JPS5948308B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関においで、ノッキングが生じた時に点
火時期を自動的に遅らせで、安定な機関状態を保つこと
を目的とする内燃機関用点火装置に関するものである。

内燃機関の点火時期は機関が最適に運転される様に機関
の状態により決定する必要がある。

従来、点火時期制御装置としては、遠心式進角機構によ
り機関速度及び真空式進角機構により吸気負圧を検出し
、機関の状態を代表させて点火時期を決定するのが一般
的である。

そして、一般に機関の効率、燃費を考えると最大トルク
時の最小進角値いわゆるＭ Ｂ Ｔ （Ｍｉｎｉｍｕｍ
ａｄｖａｎｃ、ｅ ｆｏｒ Ｂｅ５ｔ Ｔｏｒｑｕｅ）
付近で点火するのが最良と知られでお・す、機関の状態
によりＭＢＴに点火時期を変える必要がある。

ところが、ある機関状態においでは点火時期を進めでい
くとノッキングが生じ、安定な機関運転を行なうことが
できない。

第１図Ａ、 ＢはＭＢＴとノッキング限界との関係を
示したものであるが、低速回転、低負荷時においてはＭ
ＢＴより以前にノッキング限界がきでいる。

又、ノッキング限界は温度、湿度等の大気条件にも影響
を受けやすく、現用の点火時期制御装置は回転速度、吸
気負圧のパラメータにより、全運転領域にお・いてノッ
キングが生じない様にＭＢＴより相当遅れ側にプログラ
ムされている。

従って、出力、燃費が機関の性能以下に押えられている
。

本発明は上記の点に鑑み、ノッキングが生じるとそれを
ノッキング検出手段、持に気筒内圧力を検出する圧力検
出器を用いて検出し、このノッキング検出手段の出力に
より点火時期のノッキングによる補正量をノッキング有
の場合は所定量遅角側に修正し、ノッキング無の場合は
所定量進角側に修正するように制御することにより、ノ
ッキングを燃焼圧力振動の形で確実に検出して精度良く
ノッキングを押さえることができ、出力、ナ然費の向上
を計ることができる内燃機関用点火装置を提供すること
を目的とするものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第２図な本発明のブロック図を示すものであり、１は４
気筒４サイクル内燃機関のクランク軸の２つの角度位置
を検出する角度位置検出装置、２は前記角度位置検出装
置１の信号によりコンデンサが充放電を開始して点火進
角度を演算する点火時期演算回路で、図示しない機関状
態検出器により検出した機関パラメータに応じてコンデ
ンサ充放電電流を変化させて機関パラメータに応じて点
火時期を決定するものである。

３は前記点火時期演算回路２の信号により点火火花を発
生ずる点火回路である。

４は内燃機関の気筒内の圧力を検出する圧力検出器、５
は前記圧力検出器の信号によりノッキングを検出するノ
ッキング検出回路である。

又、６は前記点火時期演算回路２の充電電流を制御する
充電々流制御回路である。

尚、前記角度位置検出器１、点火時期演算回路２、充電
電流制御回路６とで点火時期制御装置を構成し、圧力検
出器４、ノッキング検出回路５とによりノッキング検出
装置を構成しでいる。

次に、本発明装置の詳細回路を第３図および第４図にお
いて説明する。

まず゛、第３図に示す点火時期演算回路２にお・いて、
抵抗２−２０． ２−２１゜コンデンサ２−２２により
基準電位Ｖｒｅｆをつくり、以下に示す演算増幅器にバ
イアス抵抗を介して接続される。

そして、点火時期演算回路２は、さらにＮＯＴ回路２−
１、放電制御回路２−２、”１″レベルの信号で導通（
ＯＮ）するアナログスイッチ２−３． ２−４． ２−
９、充電抵抗２−５、放電抵抗２−６、基準電位Ｖｒｅ
ｆに接続されているバイアス抵抗２−７．１−１２、人
力抵抗２−１１．演算増幅器２−８，２ｉ３、コンデン
サ２−１０、およびＡＮＤ回路２−１４で構成されてい
る。

そして、抵抗２−５． ２−６． ２−７、コンデンサ
２−１０、お・よび演算増幅器２−８はミラー積分回路
を構成しており、入力端子が基準電位Ｖｒｅｆより低い
時コンデンサ２−１０が充電され、Ｖｒｅｆより高い時
コンデンサ２−１０が放電される。

