JPS5999067A - ノツク制御システム - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、内燃機関の電気点火システムに用いられるデ
ィストリビュータ、特にノック１ｌｆｌＪ　（ｉｔｌシ
ステムを有する内燃機関のディストリビーータに関する
。

〔従来技術〕

省エネルギー面からみたエンジンの高性能化やスーパー
チャージャー装備の一般化などに伴ない、ガソリンエン
ジン、特に目動車用カッリンエンジンにおいてはノッキ
ング発生条件に近い限界点近切での制御された運転が要
求されるようになり、そのためノッキング（以下、単に
ノックという）の確夫な制＠１が不可欠の機能として注
目されるようになってきた。

そして、現在、このノックのｆｉｔｌＪ御のためのシス
テムとして一般に採用されているのは、ノック発生に伴
なってエンジンに発生する特有な振動を検出し、点火時
期を遅らせることによりノックをその発生の初期段階で
抑圧するようにしたものであり、このようなシステムを
以下、ノック制御システムという。

このノック制御システムにおいては、上記したところか
らも明らかなように、エンジンの振動を検知し、それを
電気的な信号に変換するためのトランスデユーサ、いわ
ゆるノックセンサと、このノックセンサで取出した電気
信号を適当に処理し、エンジンにノックが発生したとき
の信号、いわゆるノック信号を発生させるための（ｉ号
処理回路とが必要になる。

第１図はノック制御システムを備えた点火システムの一
例を示したもので、ノックセンサ１．ノック制御回路２
１点火制御装置（イグナイタ）３からなり、点火コイル
４に対する電流供給を制御するようになっている。

ノックセンサ１は加速度検出器の一種で、圧電型、電磁
型などの種類があるが、第２図に圧電型の一例を示す。

この第２図において、１０はセンサの本体、１１は取付
ネジ部、１２は圧電素子、１３は重り、１４は締付ネジ
、１５はリード線、１６は端子部である。圧電素子１２
はチタン岐バリウム磁器などでリング円板状に作られ、
その上面と下面に電極が形成されている。そして、適畠
な金属などで作られているリング状の重り１３と重ねら
れてネジ１４で締付けられている。リード線１５は圧電
素子１２の上面電極を端子部１６に接続する働きをする
。

こうして作られたノックセンサ１は、その取付ネジ部１
１でエンジンブロックの所定の位置に設けられている雌
ネジ孔に強固に取付けられる。

したがって、エンジンが振動してノックセンサ１に縦方
向の加速度が加えられると、重り１３の動きにより圧電
素子１２に加えられている圧力が袈化し、端子部１６か
らエンジンブロックの振動を表わす電気信号が取出せる
ことになる。

ノック制御回路２はノックセンサ１からの信号を処理し
てノック信号■。を発生するもので、フィルタ加により
ノックセンサ１の出力からノック特有の振動周波数帯域
の信号だけを弁別、強調して取出し、一方ではそれを増
幅器２１で所定のレベルにまで増幅して信号ＳＩＧを得
、これを比較器２４の比較入力に供給すると共に、他方
ではそれを半波整流器ｎと増幅器るで平均化した信号Ｂ
ＧＬを得、これを比較器Ｕの基準入力に供給し、信号Ｓ
ＩＧのレベルが信号ＨＧＬより犬となったときだけ比較
器列から出力が現われるようにする。そして、ノック電
圧変換回路５は比較器２４が出力を発生すると、エンジ
ンにノックが発生したものと判断し、ノック信号Ｖ。を
上昇させるように動作する。

