JPS5898663A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

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】 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
ある。

内燃機関の点火時期設定は機関の運転状態に対して効率
が最も良くなるように行なわれる。一般には１機関がノ
ッキングしない範囲でできるだけＭ　　Ｂ　　Ｔ　　（
Ｍｉｎｉｍｕｍ　　ａｄｖａｎｏｅ　　ｆｏｒ　　Ｂｅ
５ｔ　　Ｔｏｒｑｕｅ　　）−二近づくように点火時期
を設定するのが望ましい。しかし従来装着されてきた点
火時期制御装置は機械式が多く、製品のばらつきや経年
変化に対して点火進角特性が安定しない。それ故、実際
の点火時期設定はノッキングな明ぐために上記の望まし
い点火進角特性よりもかなり遅れ側に設定される。

これでは機関の効率は悪化する。また、たとえ。

ばらつきや経年変化のない点火時期制御装置を用いても
、ノッキング現東が機関の吸気温間・湿質さらに空燃比
等によって左右されるため、ある条件のもとでノッキン
グの発生しない点火時期に設定しても異なった運転条件
のもとではノッキングを起こす恐れがある。

そこで、ノッキングを検知して、ノッキング、が発生す
れば点火時期を遅らせる制御を行なうと。

上記のように機械式のばらつきや運転条件の差によって
へ大進角特性に誤差が生じてもほとんどノッキングの起
こらないように点火時期を合わせることができる。ノッ
キングを検出するには、燃焼室内圧力を測定する方法１
機関の振動を測定する方法１機関発生音を測定する方法
等があるが、実直に装着する場合、センサー取付場所や
信号処理等を所えると機関の微動を測定する方法が最も
実用的である。しかし、この方法ではノッキング信号と
ともに機関の発生する機械的な振動ノイズも同時に菱け
るため１機械的な微動ノイズの中からノッキング信号を
選別することが必要である。

この発明は、Ｊｌ＆関の振動センサの出力から種々のノ
イズ成分の妨害を受けることなくノッキング信号を検出
し、そのノッキング信号イニ応じて点火時期を制御する
ことさ二より最適の点火時期を得ることを目的としたも
のである。

この発明の一実施例を矛１図について説明する。矛１図
において、（１）は機関に取り付けられ、機関の振動を
検出する振動センサ、（２）はこの微動センサ１１１の
出力信号の中でノッキングに対し感度の高い周波数成分
を通過させる周波数フィルタ、（３）は周波数フィルタ
（２）の出力信号のうちノッキング検出に対し妨害とな
る各種ノイズを遮断するゲート、　１４１はこのゲート
（３）の開閉を指示するゲートタイミング制御器、（５
）は機関の機械的な振動ノイズレベルを検出するノイズ
レベル検出器、（６）は上記ゲート（３）の出力電圧と
ノイズレベル検出器（５）の出力°磁圧とを比較し、ノ
ッキング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、ノッ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
力電圧に応じて点火時期信号の位相を変位させる点火時
期制御回路、（９１は角度センサで、クランク位置に対
応した角度信号を発生する。この角度センサ（９１の出
力は点火時期制御回路（８１に入力されあらかじめ設定
した点火進角特性に応じたへ火時期信号の位相を与える
。１１Ｇは上記点火時期制御回路１８）の位相信号によ
り点火コイルａυの給電を断続する点火回路で、上記点
火コイル（１υは、上記点火回路１１（ｌに接続された
１次コイル（ｌｌ＆）と、点火プラグ１ｚに接続された
２次コイル（ｌｌｂ）とからなる。父この２次コイル（
ｌｌｂ）は［記ゲートタ、イミング制御器１４＋と浮遊
容量１３にて静電結合されている。