又、抵抗２−１１． ２−１２、演算増幅器２−１３は
比較回路を構成している。

また、上記各アナログスイッチ２−３．２−４．２−９
は電界効果Ｉ・ランジスタで構成すると好適である。

尚、１０はキースイッチ、１１は電源をなすバッテリ、
Ｋｓはキースイッチ１０を介して電源１１の正極側に接
続される電源端子、ＧＮＤは電源１１の負極側に接続さ
れる接地端子である。

又、角度位置検出器１においで、１−１は外周に等間隔
で４個の突起を有するロータで４気筒内燃機関の図示せ
ぬディスＩ・リビュータ軸に固定してあって、このディ
ストリビュータ軸と共に回転するものである。

１−２．１−３はロータ１−１の円周方向に於いて所定
角度ずらせて配設した第１、第２の電磁ピックアップで
ロータ１−１の突起と対向させである。

１６．１−７は各電磁ピックアップ１−２．１−３に接
続したトランジスタ、１−４゜１−５は抵抗である。

１−８．１−９はＮＡＮＤ回路でフリップフロップ回路
を構成しており、その一方の入力はトランジスタ１−６
のコレクタに他方の入力がトランジスタ１−７のコレク
タに接続されている。

そして、ロータ１−１はクランク軸の２回転で矢印方向
に１回転し、ロータ１−１の各突起が電磁ピックアップ
１−２．１−３を横切る時にこの各電磁ピックアップ１
−２．１−３は負に落ち込む第５図ａ１．ａ２に示すご
とき信号を発生する。

従って、各電磁ピックアップ１−２゜１−３はクランク
軸の各気筒に対して角度位置Ｍ１゜Ｍ２を検出すること
になる。

そして、この各電磁ピックアップ１−２．１−３に負の
信号が発生すると各トランジスタ１−６．１−７が導通
状態となり、この各トランジスタ１−６．１−７の導通
によってＮＡＮＤ回路１−８．１９よりなるフリップフ
ロップが作動し、このフリップフロップの一方の出力端
子すには内燃機関の回転数に応じた第５図すに示す波形
が得られる。

又、点火時期演算回路２の出力ｄは点火回路３に人力さ
れている。

次に、圧力検出器４、ノッキング検出回路５、充電々流
制御回路６を第４図において説明する。

ブロック図で示す圧力検出器４は例えば圧電変換素子な
どで構成されるもので気筒内の圧力を検出する。

前記圧力検出器４の出力はノッキング検出回路５に人力
される。

ノッキング検出回路５は演算増幅器５−３、抵抗５−１
．コンデンサ５−２とから成る微分回路、抵抗５−４．
５−５、演算増幅器５−６から成る比較器；抵抗５−８
．５−１０、 ５−１２． ５−１４． ５１５、コン
デンサ５−９゜５−１１、演算増幅器５−１３から成る
帯域フィルタ；抵抗５−１６． ５ｉ７、演算増幅器５
−１８から成る比較器；立ら上：っでトリガされる単安
定回路５−７．５−１９；ＮＯＴ回路５−２０． ５−
２３． ５−２４゜Ｎ Ａ Ｎ Ｄ回路５−２１． ５
−２２より構成される。

又充電々流制御回路６は抵抗６−１． ６−２． ６−
６、アナログスイッチ６−３．６−４、コンデ゛ンサ６
−５、演算増幅器６−７より構成され、抵抗６−１の一
端は基準電位Ｖｒｅｆに接続されている。

、次に、Ｌ述しツタ詳細な実施例について機関運転状態
も含めその作動を説明才る。

角度位置検出装置１は図示しでない内燃機関のクランク
軸の回転に同門［−７で矩形パルスを発するもの−で、
その出力端子ｌ〕に第５図すに示−Ｐごと＜：Ｍ、−Ｍ
２の間％％ １ ／Ｊレベル、Ｎ１゜〜Ｍ１間％Ａ Ｏ
／／レベルの出力を発し、内燃機関の１回転当り２周間
の２パルスの出力を発生」るり、のである、−１そし７
で、角度位置検出装置１が゛１″レベルになると点火時
期演算回路２のアナログスイッチ２−３がＯＮする。

