JPH0510508B2 - - 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
し、その燃料であるガソリンのオクタン価により
点火時期を制御する装置に係るものである。

〔従来技術〕

ガソリンのオクタン価は内燃機関の耐ノツク性
と強い相関があることが知られている。即ち、オ
クタン価の高いガソリンを使用する程内燃機関は
ノツクしにくい。

第１図は販売されているレギユラガソリンとプ
レミアムガソリン（レギユラガソリンよりオクタ
ン価が高い）を使用した場合のある内燃機関の点
火時期対出力トルク特性を示す。Ａ点はレギユラ
ガソリン使用時のノツク限界点、Ｂ点はプレミア
ムガソリン使用時のノツク限界点であり、各々に
おいてノツク限界点よりも点火時期を進角させる
とノツクが発生し、進角させるに従い大きく発生
するようになる。この第１図から明らかなよう
に、プレミアムガソリン使用時には点火時期をＢ
点まで進角させることができるため、レギユラガ
ソリン使用時に対し出力トルクを向上させること
が可能である。

第２図及び第３図はこれらノツク限界点Ａ点と
Ｂ点の点火時期を内燃機関の回転数及び負荷に対
して各々表わした点火時期特性である。これらに
示すように回転数あるいは負荷が同じであればプ
レミアムガソリン使用時は点火時期を進角させる
ことができる。

以上より、内燃機関に使用のガソリンをレギユ
ラガソリンとプレミアムガソリに転換あるいは混
合使用する場合、ガソリンの種類に応じて点火時
期を調整することにより機関出力を向上させるこ
とが可能になる。

ところで、現在販売されている自動車の内燃機
関に使用の従来点火時期制御装置においては、そ
の特性がレギユラガソリンを基準に設定されたも
のであるため、このような機関にプレミアムガソ
リンを単に使用しても機関の出力は向上せず、何
らかの方法で点火時期を進角側に変更しなければ
プレミアムガソリン使用によるメリツトはない。

又、機関のノツクを検出し、点火時期をノツク
発生限界点まで制御するノツク制御技術を用い
て、プレミアムガソリンに対し設定された基本点
火時期特性（例えば第１図Ｂ点）を基準に、レギ
ユラガソリン使用時には適宜ノツク制御を行い、
点火時期を第１図のＡ点まで遅角制御することが
考えられる。しかし、この場合、点火時期の遅角
制御幅（第１図Ａ点とＢ点の角度幅）が大きいた
め、機関にノツクが発生すると、点火時期が第１
図のＢ点からＡ点まで制御される途中においては
大きいノツクが発生するという問題があつた。

〔発明の概要〕

本発明は上記の点に注目して成されたもので、
ノツクセンサを用いて機関に発生のノツクを検出
し、ノツク発生状況から使用のガソリンがレギユ
ラガソリンであるか、プレミアムガソリンである
かを判定し、点火時期の進角特性を切換制御する
ようにして、使用ガソリンに対応した点火時期特
性としておき、適宜行うノツク制御の制御角度幅
を小さくして、ノツクの発生を防止しようとする
ものであり、又、それぞれの点火時期特性の切換
制御時に急激に点火時期が変化することを防止
し、機関の急激な出力変動を防止すると共にその
切替え時の過大ノツクの発生を防止しようとする
ものである。

