JPH0510507B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は内燃機関の点火時期制御装置に関す
るもので、機関に発生のノツキングを抑制するも
のに係るものである。

内燃機関の効率は一般に点火時期をMBT
（Minimum Advance for Best Torque）に近づ
けて設定すれば向上する。

〔従来技術〕

しかし点火時期をMBTに近づけすぎるとノツ
キングが発生し、過大ノツキングは機関の損傷を
紹く。このため近年機関に発生のノツキングを検
出し、点火時期を制御してノツキングを抑制する
点火時期制御装置が開発され、採用されるように
なつた。特に過給機付機関においては過大ノツキ
ングの発生を防止して機関を保護し、その出力を
より一層の高出力にすると共に省燃費を狙いとし
て多く装着されている。

以下、従来装置について図について説明する。

第１図はこの種の従来装置を示し、１は機関に
取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
キングに対して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て妨害波とな
るノイズを遮断するアナログゲートで上記周波数
フイルタ２とともにノツキング検出手段を構成し
ており、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はノツキング時以外の機関の機械的
振動ノイズのレベルを検出する基準レベル設定手
段であ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で比
較器６とともに遅角量設定手段を構成しており、
８は積分器７の出力電圧に応じて基準の点火信号
の位相を変位させる移相器、９は予め設定した点
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、移相器８とともに点火時期制御手段
を構成している。

第２図は加速度センサ１の出力信号の周波数特
性を示し、曲線Ａはノツキングのない場合、曲線
Ｂはノツキングが発生した場合を示す。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
グに伴い発生される信号）、機関の機械的ノイズ
および信号伝達経路に乗る各種ノイズ成分例えば
イグニツシヨンノイズ等が含まれる。第２図の曲
線Ａ，Ｂを比較すると、ノツク信号には特有の周
波数特性のあることが解る。その分布は機関の違
いや加速度センサ１の取付位置の違いにより差は
あるが、いずれにしろノツキングの有無によつて
明確な周波数分布の違いがある。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制し、ノツク
信号を効率良く検出することができる。又、第
３，４図は第１図に示した装置の各部の動作波形
を示し、第３図はノツキングが発生していないモ
ードを、第４図はノツキングが発生しているモー
ドを示す。

次に第１図に示した従来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から発生された回
転信号は波形整形回路１０によつて所望の閉路角
を持つ開閉パルスに波形成形され、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る機関振
動は加速度センサ１によつて検出される。

今、機関のノツキングが発生していない場合に
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３図ａで示すように機械的ノイズや点火時期
Ｆに信号伝送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
ことによつて第３図ｂのように機械的ノイズ成分
が相当抑制されるが、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３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３図ｄのイに示
す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や
かな変化には応動し得る特性を持ち、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。
これを第３図ｄのロに示す。このようにアナログ
ゲート３の出力信号の平均的なピーク値よりノイ
ズレベル検出器５の出力の方が大きいため、両者
を比較する比較器６の出力には第３図ｅに示すよ
うに何も出力されず、結局ノイズ信号は全て除去
される。従つて、積分器７の出力電圧も第３図ｆ
のように零であり、移相器８による移相角（入出
力の位相差）も零となる。このため、移相器８の
出力により駆動されるスイツチング回路１１の開
閉位相即ち点火コイル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位置となる。

又、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４図ａに示すように点火時期より
ある時間遅れた付近でノツク信号が含まれ、又こ
の出力の周波数成分は第２図の曲線Ｂとなり、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４図ｄのイに示す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。この結果、比較器６の入力は夫々第４図
ｄのイ，ロとなるので比較器６の出力には第４図
ｅに示すようにパルスが発生する。積分器７はこ
のパルスを積分し、第４図ｆに示すように積分電
圧を発生する。移相器８はこの積分電圧の大きさ
に応じて第４図ｇに示す波形整形回路１０の出力
信号即ち基準点火信号を時間的に遅れ側に移相す
るため、第４図ｈに示す移相器８の出力信号の位
相は基準点火信号の位相よりも遅れ、この信号に
よつてスイツチング回路１１は駆動される。この
ため、点火時期が遅れてノツキングが抑制された
状態になる。このように第３，４図に示した動作
状態が繰返されて最適の点火時期制御が行われ
る。

