施例を一部回路図で
示すブロック図であり、（５１）は第８国内のバッファ
アンプ（２）〜点火コイル（１２）で構成されたノック
制御部である。

（５２）は所定電圧の交流信号Ｋを発生する発振器、（
５３）は発振器（５２）の出力端子に直列接続された抵
抗器である。

（５４）は加速度センサ（１）の端子に交流信号Ｋを選
択的に印加するためのスイッチであり、加速度センサ（
１）の端子と抵抗器（５３）との間に挿入されている。

この場合、スイッチ（５４）を開閉スイッチとしたが、
加速度センサ（１）とノック制御部（５１）との接続点
に配置された切換スイッチ（図示せず）で構成してもよ
い。

（５５）は抵抗器（５３）とスイッチ（５４）との接続
点に接続された電圧検出器であり、交流信号Ｋを印加し
たときの加速度センサ（１〉の端子電圧Ｖｋを検出して
直流電圧値に変換する。　（５６）は電圧検出器（５５
）からの電圧信号Ｖｋと基準電圧源（５７）からの基準
電圧Ｖｒとを比較する比較器である。（５８）はスイッ
チ（５４）と連動するスイッチであり、比較器（５６）
の出力端子とノック制御部（５１）との間に挿入されて
いる。〈５９）はスイッチ（５４）及び（５８）の開閉
制御を同時に行うスイッチ制御部である。

これらの発振器（５２）〜スイッチ制御部（５９）は、
交流信号Ｋを印加したときの加速度センサ（１）の応答
性から加速度センサ（１）及びその信号出力部を含む回
路の異常を検出するチェック手段を槽底している。又、
この場合、発振器（５２）から出力される交流信号にの
周波数ｆ６は、加速度センサ（１）の固有振動数ｆｏと
一致するように設定されているものとする。

次に、第２図に示したこの発明の別の発明の一実施例の
動作について説明する。尚、加速度センサ（１）及びノ
ック制御部（５１〉の通常動作については前述した通り
なので説明を省略する。

まず、第３図〜第５図の各特性図を参照しながら、この
発明の別の発明の原理となる加速度センサ（１）の特性
について説明する。

第３図は周波数ｆ、の異なる交流信号Ｋが印加されたと
きの加速度センサ（１）の端子電圧Ｖｋを示す特性図で
あり、固有振動数ｆ。に対して加速度センサ（１）の端
子電圧Ｖｋが小さくなることを示している。

加速度センサ（１）内の振動電気変換部を槽底する圧電
素子は、固有振動数ｆｏを設定する主要な部材であり、
発振器（５２）の出力周波数ｆやが固有振動数ｆｏと一
致したとき、振動電気変換部が共鳴して圧電素子の端子
間のインピーダンスが小さくなるので、加速度センサ（
１）の端子電圧Ｖｋは基準電圧Ｖｒ以下に減少する。こ
のとき、基準電圧Ｖｒは、加速度センサ（１）の端子電
圧Ｖｋの正常な降下分を確実に検出できるレベルに設定
されている。

しかし、抵抗器（５３）と加速度センサ（１）との間で
断線が生じた場合は、電圧検出器（５５）に入力される
端子電圧Ｖｋは第４図のように周波数ｆｏによらず一定
となる。

又、加速度センサく１）内の振動電気変換部の共鳴の度
合いが何等かの原因で低下した場合は、第５図のように
、加速度センサ（１）の端子電圧Ｖｋの降下分が減少し
て、端子電圧Ｖｋが基準電圧Ｖｒ以下にならなくなる。

第５図は、例えば、加速度センサ（１）内の圧電素子の
特性劣化や圧電素子とリード線との接続部の抵抗の増大
などの異常が生じた場合の特性図である。この場合、固
有振動数は正常な設定値ｆｏにあるが、固有振動数ｆｏ
に対する共鳴度合いが低下するため、端子電圧は基準電
圧Ｖｒ以下にならない。

このように、加速度センサ（１）に交流信号Ｋを印加し
たときの電気的特性を利用すれば、以下のように、加速
度センサ（１〉及び加速度センサ（１）の出力側の信号
線の作動状態を確認することができる。

まず、内燃機関の始動時、例えばイグニションスイッチ
をオフからオンにしたときは、内燃機関が回転しておら
ず、加速度センサ（１）は振動を検出していない、又、
アイドル回転時は、内燃機関が回転し、加速度センサ（
１）は振動を検出しているが、低回転運転状態のため振
動が小さい。