したがって、このノック制御回路における信号８ＧＩ、
ＢＧＬとノック信号■。とは第３図（イ）、（ロ）に示
すようになる。

イグナイタ３はエンジンのクランク基準位置検出用のピ
ックアップコイル３０と一体構成された、いわゆるビル
トインタイブと呼ばれるもので、点火時期をノック信号
■ｏに応じて所定の点火時期から遅延させるだめの遅延
信号を発生する位相制御回路（リタード回路という）３
１と、増幅器３２．それに点火コイル４に対する電流供
給を制御するパワートランジスタ３３．さらに、パワー
トランジスタ３３０通電時間が所定以上長くならないよ
うに制御するための飽和時間検出回路３４などから構成
されている。そして、リタード回路３１は、定電流充電
回路と定電流放電回路により充放７托されるコンデンサ
を含み、該コンデンサの充電から放電に切換わるタイミ
ングをピックアップコイ／Ｉ／３ｏからの信号■ｐｕに
よって制御すると共に、定電流光電回路による充を電流
値をノック信号Ｖ。にょって制御するようにし、このコ
ンデンサの放電時における端子電圧が所定値、例えばゼ
ロになったとき点火信号を発生するようになっている。

この結果、リタード回路３１に含まれているコンデンサ
の端子電圧■θとピックアップコイル３０による検出信
号Ｖｐｕ、それに点火コイ四・４の２次電圧■２は第３
図の（ハ）、に）、（ホ）に示すようになり、点火タイ
ミングはノック信号■。の大きさに応じて１．！Ｉ［定
の点火タイミングからそれぞれθ０．θ８．θ２で示ス
ように遅角されることになる。

したがって、このようなノック制御システムをｆｉ工た
点火システムによれは、エンジンにノックが発生すると
点火タイミングが直に遅らされ、そのタイミングの遅れ
はノックが継続して−する［川、順次大きくなってゆく
ように動作するため、ノックを効果的に抑圧することが
でき、エンジンＪ）高性能化やスーパーチャージャー化
を有効におし進めることができる。

なお、以上の例では、イグナイタ３としてピックアップ
コイル３０と一体化されたビルトインタイブのものを示
したが、ピックアップコイルの回路と別に構成したイグ
ナイタも周矢口であるσ）はいうまでもない。

ところで、このようなノック制”システムで（工、上記
したようにノックセンサと、それによる（ｍ号を処理す
るためのノック制御回路ユニットとを必送とする。

そして、従来の自動車用エンジンなどでに工、ノックセ
ンサはエンジンブロックに直接取付け、ノック制御回路
ユニットはエンジンルーム内の適当な場所に取付けるよ
うにしていた。

このため、従来のノック制御システムでは、エンジンの
組立に際して、これらのノックセンサやノック制御回路
ユニットのための取付工程やそれらの間での配線工程が
必要になる上、これらを取付けるための余分なスペース
が必要になるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、組立
時における取付工程や配線工程が少くて済み、余分なス
ペースを必要とすることも少くて済むようにしたノック
制御システムを容易に提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、ノックセンサ及び
その信号処理回路ユニットの少くとも一方をディストリ
ビュータに取付けるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕゛ 以下、本発明によるノック制御システムの実施例を図面
について説明する。

第４図，第５図は本発明において使用するディス）　Ｉ
Ｊピユータの一実施例で、第４図はキャップを外した状
態で示した上面図，第５図は側断面図であり、これらの
図において、４０はディストリビュータの本体、４１は
ディストリビュータのキャップ、４２は本体４０と一体
になった取付固定用のベース部、４３はイグナイタユニ
ット、４４はノック制御回路ユニット（以下、ノックＣ
／Ｌｌという）、４５は端子部、４６は取付ネジである
。

ノックＣ　／　Ｕ　４４の詳細は第６図，第７図，第８
図に示したとおりで、４４１，　　４４２は取付ネジ用
の孔、４４３は端子部、４４４はカバーである。

このディストリビュータは、本体４０にイグナイタ用の
リラクタ，高電圧分配用のロータ、遠心ガバナ、真空進
角装置などを備え、フルトランジスタ方式などと呼ばれ
ているイグナイタユニット４３を有する一般的なディス
トリビュータで、ベース部４２によってエンジンブロッ
クに取付けられるようになっている。さらに本体４０に
は外部の電源と点火コイルに対する端子部４０１のほか
にノックＣ／Ｕ４４に対する端子部４０２が設けである
。