才２図に振動センサ（１）の出力信号の周波数特性を示
す。（Ｎはノッキングのない場合、（Ｂ）はノッキング
の発生した場合である。

この振動センサ（１）の出力信号にはノッキング信号や
機関のｍ械的ノイズ、例えば機関の吸気弁や排気弁の着
座時のノイズおよびその他機関の微動ノイズが含まれる
。才２図のＩＡＩと（）ｌ）とを比べると、ノッキング
信号には特有の周波数特性のあることがわかる。そこで
、このノッキング信号の有する周波数成分を通過させる
ことによって他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノッキ
ング信号の感度を大きく向上することができる。

才３図、矛４図は才１図の同一符号部分の動作波形を示
すもので、矛３図は機関のノッキングが全く発生してい
ないモードを１才４図は機関のノッキングが発生してい
るモーＦを示している。図中１時間線間〜１ｚ１は機関
のクランク位置を示すタイムチャートであり、σ）は上
死点を示し、（Ｆ２）（１１）は点火位置を示し、　（
Ｉｏ）　（Ｉｏ）はそれぞれ機関ここで（Ｆｌ）は機関
の圧縮行程に点火する正規点火位置を示し−（Ｆ２）は
排気行程に点火するムダ火点火位置を示す。

ところで、振動センサ（１１の出力信号には才３図（ａ
）に示す様に１機械的振動による振動ノイズが重畳して
いる。この信号は周波数フィルタ（２）を通過すること
Ｃ二より第３図＋ｂｌの様に機械的ノイズ成分は相当除
去される。しかし、機械的振動ノイズのうち機関の吸気
弁や排気弁のパルプの開閉に伴う着座による振動ノイズ
（以下バルブノイズと呼ぶ）の様に、その他の機械的振
動ノイズよりも太きなレベルで、しかも周波数成分がノ
ッキング信号の周波数成分と似かよった成分を含む微動
ノイズが発生する場合、フィルタ＋２１　ｄｉ通過後、
大きな一、レベルで出力され、ノッキング信号の判別が
困難となる。

を記パルプノイズは、最悪の場合第３図ａ、　　ｂに示
す様に１通常Ｅ１．　Ｉ’、　０．０２０°付近（吸気
弁の開位置（Ｉｏ）　）　、　ａＴ、ＱＯ１２０°付近
（吸気弁の閉位置（Ｉｃ）　）　−Ａ、Ｔ、　＋１０１
２０°付近（排気弁の開位置（肋）及びＡ、　ｒ、　Ｄ
、０２０°付近（排気弁の閉位置（ＥＯ）　）　ニクラ
ンク角７２０°の範囲内において４力所発生する場合が
ある。

一方点火鑞圧は、第３図１ｄｌに示す様に通常ａＴ。

Ｄ、０１０’〜４０°付近にクランク角３６０’の範囲
内においてｌケ所発生する。この点火電圧の内、圧縮行
程（吸気弁、排気弁共閉である行程）にある正規点火位
置（Ｆｌ）での点火磁圧（以下正規点火型土と呼ぶ）が
燃焼に寄与する訳であるが、排気行程（排気弁が開であ
る行程）にあるムダ火点火位置（Ｆ２）での点火電圧（
以下ムダ火点火電圧と呼ぶ）の発生も許されている。そ
のため機関のシリンダ内圧力の上がった圧縮行程での正
規点火電圧は。

シリンダ内圧力の下がった排気行程でのムダ火点火電圧
よりも大きいことは理解できるところである（第３図ｄ
参照）。通常、正規点火゛磁圧は９〜１２ＫＶ−ムダ火
点火電圧は３〜５　ＫＶ程度である。父１点火時に点火
プラグ叩に流れる放電電流においては１県火コイル１υ
の２次コイル（１１ｂ）がインピーダンスを有している
ため、点火磁圧が大きい場合は小さく１点火電圧が小さ
い場合は大きくなる。このことは磁気理論の明らかにす
るところである。

この発明の目的とする所は、上述した様な正規点火位置
（Ｆｔ）での正規点火電圧及び放電電流と。

ムダ火点火位置（Ｆ２）でのムダ火点火電圧及び放電電
流の大小差を検出して、上述した位置（Ｉｏ、　ＩｃＥ
ｏ、　ｇｏ　）に発生するバルブノイズを除去するもの
である。