この、１−二き、ＮＯＴ回路２−１の出力が゛０″レベ
ルで・あるので゛アナロア”スイッチｌ−４がＯＦＦと
４ごり、土ノこＡ Ｎ Ｄ回路２−１４の出力信′／−
；、が゛０″ジノベルでコ〕・デンザリセッｌ−Ｊ−１
ｆＪのう”すＬ７グー人イツチ２−９がＯＦＦであるの
で充電々流制御回路６の出力にＬ１８じて基準電位Ｖｒ
ｅｆよりＭ、の時点から第５図Ｃに７ｊ々す様にコ゛＞
’−’ｊ’ンサ２−１０が充電さねでいく５−１３ニニ
の一ゴンデン・す２−ｉｏの充電により演算増幅ス：÷
２−８の出力は基準電位ＶｒｅｆよＶ）高く身るのて一
゛、比較回路の出力は第５図ｄで示すように゛’Ｏ′ｌ
−ベルニーなる。

９次（八Ｍ２の時点でパ角度位置検出装置１の出力端子
ｌ）の信号が゛’０″Ｌ−ベルになると、アナログスイ
ッチ２−３がＯＦＦ”ｔｌなり、同時に７′す［Ｉゲズ
・イツチ２−４がＯＮになるので、＝ｌンデン１；−２
〜１０は放電制御回路２−２の出力に応じた放電電流に
より第５図Ｃで示す様に放電が開始される。

尚、この時、放電制御回路２−２の出力は機関状態に対
応しで変わる様にプログラムされでいる。

そして、このコンデンサ２−１０の放電が終了した時点
で演算増幅器２−８の出力が基準電位Ｖｒｅｆより低く
なるので、比較回路の出力が第７図ｄで示すよ−）に反
転して゛１″レベルになり、ＡＮＤ回路２−１４の出力
か％％ １ ／／レベルになるので゛、ｊ′ナログスイ
ッチ２−９はＯＮになり、演算増幅器２−８の出力は第
５図Ｃに示すように基準電位Ｖｒｅｆに一定に保たれる
。

この真人時期演算ＩｎＳ回路２の出力端子ｄの信号が点
火回路３の入力となり、この信号の立上り時点で点火回
路３に点火火花が発するものである。

、又、圧力検出器４で得られた第５図ｅで示す様な圧力
波形はノッキング検出回路５の微分回路と帯域フィルタ
回路に人力される１つご二の微分回路の出力ｆは第５図
ｆに示す様に圧力波形のビーフ位置で基準電位Ｖｒｅｆ
になり、抵抗５−４．５−５の分割電位を基準電位Ｖｒ
ｅｆに等しくとると、演算増幅器５−６の出用よ圧力波
形のビー タ位置で゛’］−″レベルに立ち一トがる信
号となつ−で単安定回路５−７に人され、・その出力ｇ
は第５図ｇに不才ｌ１ｍ１ ＜圧力波形のビーフ位置よ
りτ１の幅を持つｔ林安定出力となる。

−１また、帯域フィルタはノソキ〕グによる５ ＫＨｚ
−＝１０ＫＩＩｚの周波数成分のみを通過さ）Ｊ−る様
にあらかじめ設定しでも・き、この帯域フィルタの出力
りは、第５図りに示す様にノツＡ−ジグが生じノコ時は
高周波成分が検出できノッキングが生じ・７い時はＪｌ
（準電位Ｖｒｅｆになる。

そしく、帯域−フィルタの出ｂ ｈを肚較器に入力−ｊ
゛ると抵抗５−１６． ５−１７で分割される電位以ト
一の時に演算増幅器５−１８の出力が１″し、ベルに、
看：る。

？足つで、）゛・キング゛が圭（二で出力１１に高周波
出力タブ検出する５−゛、単安定ト１１路５−１９の出
力は第５図１に示−ト様ｉ＝ノツ＃ ； ５′が士じ月
１、￥の７メγ２の幅を持つ単安定パルス刹脩生Ｐる。