〔発明の実施例〕

第４図に本発明の一実施例を示す。第４図にお
いて、１は機関に取り付けられ機関のノツク状況
を検出するノツクセンサ、２はノツクセンサ１の
検出信号からノツク信号を判別するノツク信号判
別手段であるノツク判別部で、バンドパスフイル
タ２１、ノイズレベル検出器２２、比較器２３に
より構成される。ここでバンドパスフイルタ２１
はノツクセンサ１の検出信号のノツク信号成分に
相当する帯域の周波数のみを通過させ、その出力
は比較器２３の第１の比較入力とノイズレベル検
出器２２に入力される。ノイズレベル検出器２２
の出力は比較器２３の第２の比較入力に入力され
る。３は比較器２３の出力に対応して遅角制御電
圧を発生する遅角制御信号発生手段としての遅角
制御電圧発生器である。４は点火時期の基準進角
特性の切換を判定する点火時期切替判定手段であ
る基準点火時期切換判定部で、これは２個の比較
器４１，４２、２個のアンドゲート４３，４４、
運転領域判定器４５、フリツプフロツプ４６、及
び初期化回路４７により構成される。比較器４
１，４２は夫々の基準電圧V₁又はV₂と遅角制御
電圧発生器３の出力とを電圧比較するもので、こ
れらの出力は夫々アンドゲート４３、又は４４に
入力される。運転領域判定器４５は後述の圧力セ
ンサ６及び移相器９の出力から機関の運転領域を
求め、この出力はアンドゲート４３、及び４４に
入力される。フリツプフロツプ４６はセツト入
力、リセツト入力、プリセツト入力をもち、夫々
にアンドゲート４３，４４、及び初期化回路４７
の出力が入力される。初期化回路４７は例えば機
関始動時にプリセツトパルスを出力するものであ
る。５はフリツプフロツプ４６の出力に遅れを与
える遅れ回路で、移相器９とともに変更制御手段
を構成する。圧力センサ６は機関の吸気管圧を検
出し電気信号に変換する。７は遅角制御電圧発生
器３からの遅角制御電圧と遅れ回路５の出力を加
算する加算器、８は基準の点火時期を与える基準
点火時期信号を発生する基準点火時期信号発生
器、移相器９は基準点火時期信号発生器８からの
基準点火時期信号を加算器７からの信号電圧に応
じて遅れ側に移相する点火時期制御手段としての
移相器、１０は移相器９の出力に対応して点火コ
イル１１の通電を断続するスイツチ回路で、点火
コイル１１で発生の高電圧にて機関は点火され、
運転される。

第５図、及び第６図に第４図各部の動作波形を
示す。

以下、動作説明を行う。

ノツクセンサ１は例えば振動加速度を検出する
タイプのもので、機関のシリンダブロツク等に取
り付けられ、機関の機械的振動（ノツク・及びノ
イズ振動）を電気信号に変換する。この検出信号
を第５図ａに示す。バンドパスフイルタ２１は上
記検出信号からノツク特有の周波数成分（ノツク
の発生に伴ない現れる信号の周波数成分）を選択
し、ノツク信号以外のノイズ成分を抑圧した第５
図ｂのイに示す信号を出力する。ノイズレベル検
出器２２は例えば、半波整流回路、平均化回路、
増幅回路等で構成されるもので、第５図ｂのイに
示すバンドスフイルタ２１の出力信号を半波整流
と平均化により直流電圧に変換し、増幅器にて増
幅し、第５図ｂのロに示す直流電圧を圧力する。
第５図において図の左側部分は機関にノツクが発
生していない場合、右側部分はノツクが発生して
いる場合を示す。第５図ｂのロに示すノイズレベ
ル検出器２２の出力は、第５図ｂのイの左側部分
に示す機関にノツクが発生していない場合のバン
ドパスフイルタ２１の出力（ノツク信号以外のノ
イズ信号Ｎ）より大きく、第５図ｂのイの右側部
分に示す機関にノツクが発生している場合のバン
ドパスフイルタ２１の出力のノツク信号Ｓよりは
小さい電圧になる。これらバンドパスフイルタ２
１の出力（第５図ｂのイ）とノイズレベル検出器
２２の出力（第５図ｂのロ）との電圧比較を行う
比較器２３は、機関にノツクが発生した場合のノ
ツク信号のみに対してパルス信号を出力する。こ
の比較器２３の出力を第５図のｃに示す。即ち、
比較器２３からのパルス信号は機関に発生のノツ
ク信号に対応する。

次に、第６図を用いて説明する。ここでは、機
関の３種類の運転状態での動作波形を示し、図の
左側部分は機関の始動時、中央部分は運転時で
レギユラガソリン対応の基準点火時期設定におい
てプレミアムガソリン使用の場合、及び右側部分
は運転時でプレミアムガソリン対応の基準点火
時期設定においてレギユラガソリン使用の場合を
夫々示す。

遅角制御電圧発生器３は例えば積分回路で構成
されたもので、上記比較器２３からのパルス信号
（第６図ｃ）に基づき第６図ｄに示すような遅角
制御電圧を発生する。この遅角制御電圧は比較器
２３からパルス信号が入力されない場合所定の速
度で下降する。又、この遅角制御電圧は比較器４
１，４２に入力されると同時に加算器７を経て移
相器９に入力され、点火時期制御に供される。

比較器４１，４２は夫々上記遅角制御電圧発生
器３からの遅角制御電圧と基準電圧V₁又はV₂と
を電圧比較するもので、比較器４１は上記遅角制
御電圧（第６図ｄ）が基準電圧V₁以上であれば
その出力を第６図ｆのように高レベルにし、一方
比較器４２は上記遅角制御電圧（第６図ｄ）が基
準電圧V₂以下であればその出力を第６図ｇのよ
うに高レベルにする。ここで基準電圧V₁，V₂は
V₁＞V₂の関係にある。