次に牙１図に示すこの発明の一実施例の動作を説明する
。

機関ノ）回転によりｔめ設定された点火時期特性に対応
してへ火時期制御回路８１は、角度センサｔ９１より発
生する信号を受けて位相信号を点火回格四に与える。点
火回路＋１（Ｉは、この位相信号を受けて薇大コイルＵ
υに点火磁圧を発生させ、この点火電圧によって機関は
点火されて運転される。この機関の運転中に起こる機関
微動は加振動センサ（１）≦５よって検出される、 今１機関のノッキングが発生しない場合においては、機
関のノッキングによる機関振動は発生しないが、上記バ
ルブノイズのように、他の機械的振動ノイズよりも大き
なレベルで、しかもその周波数成分がノッキング信号の
周波数成分と似かよった成分を含む撮動ノイズが発生す
る場合はフィルタ（２）通過後も、大きなレベルで出力
されることは、上述した通りである。このままでは、上
記バルブノイズをノッキング信号と誤認してしまう場合
がある。そこでゲート（３）をゲートタイミング制御器
（４）の出力（二よって開閉し、上記バルブノイズを除
去する必要がある。

そこでこの実施例の場合では、吸気弁や排気弁によるバ
ルブノイズ、並びにノッキング信号の発生時期は予め判
明しているので、そのノッキング信号の発生し得る所定
のクランク角変範囲のみゲートタイミング制御器（４）
を動作させゲート（３）を開く。

具体的には点火コイルＵυの２次コイル（１１ｂ）の出
力１ｄｌを浮遊容量１１３を介してゲートタイミング制
御器（４）に入力し、このゲートタイミング制御器（４
）は正規点火位置（Ｆｌ）とムダ火点火位置（Ｆ２）で
の２次コイル（ｌｌｂ）の出力差を検出して、ゲート制
御信号＋０１をゲート（３）に与え、所定のノッキング
信号の発生角変範囲のみゲート（３）を開き、ノッキン
グ信号が発生しているか否か判別するものである。

よって、ゲートタイミング制御器（４）が動作していな
い状態ではゲート（３１は閉じており、ゲート（３）か
ら何ら信号は出力されないものである。そして。

今ノッキング信号が発生していない場合には、ゲ−Ｈ３
１の出力がノイズレベル検出器１５）の一定レベルに達
しないので、比較器（６；、積分器（７）は何ら動作せ
ず、よって積分器１７）の出力電圧は第３図１ｇｌのよ
うに零のままで点火時期制御回路（８）へは出力されな
いので１点火時期は遅れない。

また、ノッキングが発生した場合、振動センサ（１）の
出力には１−４図１ａｌのように点火時期より所定期間
遅れた付近でノッキング信号が含まれ１周波数フィルタ
（２）の通過後の信号は牙４図ｔｂ＋のよう薔二ノッキ
ング信号と点火ノイズやバルブノイズを含んだものとな
る。しかしながら、ゲート（３１はノッキング信号が発
生している期間しか動作しないので１点火ノイズやバル
ブノイズによる信号はカットされ、比較器（６）へは矛
３図（ｅ−イ）の如くのノッキング信号に対応した出力
信号しか入力されなくなる。比較器（６）は出力信号ｔ
ｅｌにより動作しく幻の如くパルスを出力し、積分器（
７）は動作して出力信号ｉｇｌを点火時期制御回路（８
）に入力する。よって点火時期制御回路（８）が積分器
（７）の出力信号に応じて点火時期を遅らせるのでノッ
キングの発生が止み、ノッキングの無い状態となる。

このように、制御系は機関→機関のノッキング検出→点
火時期制御→機関の順に閉ループ制御となる。そしてそ
の制御点はノッキングの発生によって生じる比較器（６
）の出力パルスによって決まる積分器（７）の出力電圧
に対応するものとなる。この制御点はノッキングの発生
する限界点となるため、はとんどノッキングの発生しな
い範囲の最大出力点となり１機関効率のよい点火時期に
設定できる。