イグナイタユニット４３には通常の端子のほかにノック
Ｃ／Ｕ４４との接続のための端子４３１，　４３２。

４３３が設けられており、端子部４０２を介して接続が
行なわれるようになっている。

ノックＣ　／　Ｕ　４４はモールド成形により作られ、
内部にＩＣ化されたノック制御回路２（第１図）を収容
し、ノックセンサ１に対する端子部４５と、イグナイタ
ユニット４３に対する端子部４４３，それに取付ネジ用
の孔４４１，　　４４２とが設けられ、モールドカバー
４４４を有している。

そして、このノックＣ　／　Ｕ　４４は益本のネジ４６
（１本は図に表われていない）でディストリビュータの
本体４０に取付けられ、端子部４４３が端子部４０２に
挿入結合されることによりイグナイタユニット４３との
間の接続が行なわれるようになっている。なお、この実
施例でノックＣ／Ｕ４４とイグナイタユニット４３との
間に３個の端子４３１，　　４３２。

４３３が用いられているのは、電源用とノック信号ｖｏ
用のほかに、点火タイミングを表わす信号がイグナイタ
ユニット４３からノックＣ／　Ｕ　４４に送られている
からで、これは第１図では省略したが、ノックセンサ１
からの信号はかなり微小レベルの信号であり、一方、点
火に伴なうノイズはかなりのレベルに達しており、その
ため点火タイミングでは信号をマスクして点火ノイズが
取込まれないようにし、ノックセンサ１かもの信号を確
実に検出するようにしているためであり、このために点
火タイミングを表わす信号がノックＣ／Ｕ４４で必要に
１よるからである。

したがって、この実施例によれば、ディストリビュータ
をエンジンブロックに取付けるだけで、ノック制御シス
テムのノックＣ／Ｕの取付は自動的に完了され、かつ、
ノックＣ／Ｕとイグナイタユニットとの間の配線も不要
であり、ノックセンサの取付と、それからノックＣ／Ｕ
に到る間の配線を行なうだけでノック制御システムの装
備が済むことになり、エンジン組立工程を簡略化するこ
とができる。

次に、第９図、第１０図は本発明の他の一実施例で、イ
グナイタユニット４３の中にノックＣ／Ｕも一体化した
もので、図において、５０は１．　Ｃユニットで、第１
１図に詳細に示すように、シールド板と熱拡散板を兼ね
た銅などの金属板５０１の両面にセラミックＩＣ基板５
０２．　５０３を設け、さらにパワートランジスタ３３
を設けたものであり、ＩＣ基板５０２とパワートランジ
スタ３３とはワイヤボンデング５０４で接続されるよう
になっている。なお、その他の部分はディストリビュー
タの仕様などによる違いがあるだけで第４図、第５図で
示した実施例と同じである。

金属板５０１の一方の面に取付けであるセラミックＩＣ
基板５０２には、例えば第１図に示したイグナイタ２の
リタード回路３１と増幅器３２、それに飽和時間検出回
路あなどが形成されており、他方の面に取付けであるセ
ラミックＩＣ基板５０３には例えば第１図におけろノッ
クｆｉｉ制御回路２が形成されている。なお、金属板５
０１の一方の面に設けであるパワートランジスタ３３は
第１図におけるイグナイタ３に含まれているパワートラ
ンジスタ３３と同じものを指すのはいうまでもない。

したがって、この実施例によれば、ディストリビュータ
の組立に際して、その本体４ｏの中にイグナイタユニッ
ト４３を取付けた時点でノックＣ／Ｕの取付と、ノック
Ｃ／Ｕとイグナイタ回路との間の配線も同時に完了した
ことになり、ベース部４２によってディストリビュータ
本体をエンジンブロックに取付けるだけでノックＣ／Ｕ
の取付と、配線を自動的に完了させることができる。

そして、この実施例によれば、第４図、第５図の実施例
におけるノックＣ／　Ｕ　４４を本体４ｏに取付る作業
は不要になり、かつ端子部＋ｓ’ｔ’ｉｏ２．それに端
子４３１．　４３２．　４３３．それにこれらの間での
配線なども不要になり、大きなコストダウンと、構成要
素の減少に伴なう信頼性の増加を得ることができる。