このように、振動が発生していないか、又は、振動レベ
ルが小さい場合において、スイッチ（５４〉及び（５８
）の各接点は、スイッチ制御部（５９）により閉成され
る。

これにより、発振器〈５２）からの交流信号には、抵抗
器（５３）を介して加速度センサ（１）の端子に印加さ
れ、電圧検出器（５５）は、加速度センサ（１）の端子
電圧Ｖｌ＜（振動電気変換部の圧電素子の端子間電圧）
を５平滑又はピークホールドすることにより検出する。

このとき、発振器（５２）から出力される交流信号にの
周波数ｆＫは、加速度センサ（１）の固有振動数ｆ、に
予め設定されているので、電圧検出器（５５）は、固有
振動数ｆ。の端子電圧Ｖｋを検出している。この端子電
圧Ｖｋは、比較器（５６）により、基準電圧源（５７）
からの基準電圧Ｖｒと比較される。

いま、加速度センサ（１）の振動電気変換部が正常であ
り、且つ、加速度センサ（１）の信号出力部、即ち加速
度センサ（１〉とノック制御部（５１）との間の信号線
も正常である場合を想定する。

このとき、加速度センサ（１）の端子電圧Ｖｋが第３図
の特性に従うため、電圧検出器（５５）は、基準電圧Ｖ
ｒ以下の値を検出する。従って、比較器（５６）の出力
は得られず、ノック制御部（５１）に異常信号くフェー
ル信号）Ｅは入力されない。

しかし、加速度センサ（１）及びその信号出力経路に断
線が生じた場合の端子電圧Ｖｋは、第４図の特性に従う
ようになり、又、加速度センサ（１）の振動電気変換部
の特性が劣化した場合は、第５図の特性に従うようにな
る。従って、電圧検出器（５５）は基準電圧Ｖｒ組以上
端子電圧Ｖｋを検出し、比較器（５６）には、第４図及
び第５図内の固有振動数ｆ。に対応した、基準電圧Ｖｒ
組以上端子電圧Ｖｋが入力される。

従って、比較器（５６）は異常信号Ｅを出力し、この異
常信号Ｅは、スイッチ（５８）を介してノック制御部（
５１）に入力される。異常信号Ｅは、前述のように、積
分器く７）（第８図参照）から制御信号（ｆ＞を発生さ
せ、点火時期をノック抑制側に制御して、ノック制御部
（５１）をフェールセーフとして作用させる。

尚、上記実施例では、発振器（５２）が固有振動数ｒｏ
と一致した周波数ｆにの交流信号Ｋを出力し、この周波
数ｆ、（＝　ｒ、）のみで異常検出する場合について説
明したが、交流信号にの周波数ｆｏを加速度センサ（１
）の固有振動数ｆ、を中心にスイープさせ、所定周波数
範囲内で加速度センサく１〉の固有振動数の存在を確認
するようにしてもよい。

第６図はこの発明の別の発明の他の実施例を一部回路図
で示すブロック図であり、交流信号にの周波数ｆ８を加
速度センサく１）の固有振動数ｆ。を中心に含むように
スイープさせた場合を示す。

第６図において、（６０）は所定電圧の交流信号Ｋを発
生する発振器であり、発振周波数ｒＫが上記所定範囲内
でスイープできるようになっている。

（６１）は発振器（６０）及び電圧検出器（５５）の各
出力端子に接続された周波数判定器であり、電圧検出８
　（５５）から出力される端子電圧Ｖｋから加速度セン
サ（１）の端子電圧Ｖｋの最小点を検出すると共に、端
子電圧Ｖｋの最小点に対応する実際の固有振動数ｆ、を
交流信号周波数ｆｏがら求め、この固有振動数ｒｏが所
定範囲外と判定されたどきに異常信−号Ｅを出力する。

（６Ｚ）は比較器（５６）及び周波数判定器（６１〉か
らの各異常信号Ｅのオア論理を取るオア回路であり、少
なくとも一方の異常信号Ｅが入力されたときに、ノック
制御部〈５１）に対する最終的な異常信号Ｅとして出力
する。