ところで、第５図は、過給機付機関の過給特性
図を示す。この第５図で横軸は機関回転数、縦軸
は過給圧を表わす。この特性図に示すように、一
般に過給圧は回転数Ｎ以上では制御値Ｐに達する
が、それ以下の回転域では制限値Ｐに達しない立
上り領域の特性となる。この回転数Ｎは略2500
（rpm）前後に設定されることが多い。

一方機関の通常運転において最も多用されるの
は略1500〜3000（rpm）の回転領域であり、上記
過給特性の立上り領域とほぼ同じ回転域である。

即ち、過給機付機関の実用回転域は過給特性の
立上り領域であり、過給による出力の増加が少な
い回転域である。又、この回転域では過給機の応
答遅れが大きいため加速時の立上りが悪く、機関
にはより大きな出力が必要とされる。従つて、上
記過給の立上り領域の出力は機関の加速性に直接
影響し、高出力の過給機付機関の商品性を大きく
左右することになる。

〔発明の概要〕

本発明は上記のように機関が低回転数もしくは
軽負荷にある領域での出力を向上させるとともに
その加速性を改善して機関の商品性を高めようと
するものである。

ところで、出力向上のためには前述の通り点火
時期をMBTに近く設定すればよいが、点火時期
をMBTに近づけ過ぎると過大なノツキングが発
生して機関を損傷することがある。しかしながら
機関及び車両の設計によつては上記回転数もしく
は軽負荷にある領域において点火時期を高回転数
もしくは重負荷にある領域の設定に比しMBTに
近づけて出力を向上させた設定が可能である。即
ち、低回転数もしくは軽負荷にある領域では機関
に発生する熱量（以下熱負荷と称する）、気筒内
圧力がそれほど高くないので、この状態において
軽微なノツキングが発生し熱負荷もしくは気筒内
圧力を若干上昇させても機関の損傷には至らな
い。

本発明は上記の点に注目してなされたもので、
機関が低回転数もしくは軽負荷にある領域では軽
微なノツキングの発生を許容することによつて機
関の出力を向上させると共に省熱費をも向上させ
た内燃機関の点火時期制御装置を提供することを
目的とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について図について説明
する。

第６図に示す実施例はノツク信号検出部の比較
基準である前記第１図に示したノイズレベル検出
器５の入力を機関回転数に応じて変えることによ
り、第５図に示した回転数Ｎ以下の過給特性の立
上り領域でのノツク検出が回転数Ｎ以上の領域よ
りも大きいノツク信号を検出するようにしたもの
である。

この第６図において、１〜１２は第１図に示し
たのと同一あるいは相当分を示すので、詳しい説
明は省略する。２０はアナログゲート３の出力と
ノイズレベル検出器５の入力間に接続される抵
抗、２１はノイズレベル検出器５の入力とトラン
ジスタ２２のコレクタ間に接続される抵抗、２３
はゲートタイミング制御器４の出力から機関回転
数を検出する機関状態検出手段である回転検出器
で上記抵抗２０，２１及びトランジスタ２２とと
もに遅角制御手段を構成しており、検出回転数は
Ｎである。

