JPS5945833B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

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、機関がノッキングしない範囲でできるだけＭ
ＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅ
５ｔ Ｔｏｒｑｕｅ）に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・ｆｆ１Ｊ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θ３安定しない。

それ故、実際の点火時期設定はノッキングを防ぐために
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、ノア
キング現象が機関の吸気温度・湿度さらに空燃比等によ
って左右されるため、ある条件のもとてノッキングの発
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点火進角特性に
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、機関の振動加速度を測定する方法、機関発生音を測
定する方法等があるが、実車に装着する場合、センサー
取付場所や信号処理等を考えると機関の振動加速度を測
定する方法が最も実用的である。

しかし、この方法ではノック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受けるため、機械的な振
動ノイズの中からノック信号を選別することが必要であ
る。

この発明は、機関の振動加速度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ク信号を検出し
、そのノック信号に応じて点火時期を制御することによ
り最適の点火時期を得ることを目的としたものである。

第１図にこの発明の一実施例を示す。

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
力信号のうちノック検出に対し妨害波となる各種ノイズ
を遮断するアナログゲート、４は各種妨害ノイズの発生
時期にアナ白グゲート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゛ジク検出ｓＱ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の出力電圧に応して
基準となる点火信号の位相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注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の通電の閉路調料−
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ッチング回路で
ある。

第２図に加速度センサ１の出力信号の周波数特性を示す
。

ＡＫ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。

この加速度↓ンサ１の出力信号にはシラ多信号や機関の
機械的ノイズや信号伝達経路に乗る各種ノイズ成分、例
えばイグニッションノイズ専がある。

第２図のＡとＢとを比べると、ノック信号には特有の両
波数特性のあることがわかる。

そこで、このノック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ｍｔ：ｙ：ノイズを抑圧し
、ノック信号の感度を大きく同筆することができる。

第３図Ｊ第４図は第１図の各部の動作波形を示すもので
第３図は機関のノッキングが全＜祭主じていないモード
を、第４図は機関のノッキングが発生しているモードを
示している。

次に第１図実施例の動作を説明する。

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上り発生子る自転信号は波形整形回
路１０によって所望の閉路角をもつ開閉パルスに波形整
形さへ移相器８を介し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、その通電遮断時に発
生する点火コイル１２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振動は加速度センサ１に
よって検出される。

今、機関のノッキングが発生しない場合においては機関
ノッキングによる機関振動は発生しないが、他の機械的
振動により力１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に信号伝達路り乗
るイグニッションノイズが発生する。

この信号は周波数フィルタ２を通過することにより第３
図すのように機械的ノイズ成分が相当抑圧されるが、イ
グニッションノイズ成分は強力なため周波数フィルタ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ッ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の出力信
号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（第３図Ｃ）によって点火時期からある期間そのゲー
トを閉じ、イグニッションノイズを遮断する。

このためアナログゲート３には第３図ｄのアのようにレ
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（振動波信号の包緒線のレベルの時
間的変化）に応動し、この場合、１後述するノック信号
の如き急峻なピーク値変化一対し、機関の回転動作等で
生じる通常の機械的振動ノイズによる比較的緩かなピー
ク値変化には応動し得る感度をもち、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３図ｄのイ
）従って、第３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３図ｅのようｖｃ伺も出力されず、結局ノイズ信号
は全て除去される。

それ故、積分器７の出力電圧は第３図ｆのように零のま
まで移相器７による移相角も零となる。

従つぞ、点火コイル１２の通電の断続位相は波形整形回
路１０め出力の基準点火信号と同位相となり、点火時期
は変化しない。

また、ノッキングが発生した場合、加速度センサの出力
には第４図ａのように点火時期よりある時簡遅れた付近
でノック信号が含まれ、周波数フイルタ２及びアナログ
ゲート３の通過後の信号は第４図ｄのアのように機械的
ノイズにノック信号が大きく重畳したものになる。

このアナログゲート３を通過した信号のうちノック信号
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（第３図ｄのア）がノック信号に対して応答
が遅れる。

その結果、比較器６の出力端子には第４図ｅのように弁
別されたノック信号成分に対応したパルス出力が発生す
る。

この比較器６の出力は積分器７を介して移相器８に与え
られ、移相器８はこの積分器７を介して与えられる比較
器６の出力に応じて基準点火時期信号を位相制御させて
点火時期を制御する。

即ち積分器７が比較器６のパルス出力を積分し、第４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の信号（第４図ｇ）を遅れ側に移相するため
、移相器８の出力は位相が波形整形回路１０の基準点火
信号の位相よりも遅れ、第４図りのようにスイッチング
回路１１を駆動する。

その結果、点火時期が遅れ、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→機関のノック検出→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の充放電
電圧の平衡した遅角点におちつく。

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、機関効率のよい点火時期に設定されたと言える。

なお、上記実施例ではゲートタイミング制御器５に基準
点火信号を入力し、点火時期よりある期間アナログゲー
トを閉じるものとしているが、第５図のように外部入力
端子４ａＫ外部の信号を入力することにより他の特定の
時期にもアナログゲートを閉じることができる。

この発明は以上説明したとおり、機関振動を検出する加
速度センサの出力からノイズ成分を除去し、ノック信号
を選別した弁別手段の出力により点火時期を遅らせ、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、上記弁別手段は少なくともアナログゲートを含
んで構成し、このアナログゲートで阻止することにより
、確実なノッキング検出を行なうことができ、最適な点
火時期制御が可能となる効果がある。

又弁別手段には更にレベル判別手段を含み、この判別の
ための比較レベルは加速センサの出力レベルに基づいて
発生させ、更に上記アナログゲートの開閉は、ノック信
号の成分の如く急激にレベルが増大するノイズ成分を通
常の機械的ノイズ成分は残こして除去させるべく急激な
増大ノイズの発生時期においてのみアナログゲートを閉
じる如く設定したことにより、上述の比較レベルは加速
度センサの特に機械的ノイズレベルに対応させることを
可能にしながら、しかも急激な増大レベルのノイズ成分
だけは予め除去してノックの誤検出を防止し、以ってノ
ック信号だけを正確に選別して高精度なノック制御を可
能にし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は加
速度センサの出力の周波数特性図、第３図、第４図は第
１図の各部の動作状態を示す波形図、第５図はこの発明
の他の実施例の要部を示すブロック図である。 図において１は加速度センサ、２は周波数フィルタ、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
はスイッチング回路、１２は点火コイル、４ａは外部入
力である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、基準点火時期
   信号を発生する基準点火時期信号発生器と、上記弁別手
   段の出力に応じて上記基準点火時期信号の位相を変化さ
   せる移相手段と、この移相手段の出力に同期して点火コ
   イルの給電を断続するスイッチ手段を備え、上記弁別手
   段は、上記加速度センサの出力の通過を断続制御するア
   ナログゲ゛−トと、このアナログゲ゛−トの出力電圧レ
   ベルに基づいて比較レベル電圧を発生する手段と、上記
   アナログゲートの出力を上記比較レベル電圧と比較して
   レベル判別する手段と、上記アナログゲート開閉時期を
   決定し上記加速度センサ出力に含まれるノイズ成分のう
   ち上記比較レベル電圧に達するような大きなレベルのノ
   イズ成分が発生する所定の期間においてのみ上記アナロ
   グゲートを閉じさせるゲートタイミング制御手段を含ん
   で構成されている内燃機関の点火時期制御装置。