、５二二Ｃ゛τ２ｉｉ単安定回路５−７の出ｆｊｒ＋よ
り大きくとっである１、そして、貼安定回路５−７．５
−１９の出力ｇ ｌ ｉをＮ Ａ Ｎ ｒ）回Ｒ８５
−２１に人力１５、その出力をさ、１０Ｔ回路５−２３
ｉ二人れると１．二つのＮＯＴ回路５−２３の出力には
第５ ［２１ｋｉＪ−示す様にノッキングが′トじた時
のみパルス幅７“１のパルスを発生−［る１１．又、出
力ｉをＮ ＯＴ回路５−２０に２人力し、その出力と出
力ｇとをＮ Ａ ＮＤ ＩＢ路５−２２に入力し、その
出力をＮＯＴ回路５−２４に入力すると、このＮＯＴ回
路５−２４の出力ｊは第５図ｊに示す様にノッキングが
生じない時のみパルス幅τ１のパルスを発生する。

次に、充電制御回路６について説明する。

ノッキングが生じでいない時にはτ１の間アナログスイ
ッチ６−３が導通状態となるので、コンデンサ６−５に
は抵抗６−１．６−２の分割電位υにより充電されてこ
のコンデンサ６−５の端子電圧はυとなり、演算増幅器
６−７で構成される電圧ホロウ回路の出力もυとなる。

これによって、充電電流制御回路６の出力ｌが一定値υ
となるので、点火時期演算回路２の積分回路の出力Ｃは
充電々流が一定となり、放電々流が機関状態によって異
なることになる為、点火時期はあらかじめプログラムさ
れた放電々流制御回路２−２の出力で決定される。

逆に、ノッキングが生じると、アナログスイッチ６−３
が遮断されアナログスイッチ６−４が導通状態となる為
、コンデンサ６−５の電荷は抵抗６−６を通じて放電さ
れ、充電々流制御回路の出力Ｉは第５図１に示す様にυ
より電位が低下する。

従って、点火時期演算回路２の積分回路のコンデンサ２
−１０の充電々流が大きくなり、点火時期は遅れ側とな
る。

しかして、点火時期が遅れ側に移動してノッキングが起
らなくなるとアナログスイッチ６−３が導通になってコ
ンデンサ６−５が再び充電され、点火時期は進み側にな
る。

以上の様にノッキングが生じれば点火時期は遅れ側に移
りノッキングが生じなくなれば再び進角側に移ることに
なり、点火時期はノッキングを避けた進み側に制御され
る。

尚、上述した実施例において、ノッキング検出による遅
角制御を点火時期演算回路２の充電制御で行なった力へ
放電制御で行なってもさしつがえない。

また、上述した実施例においては、コンデンサ２−１０
の充放電によって点火時期を演算するアナログ式の点火
時期演算回路を用いたが、デジタル式等の他の方式の点
火時期演算回路を用いてもよい。

又、」二連した実施例では点火時期制御を電子的に行な
ったが、機械式で行なってもよい。

この際ノッキングが生じた時はモータ、ソレノイド等で
ポイントをずらして点火時期を遅らせる様にすれば良い
。

以上述べたように本発明装置においては、内燃機関の気
筒内圧力を圧力検出器により検出し、この気筒内圧力に
ノッキングによる高周波成分が含まれているか否かに応
じて点火時期のノッキングによる補正量を遅角側または
進角側に修正するようにしているので、ノッキングを精
度良く確実に検出できると共に、きめ細かくノッキング
を制御できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関状態におけるＭＢＴとノッキング限界との
関係を示す特性図、第２図は本発明装置の一実施例を示
すブロック図、第３図及び第４図は第２図図示の本発明
装置の詳細回路の一実施例を示す電気結線図、第５図は
本発明装置の原理的作動説明に供するタイムチャー１・
である。 １、 ２． ６・・・・・・点火時期制御装置を構成す
る角度位置検出装置、点火時期演算回路、充電電流制御
回路、４，５・・・・・・ノッキング検出装置を構成す
る圧力検出器、ノッキング検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の気筒内圧力自体を検出する圧力検出器と
   、この圧力検出器により検出した圧力波形にノッキング
   による高周波成分が含まれでいるとノッキング検出出力
   を発生するノッキング検出手段と、このノッキング検出
   手段の出力より、機関状態に応じて定まる点火時期のノ
   ッキングによる補正量をノッキングが生じでいる場合は
   所定量遅角側に修正し、ノッキングが生じていない場合
   は所定量進角側に修正する点火時期補正量演算手段とを
   備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。 ２ 前記ノッキング検出手段は、爆発行程における気筒
   内圧力の最大値付近においてノッキングの有無を判定す
   る期間を設定するサンプリング手段を備えることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用点火装置
   。