回転検出器２３はゲートタイミング制御器４の
出力をもとに機関回転数Ｎを検出し、トランジス
タ２２を回転数Ｎ以下においてオフ、回転数Ｎ以
上においてオンとすべく駆動する。トランジスタ
２２がオフの場合アナログゲート３の出力は抵抗
２０を介して100％ノイズレベル検出器５に入力
される。一方、トランジスタ２２がオンの場合ト
ランジスタ２２のコレクタはアース電位となるの
で、このコレクタに接続される抵抗２１の電極は
アース電位となり、アナログゲート３の出力は抵
抗２０，２１により分割されてノイズレベル検出
器５に入力される。従つて、ノイズレベル検出器
５の入力はアナログゲート３の出力との比率でい
えば回転数Ｎ以下では回転数Ｎ以上より大きくな
り、このノイズレベル検出器５の出力も同様のレ
ベル比となり回転数Ｎ以下では回転数Ｎ以上より
大きくなる。これを第４図ｄの波形でいえば回転
数Ｎ以下において同図ｄの特性イに対する同図ｄ
の特性ロのレベルが大きくなることである。

比較器６はアナログゲート３の出力とノイズレ
ベル検出器５の出力とのレベル比較よりノツク信
号を検出するので、上述のように回転域によりア
ナログゲート３の出力に対するノイズレベル検出
器５の出力レベルが変わることにより、回転数Ｎ
以下で検出されるノツク信号は回転数Ｎ以上で検
出のノツク信号より大きいレベルのノツク信号と
なる。

また、同一強度のノツキングであつても回転数
Ｎ以下でノツキングが発生した場合は、回転数Ｎ
以上でノツキングが発生した場合に比してノツキ
ングの強度が小さいものとして検出される。

以上の結果、回転数Ｎ以下で検出されるノツク
信号数、即ち比較器６の出力は軽微なノツク信号
の分だけ少なくなり、重度のノツク信号に対して
のみノツク検出パルスを出力するため積分器７の
出力は全体として小さくなり、移相器８での移相
量が小さくなつて点火時期の遅角量も少なくな
り、点火時期は進角側に設定されて機関出力は向
上する。このとき機関には軽微のノツキングが発
生しているが、熱負荷、また気筒内圧力が低いの
でこのノツキングにより機関が損傷することはな
い。なお、上記第６図ではノイズレベル検出器５
の入力を機関回転数に応じて変えることにより比
較器６の２種の入力比率を変えているが、ノイズ
レベル検出器５の出力を同様の方法で機関回転数
に応じて変えても同じであることは自明である。

第７図に示す実施例は、アナログゲート３から
比較器６に入力の信号伝達比を回転域に応じて変
えることにより、比較器６の他方の入力であるノ
イズレベル検出器５の出力とのレベル比を変え、
回転数Ｎ以下での遅角量を小さくするものであ
る。

この第７図において、１〜１２は前述の第１図
に示したものと同一あるいは相当部分であるので
説明を省略する。２５はアナログゲート３の出力
と比較器６の入力間に接続される抵抗、２６は抵
抗２５と接続の比較器６の入力とトランジスタ２
７のコレクタ間に接続される抵抗、２８はゲート
タイミング制御器４の出力から機関回転数を検出
する機関状態検出手段である回転検出器で上記抵
抗２５，２６及びトランジスタ２７とともに遅角
制御手段を構成しており、検出回転数はＮであ
る。

回転検出器２８はゲートタイミング制御器４の
出力をもとに機関回転数Ｎを検出し、トランジス
タ２７を回転数Ｎ以下においてオン、回転数Ｎ以
上においてオフとすべく駆動する。トランジスタ
２７がオンの場合アナログゲート３の出力は抵抗
２５，２６により分割されて比較器６に入力され
る。一方、トランジスタ２７がオフの場合アナロ
グゲート３の出力は抵抗２５を介して100％比較
器６に入力される。従つて、比較器６の入力はア
ナログゲート３の出力との比率でいえば回転数Ｎ
以下では回転数Ｎ以上より小さくなる。これを第
４図ｄの波形でいえば回転数Ｎ以下において同図
ｄの特性ロに対する同図ｄの特性イのレベルが小
さくなることである。

以上の結果、上記比較器６の入力と、この比較
器６の他方の入力であるノイズレベル検出器５の
出力とのレベル比は機関回転数により変わり、回
転数Ｎ以下では回転数Ｎ以上の場合に比し、より
大きなノツキング信号を検出するようになり、積
分器７の出力は全体として小さくなり、移相器８
での移相量も小さくなつて点火時期の遅角量は小
さくなる。