次に、第７図の特性図を参照しながら、第６図に示した
実施例の動作について説明する。

まず、チェック時において、前述と同様にスイッチク５
４）及び（５８）を閉式し、加速度センサ（１）の端子
に交流信号Ｋを印加する。

このとき、発振器（６０）は、交流信号にの周波数ｆ、
、、を、初期設定された固有振動数ｆ。を中心として所
定範囲内でスイープさせる。周波数判定器（６１）は、
比較器り５６）の出力から加速度センサ（１〉の端子電
圧Ｖｋが最小になった点を検出し、そのときの実際の固
有振動数ｆｌを交流信号にの周波数ｆｏから求める。

もし、振動電気変換部の固有振動数が設定された固有振
動数ｆｏからずれていると、実際の固有振動数ｆ１は、
例えば、第７図のように設定値ｆｏより低い値（ｒｌ＜
ｒｏ）となる。

従って、電圧検出器（５５）からの端子電圧Ｖ　ｋの最
小値を示す点は、発振器（６０）の発振周波数がｆのと
きであり、周波数判定器（６］〉は、端子電圧Ｖｋの最
小点の周波数１１を求め、これを実際の固有振動数ｆｌ
とする。そして、実際の固有振動数ｒｌと予め設定され
た固有振動周波数ｒ。との差が許容範囲を越えている場
合は、異常信号Ｅを出力し、オア回路（６２〉を介して
ノック制御部（５１）に入力する。

このように、共振型の加速度センサ（１）をノック信号
検出用のノックセンサとして使用する場合、実際の固有
振動数ｆｌと固有振動数ｆｏとの許容公差は、通常、±
ＩＫＨｚ以下のレベルである。

一方、比較器（５６）は、前述と同様に比較器（Ｓ５）
の出力が基準電圧ｖｒ−以上となった場合に異常信号Ｅ
を出力する。従って、実際の固有振動数ｆｌの変動のみ
ならず、その周波数ｒｌでの共振の度合いが低下して端
子電圧Ｖｋが基準電圧Ｖｒ組以上なった場合にも異常信
号Ｅが出力される。

尚、上記実施例では、加速度センサ（１〉内、又は、加
速度センサ（１）とノック制御部（５１）との間の信号
線におけるアースへの短絡異常については説明していな
いが、このような短絡異常を検出することも可能なこと
は言うまでもない。

例えば、短絡異常の場合は、加速度センサ（１）の端子
電圧Ｖｋのレベルが零になるので、比較器（５６）の基
準電圧として零付近の電圧を別に設定し、比較器（５６
）を、基準電圧Ｖｒと共にウィンドコンパレータとして
作動させればよく、その技術的対応も容易である。

又、発振器り５２）及び（６０）が通常の交流信号Ｋを
発生するようにしたが、直流信号に交流信号Ｋを重畳さ
せた信号を発生するようにしてもよい。なぜなら、加速
度センサ（１）の振動電気変換部は、直流成分の有無に
かかわらず、同様に交流成分に応答する特性を有するか
らである。

又、加速度センサ（１）側の異常検出時において、ノッ
ク制御部（５１〉にも交流信号Ｋが印加される構成とし
たが、ノック制御部（５１）内のアナログゲート（３）
（第８図参照）め出力電圧（ｄ）Ｉがノイズレベル検出
器（５〉の出力電圧（ｄ）ｎと共に上昇するので、制御
信号（ｆ）が生成されることはなく、特に支障は生じな
い。

又、比較器（５６）の出力側にスイッチ（５８）を挿入
し、異常判定時にのみ比較器（５６）からの異常信号Ｅ
をノック制御部（５１）に入力して誤入力を防止する構
成としたが、ノック制御部（５１）の入力側にチェック
時判定機能を設ければ、スイッチ（５８）を省略するこ
とができる。

又、スイッチ制御部り５９）は、回転数や負荷により判
別される通常の作動運転領域に基づいてノック制御域又
はノック非制御域を判別し、スイッチ（５４）及び（５
８）の作動モードを設定するか、又は、各種のセンサ情
報（車速や機関温度など）に基づいて作動モードを設定
することが望ましい。

又、異常判定をノック制御領域で行ってもノック制御に
対する影響はないが、異常判定をノック制御を行わない
領域（ノック非制御域）で行い、そのときの異常信号Ｅ
を記憶しておき、所定のノック制ｖｌＪ領域で有効に異
常制御を作動するようにしてもよい。