運転領域判定器４５は、機関の吸気管圧を検出
し電気信号に変換して発生された圧力センサ６か
らの圧力信号から機関の負荷状態を検出し、移相
器９からの点火信号から機関の回転数を検出す
る。これらの運転情報から機関の運転状態を判断
する。例えば第７図に示すようにプレミアムガソ
リンに対応の基準点火時期設定において、プレミ
アムガソリン使用時には上記基準点火時期をノツ
ク限界点まで遅角させるのに必要な遅角制御電圧
（遅角制御電圧発生器３の出力）がV₁以下であつ
て、レギユラガソリン使用時には上記基準点火時
期をノツク限界点まで遅角させるに必要な上記遅
角制御電圧がV₁以上になる運転条件をαとする。
一方、第８図に示すようにレギユラガソリンに対
応の基準点火時期設定において、プレミアムガソ
リン使用時には上記遅角制御電圧がV₂以下であ
り、レギユラガソリン使用時にはV₂以上となる
運転条件をβとする。これら運転条件αとβが両
立する運転領域が運転領域判定器４５にて判断さ
れ、機関の運転状態が上記条件αとβが両立する
状態の場合に、運転領域判定器４５の出力は高レ
ベルとなる。従つて、比較器４１の出力と運転領
域判定器４５の出力との論理積信号を出力するア
ンドゲート４３の出力はプレミアムガソリンに対
応の基準点火時期設定におけるレギユラガソリン
使用の場合のみ高レベルとなり、一方、比較器４
２の出力と運転領域判定器４５の出力との論理積
信号を出力するアンドゲート４４の出力は、レギ
ユラガソリン対応の基準点火時期設定におけるプ
レミアムガソリン使用の場合のみ高レベルとな
る。即ち、レギユラガソリン対応の基準点火時期
設定においてプレミアムガソリンを使用した場
合、あるいはプレミアムガソリン対応の基準点火
時期設定においてレギユラガソリンを使用した場
合の夫々において、機関の運転状態が上記運転条
件αとβが両立する状態にあると、アンドゲート
４４、あるいはアンドゲート４３の出力は夫々第
６図ｋの中央部分、あるいは第６図ｊの右側部分
に示すように限定して高レベルになる。

フリツプフロツプ４６はアンドゲート４３の出
力が高レベルになるとセツトされ、アンドゲート
４４の出力が高レベルになるとリセツトされる。
初期化回路４７は例えば機関の始動時にプリセツ
トのためのパルス（第６図ｌ）を発生するもの
で、このプリセツトパルスにてフリツプフロツプ
４６はセツト状態にプリセツトされる（第６図ｍ
の左側部分）。ここで、フリツプフロツプ４６は
セツトされるとその出力は高レベルとなり、リセ
ツトされるとその出力は低レベルとなる。以上の
ようにフリツプフロツプ４６は、まず機関の始動
時に初期化回路４７からのプリセツトパルス（第
６図ｌ）にてセツトされて、その出力は高レベル
（レギユラガソリン対応の遅角側モード）にされ
る。この状態で機関を運転すると、プレミアムガ
ソリンを使用しているならば機関に発生のノツク
は所定値以下となり、遅角制御電圧発生器３の出
力はV₂以下となり（第６図ｄの中央部）、上記所
定運転領域（上記条件αとβが両立の領域）にて
アンドゲート４４の出力は高レベルになり（第６
図ｋの中央部）、フリツプフロツプ４６はリセツ
トされ、その出力は低レベル（プレミアムガソリ
ン対応の進角側モード）にされる第６図ｍの中央
部）。即ち、第６図の機関の始動時において、基
準点火時期設定はレギユラガソリン対応に設定さ
れている。また、レギユラガソリン対応の基準点
火時期設定は、プレミアムガソリン対応の基準点
火時期設定よりも遅角側に設定されている。な
お、上記所定運転領域（上記条件αとβが両立す
る領域）においては、基準点火時期がレギユラガ
ソリン対応の値に設定されているにもかかわらず
プレミアムガソリンが使用された場合には、遅角
制御電圧発生器３の出力（信号ｄ）はV2以下と
なる。