尚、上述の実施例では点火電圧を検出するのに、浮遊容
量を利用しているが、直接抵抗分割して検出してもよい
。父鑞磁結合等を利用して放電電流を検出してもよい。

以上の様にこの発明では、内燃機関の微動を検出する振
動センサと、この振動センサの出力のノイズ信号成分を
除去し、ノッキング信号成分を選別する弁別手段と、こ
の弁別手段の出力に応じて点火時期信号の位相を制御す
る点火時期制御回路と、この点火時期制御回路の出方に
応じて点火コイルに点火電圧を発生し得る点火回路を備
え、上記弁別手段を微動センサの出力の通過を断続制御
するゲート回路と、このゲート回路の開閉時期を点火コ
イルの二次側の出力に応じて決定するゲートタイミング
制御器より構成するようにしてい曇ので１機関振動を検
出する振動センサの出力からノッキング信号以外のノイ
ズ成分を除去し、ノッキング信号を選別した弁別手段の
出力により１点火時期を選らせることによってノッキン
グの発生を抑圧し、はとんどノッキングがなく機関効率
のよい点火時期の制御を可能にする。

また、ノッキングを検出する際の種々の妨害ノイズに対
しても上記ゲート回路の開閉によって。

確実にノッキング検出を行なうことができ、従って機関
はより−１正確に制御された点火時期で運転できるとい
う効果がある。

しかも、ゲート回路の開閉時期を点火コイルの二次側の
出力に応じて動作するゲートタイミング制御器によって
決定しているので、ゲートタイミング制御器の動作は１
機関点火電圧の発生時期と対応しており、そのため機関
の気筒におけるノッキング発生時期のみゲートタイミン
グ制御器が動作するので、振動センサの出力からのノイ
ズ成分の除去が容易にかつ確実にできる。しかも１点火
コイルの二次側の出力差も検出できるので１点火４圧が
圧縮行程と排気行程に発生するものＣ二おし）でも、正
確にノッキング信号が検出できる等大きな利点を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

矛１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、才２図
は矛１図の振動センサの出力の周波数特性図、矛３図、
矛４図は牙１図の各部の動作状態を示す波形図である。 図中、（１）は振動センサ、（２）は周波数フィルタ。 １３）はゲー）　、　１４１はゲー、トタイミング制御
器、１５）はノイズレベル検出器、（６）は比較器、（
７）は積分器。 （８）は点火時期制御回路、（９１は角度センサ、　（
ＩＱは点火回路、ｉ１υは点火コイル、（ｌｌ＆）は１
次コイル。 （ｌｌｂ）は２次コイル、賭は点火プラグ、０３は浮遊
容量である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示ＣＱ代浬人　
葛野信− 第２図 第３図 ネ□ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の振動を検出する振動センサ、この倣動
   センサの出力のノイズ信号成分を除去し、ノッキング信
   号成分を選別する弁別手段、この弁別手段の出力に応じ
   て点火時期信号の位相を制御する点火時期制御回路、こ
   の点火時期制御回路の出力に応じて点火コイル：二点火
   鷹圧を発生し得る点火回路を備え、１：記弁別手段は、
   上記振動センサの出力の通過を断続制御するゲート回路
   と、このゲート回路の開閉時期を上記県人コイルの二次
   側の出力に応じて決定するゲートタイミング制徊器より
   構成され−Ｃいることを特徴とする内燃機関の薇大時期
   制ａ装置。
2. （２）へ火コイルの二次側の出力は１点火プラグの枚４
   ４圧であることを特徴とする特許請求の範囲８ｉ−１項
   記載の内燃機関の点火時期制御装置。 に（）薇火コイルの二次側の出力は１点火プラグの放電
   磁流であることを特徴とする特許請求の範囲牙１項記載
   の内燃機関の点火時期制御回路。