この場合、ノック非制御域での異常判定の方がシステム
設計が簡単であるが、異常制御は、ノック制御領域に対
して行うことが必要なので、異常信号をノック制御領域
で有効に反映させるために記憶する必要がある。

［発明の効果］以上の通りこの発明によれば、ノック制御を行わない領
域でノック検出部から制御信号を発生させるためのチェ
ック信号を出力するノック非制御域検出手段と、制御信
号及びチェック信号に基づいてノック検出部及びその信
号出力部を含む回路の異常を検出するチェック手段とを
設け、ノック非制御域でチェック用の制御信号を強制的
に発生させるようにしたので、ノック制御部及びその信
号出力部を含む回路の断線、又は、アースへの短絡とい
う異常を確実に検出できる内燃機関の点火時期制御装置
が得られる効果がある。

又、この発明の別の発明によれば、共振型の加速度セン
サからなるノックセンサと、所定電圧の交流信号を発生
する発振器と、加速度センサの端子に交流信号を選択的
に印加するスイッチと、交流信号が印加されたときの加
速度センサの応答性から加速度センサ及びその信号出力
部を含む回路の異常を検出するチェック手段とを設けた
ので、加速度センサ及びその信号出力部を含む回路の断
線やアースへの短絡異常を検出できるうえ、加速度セン
サの特性変動をもチェックできる内燃機関の点火時期制
御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を一部回路図で示すブロッ
ク図、第２図はこの発明の別の発明の一実施例を一部回
路図で示すブロック図、第３図〜第５図は第２図内の加
速度センサの端子電圧と周波数との関係を示す特性図、
第６図はこの発明の別の発明の他の実施例を一部回路図
で示すブロック図、第７図は第６図内の加速度センサの
端子電圧と周波数との関係を示す特性図、第８図は従来
の内燃機関の点火時期制御装置を一部回路図で示すブロ
ック図、第９図は内燃機関の振動特性図、第１０図及び
第１１図は第８図の動作を説明するための波形図、第１
２図は第８図内の加速度センサ及びその信号出力部の状
態を示す回路図である。（１〉・・・加速度センサ（ノックセンサ）（８）・・
・移相器　　　　　（２０）・・・ノック検出部（２１
）・・・ノック非制御域検出器（２Ｚ）・・・イグナイタ部（２３）・・・ノック検出部チェック回路（２４・・・
回転検出器　　　り５１）・・・ノック制御部（５２、
（６０）・・・発振器　　（Ｓ４）・・・スイッチ（５
５・・・電圧検出器　　　（５６）・・・比較器（５５
、（５６）・・・チェック手段（ｅ　・・・ノック信号　　　（ｆ）・・・制御信号（
ｇ・・・基準点火時期信号Ｑ・・・チェック信号　　　Ｋ・・・交流信号Ｖｋ・・
・端子電圧　　　　Ｅ・・・異常信号尚、各図中同一符
号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内燃機関のノック情報を検出するノックセンサと
、このノックセンサの出力信号からノック信号を選別し
て前記ノック信号に応じた制御信号を発生するノック検
出部と、前記制御信号に応じて基準点火時期信号の位相
をノック抑制側に変位させる移相手段を含むイグナイタ
部とを備えた内燃機関の点火時期制御装置において、ノ
ック制御を行わない領域で前記ノック検出部から前記制
御信号を発生させるためのチェック信号を出力するノッ
ク非制御域検出手段と、前記制御信号及び前記チェック
信号に基づいて前記ノック検出部及び前記ノック検出部
の信号出力部を含む回路の異常を検出するチェック手段
と、を設けたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
。
（２）内燃機関の振動加速度を検出する共振型の加速度
センサと、この加速度センサの出力信号からノック信号
を選別して前記ノック信号に応じた制御信号を発生する
ノック検出部と、前記制御信号に応じて基準点火時期信
号の位相をノック抑制側に変位させる移相手段を含むイ
グナイタ部とを備えた内燃機関の点火時期制御装置にお
いて、所定電圧の交流信号を発生する発振器と、前記加速度センサの端子に前記交流信号を選択的に印加
するスイッチと、前記交流信号が印加されたときの前記加速度センサの応
答性から前記加速度センサ及び前記加速度センサの信号
出力部を含む回路の異常を検出するチェック手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
。