また、上記所定運転領域においては、基準点火
時期がプレミアムガソリン対応の値に設定されて
いるにもかかわらずレギユラガソリンが使用され
た場合には、上記信号ｄはV1以上となる。従つ
て、第６図の運転時のように、レギユラガソリ
ン対応の基準点火時期設定においてプレミアムガ
ソリンを使用した場合には、ノツクの発生頻度、
および発生強度が小さくなる。そのため上記所定
運転領域では信号ｄ＜V2となる。即ち、最適な
遅角制御電圧の範囲（V2＜信号ｄ＜V1）の下限
値V2よりも小さくなる（第６図：運転時左
側）。基準点火時期切換判定部４は、運転領域判
定器４５の出力と信号ｄ＜V2とから基準点火時
期設定が誤つていると判定し、レギユラガソリン
対応の基準点火時期設定をプレミアムガソリン対
応の基準点火時期設定に変更する（第６図：信号
ｍの立下がり）。基準点火時期設定がプレミアム
ガソリン対応に設定されると点火時期が徐々に進
角され、これに伴つてノツクが大きくなり信号ｄ
の出力はV2＜信号ｄ＜V1となり最適な遅角制御
が行われる（第６図：運転時右側）。

一方、プレミアムガソリン対応の基準点火時期
設定（フリツプフロツプ４６がリセツト状態にな
された進角側モード）においてレギユラガソリン
が使用された場合（第６図：運転時）について
述べる。この場合は、ノツクの発生頻度、および
発生強度が大きくなる。そのため上記所定運転領
域ではV1＜信号ｄとなる。即ち、最適な遅角制
御電圧の範囲（V2＜信号ｄ＜V1）の上限値V1よ
りも大きくなる（第６図：運転時中央部）。基
準点火時期切換判定部４は、運転領域判定器４５
の出力とV1＜信号ｄとから基準点火時期設定が
誤つていると判定する。基準点火時期切換判定部
４は、この判定に従つてプレミアムガソリン対応
の基準点火時期設定をレギユラガソリン対応の基
準点火時期設定に変更する（第６図：信号ｍの立
上がり）。基準点火時期設定がレギユラガソリン
対応に設定されると点火時期が遅角されてノツク
が小さくなる。これにより、信号ｄの出力はV2
＜信号ｄ＜V1となり、最適な遅角制御が行われ
る（第６図：運転時右側）。

この動作を回路で説明する。

プレミアムガソリン対応の基準点火時期設定に
おいてレギユラガソリンを使用した場合、前記で
説明したように、上記所定運転領域では遅角制御
電圧発生器３の出力はV1以上となる。従つて、
上記所定運転領域にてアンドゲート４３の出力は
高レベルになり（第６図ｊの右側部分）、フリツ
プフロツプ４６はセツトされ、その出力は高レベ
ル（レギユラガソリン対応の遅角側モード）にさ
れる（第６図ｍの右側部分）。このフリツプフロ
ツプ４６の出力は加算器７を経て移相器９に入力
される。

基準点火時期信号発生器８は機関の運転状態
（回転数及び負荷）に応じて設定されたプレミア
ムガソリンに対応する進み側の点火時期特性の基
準点火時期信号を出力する。これは例えば配電器
に内蔵の点火信号発生器から発生される信号であ
る。移相器９は上記基準点火時期信号を加算器７
からの電圧に応じて時間的に遅れ側に移相制御し
て出力する。従つて、フリツプフロツプ４６の出
力が高レベルになればそのレベルに対応した角度
だけ遅れタ遅れ側の点火時期特性に変更制御され
る。スイツチ回路１０は移相器９の出力に対応し
て点火コイル１１の通電を断続し、点火のための
高電圧を発生させる。よつて、高電圧の発生時期
（点火時期）は移相器９に入力される加算器７の
出力で制御され、即ちフリツプフロツプ４６の出
力の高・低レベルに対応して変更制御され、更に
遅角制御電圧発生器３の出力電圧にも対応して制
御される。