以上、第６図および第７図に示したそれぞれの
実施例においては過給の立上り回転を検出して各
種パラメータを制御するようにしたが、これに限
らず機関の吸気管圧を検出し、その検出信号から
過給圧を求めて制限値であるかどうかを判定する
ことにより上記各種パラメータを制御しても同様
の制御が可能である。又、上記各実施例は過給器
付機関の場合について説明したが、過給機をもた
ない通常の機関についても適用でき、この場合負
荷領域を全負荷領域と部分負荷領域に分け、ある
いは機関回転数に応じて制御するようにすればよ
いことは前述と同様である。さらに上記実施例で
はアナログ機器をもつて構成した場合を述べた遅
角制御手段２０〜２３；２５〜２８をコンピユー
タを用いて構成し、その時々の機関の負荷あるい
は回転数に応じて制御をするようにすれば、上述
の実施例よりも更に細かい制御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、機関の取付け
た加速度センサの出力からノツキングの発生に伴
ない生じるノツク信号成分を選択出力し、この選
択出力信号と、これを基に作つた比較基準電圧信
号との電圧比較からノツク信号を検出し、このノ
ツク信号を積分して遅角制御電圧を発生し、点火
時期を遅角制御してノツキングを抑制する点火時
期制御装置において、比較基準電圧信号、あるい
はこれと比較される選択出力信号を負荷あるいは
回転数に応じて制御するようにしたことにより部
分負荷領域の出力を向上させることができ、特に
高出力である過給機付機関の過給圧立上り領域で
は出力向上により加速時の過給機の応答遅れを改
善でき、優れた加速性にすべく出力の向上が得ら
れるという優れた効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の点火時期制御装置の
構成図、第２図は加速度センサからの出力信号の
波形図、第３図は機関にノツキングがない時の第
１図装置の各部信号の波形図、第４図は機関にノ
ツキングがある時の第１図装置の各部信号の波形
図、第５図は過給機の機関回転数・過給圧特性
図、第６図および第７図は本発明の実施例による
内燃機関の点火時期制御装置の構成図である。 図中、１は加速度センサ、２は周波数フイル
タ、３はアナログゲート、４はゲートタイミング
制御器、５はノイズレベル検出器、６は比較器、
７は積分器、８は移相器、９は回転信号発生器、
１０は波形整形回路、１１はスイツチング回路、
１２は点火コイル、２０，２１，２５，２６は抵
抗、２２，２７はトランジスタ、２３，２８は回
転検出器を示す。なお、図中同一符号は同一部分
である。

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１と、 この加速度センサの出力に基づいてノツキング
   を検出するノツキング検出手段２，３と、 ノツキング判定のための基準レベルロを設定す
   る基準レベル設定手段５と、 このノツキング検出手段の検出値を基準レベル
   と比較して点火時期の遅角量を設定する遅角量設
   定手段６，７と、 この遅角量設定手段の出力に応じて基準点火時
   期を遅角制御する点火時期制御手段８，１１とを
   備えた内燃機関の点火時期制御装置において、 内燃機関の回転数又は負荷が所定値以下である
   ことを検出する機関状態検出手段２３；２８と、 上記機関状態検出手段の出力により、上記基準
   レベルを高くするか、又は上記検出値のレベルを
   低くする遅角制御手段２０〜２３；２５〜２８と
   を備え、 内燃機関の回転数又は負荷が所定値以下である
   とき、この遅角制御手段により上記遅角量設定手
   段において遅角量を小さくすることを特徴とする
   内燃機関の点火時期制御装置。 ２ 上記内燃機関が過給機付内燃機関であつて、
   上記機関状態検出手段により検出した回転数の所
   定値は過給圧が所定の制御値Ｐに達するまでの立
   上がり領域の上限Ｎに設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。