ところで、以上のような点火時期の切換制御に
おいて、基準点火時期がレギユラガソリン対応の
遅れ側の特性に設定されている場合にプレミアム
ガソリンが使用され、上記基準点火時期をプレミ
アムガソリン対応の進角側に切換える場合に、即
ちフリツプフロツプ４６をセツト状態からリセツ
ト状態にする場合に、このフリツプフロツプ４６
の出力により瞬時に移相器９での移相量を減少さ
せると、点火時期は瞬時にレギユラガソリン対応
の遅れ側の点火時期からプレミアムガソリン対応
の進み側の点火時期に切換わり、急激な出力変動
によるシヨツクの発生や、急激にノツク領域に突
入し、機関の破損にも及ぶ過大ノツクが発生する
危険がある。そこで、本発明ではフリツプフロツ
プ４６の出力（第６図ｍ）を遅れ回路５に入力
し、高レベルから低レベルに変位する時に徐々に
レベル変化を与える遅れを持たせた制御信号（第
６図ｎ）にして移相器９に入力し、基準点火時期
を遅れ側から進み側に切換える場合に、徐々に進
み側に移行するようにしている。これは機関の特
性に対し有効な制御であるため、例えば角度パル
スを計数して点火時期を演算するデジタル式点火
装置、あるいはコンデンサへの充放電の繰返しか
ら所定時間を求め点火時期を演算するアナログ式
点火装置等の点火装置の方式によらず適用できる
ものである。しかし、これらのうち、上記アナロ
グ式点火装置においては原理上、点火時期の制御
時に微分特性が現れるので、上記デジタル式点火
装置の場合よりも遅れを大きくするのが望まし
い。又、この方式では点火時期を進み側から遅れ
側に制御する時にも微分特性が現れ、点火時期が
過大に遅角され、機関の排気温度の上昇及び出力
トルクの低下を招く。この排気温度の上昇は機関
に大きな害を与えるもので、特に過給機装置の場
合に大きな問題となる。そこで、アナログ式点火
装置においては第９図に示すように、点火時期を
進み側から遅れ側に制御する場合にも遅れを与え
るのがよい。つまり、フリツプフロツプ４６の出
力が低レベルから高レベルに変位する時にも遅れ
を与えるのである。尚、この遅れ回路５は周知の
CR時定数回路等によつて容易に実現可能である。

〔発明の効果〕

以上説明のように、本発明によれば機関に発生
のノツクを検出し、その発生状況に応じて基準点
火時期を遅れ側、あるいは進み側に切換制御する
ことにより、レギユラガソリン、あるいはプレミ
アムガソリンに対応の点火時期特性に設定する点
火装置において、上記切替え選択された基準点火
時期特性による点火時期をノツク検出信号による
遅角制御信号に応じてフイードバツク制御するこ
とによりガソリンのオクタン価に対応した基準点
火時期特性を基準としてノツク抑制制御を行うこ
とができ、ノツク発生の各種要因に対しても、ノ
ツクを抑制して最適の点火時期に制御できるもの
である。

又、基準点火時期特性の少なくとも遅れ側から
進み側への切替え時に点火時期を徐々に変更制御
することにより、ノツク検出信号による点火時期
のフイードバツク制御の応答性によりその切替え
時に抑制できない過大ノツク発生を、このフイー
ドバツク制御によつて抑でき、点火時期特性切替
え時の過大ノツクの発生を防止できると共に機関
の急激なトルク変動をも防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第７図及び第８図は
機関の特性図、第４図は本発明の一実施例のブロ
ツク回路図、第５図、第６図及び第９図は第４図
の各部の動作波形図を示す。 図中、１はノツクセンサ、２はノツク判別部、
３は遅角制御電圧発生器、４は基準点火時期切換
判定部、５は遅れ回路、６は圧力センサ、７は加
算器、８は基準点火時期信号発生器、９は移相
器、１０はスイツチ回路、１１は点火コイルを
各々表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関に装着されて機関のノツク振動とノイズ
   振動とに対応した電気信号を発生するノツクセン
   サ１と、 上記電気信号からノツク信号成分を判別するノ
   ツク信号判別手段２と、 上記ノツク信号判別手段の出力に基づいて遅角
   制御信号を発生する遅角制御信号発生手段３と、 この遅角制御信号発生手段の出力に基づいて基
   準点火時期特性の切替えを判定する点火時期切替
   判定手段４と、 上記点火時期切替判定手段と遅角制御信号発生
   手段の出力を受け、上記点火時期切替判定手段の
   出力に応じて予め設定された進み側、遅れ側の２
   つの基準点火時期特性を切替え、この切替えによ
   つて選択された基準点火時期特性に従つた点火時
   期を上記遅角制御信号に応じて制御する点火時期
   制御手段９と、 少なくとも上記遅れ側から進み側への基準点火
   時期特性の切替え時に実際の点火時期が徐々に変
   更されるように点火時期を変更制御する変更制御
   手段５，９とを備えた内燃機関の点火時期制御装
   置。