第１２図は本発明のさらに別の一実施例で、６０はノッ
クセンサ、６１は圧電素子、６２は重り、６３は取付ネ
ジ、６４は凹部、６５はリード線、６６はノックＣ／Ｕ
、６７はＩＣ基板、６８は端子部、６９はシールド板、
　７０ハ点火コイル、７１はカーボンチップ、７２ハロ
ータ、７３は高圧端子、７４はエンジンブロック。

７５は取付ボルトである。

ノックセンサ６０は第２図で説明した周知のノックセン
サと同様な圧電形のものであるが、第２図におけるもの
のように本体１０に組込まれたユニットとして作られた
ものではなく、ディストリビュータ本体４００ベース部
４１の内部上面に形成されている凹部６４の中に、リン
グ円板状の圧電素子６１と重り６２とを取付ネジ６３で
直接取付けて構成されている。なお、この凹部６４の中
には、ノックセンサ組立後、防湿のためのゲル状充填材
を注入するようにしてもよい。

ノックＣ／　Ｕ　６６はノックセンサ６０の近傍で、同
じくベース部４２の内側上面に設けられ、そのＩＣ基板
６７がベース部４２上面に平行に接するようにして取付
けられている。そして、このノックＣ／Ｕ６６はノック
センサ６０とは短かいリード線６５を介して接続され、
さらに外部の電源などとの間の接続は端子部６８を介し
て行なわれるようになっている。

シールド板６９はディストリビーータの内部を上下にほ
ぼ２分するようにして設けられ、これによりノックセン
サ６０．ノックＣ／　Ｕ　６６などが設けられているデ
ィストリビュータ内の下側部分を、シールド状態に保つ
働きをする。

点火コイル７０は外鉄形変圧器と同様な磁路を備えた、
いわゆる閉磁路形のもので、ディストリビュータのキャ
ップ４１の上部にモールド成形により一体化され、その
高圧出力はカーボンチップ７１に直接接続されるように
なっており、ロータ７２から高圧端子７３に分配される
ようになっている。なお、このように、点火コイルを一
体化したディストリビュータは公知である。

こうしてノックセンサ６０やノックＣ／　Ｕ　６６が組
込まれたディストリビュータは、取付ボルト７５により
、そのベース部４２が直接、エンジンブロック７４に接
するようにしてエンジンに取付けられる。

したがって、エンジンに発生する振動は、エンジンブロ
ック７４からディストリビュータのベース部４２にほと
んどそのまま伝達され、ノックセンサ６０により検出さ
れるようになり、エンジンにノックを生じると、それに
よる電気信号を含んだ信号出力がノックセンサ６０がら
発生され、ノックＣ／Ｕ　６６から出力されたノック信
号が端子部６８から得られることになり、ノック制御を
行なうことができる。なお、この第１２図の実施例は、
点火系の制御をマイクロコンピュータなどによりディジ
タル的に制御する方式のエンジンに適用した場合につい
てのもので、そのため、ノック信号をディストリビュー
タの外部に取出すようになっているが、第９図及びＨ＋
　ｔｏ図の実施例の如くイグナイタとノックＣ／ＩＪと
を共にディストリビュータに内蔵させるようにしてもよ
く、この場合にはノックＣ／Ｕ　６６からのノック１５
号はディストリビュータの内部で直接点火時間の制御に
用いられ、外部に取出す必要はない。また、この第１２
図には示してな〜・が、イグナイタを用いた、いわゆる
アナログ方式の点火システム用として実施する場合には
、遠心ガバナ、真空進角装置などの装備を必要に応じて
設けたものとなるのはいうまでもない。

この第１２図に示す実施例によれば、ディストリビュー
タにノック制御システムが全て内蔵されているため、エ
ンジンの組立に際してエンジンブロックにディストリビ
ュータを取付けるだけでノック制御システムの装着が済
み、他にノック制御システムの装備に必要な作業は伺ら
必要としないから、コスト面、スペース面で大幅に改善
が得られる。

また、ノックセンサ６０とノックＣ／　Ｕ　６６が、そ
れらの間を結ぶリード線６５も含め、ディストリビュー
タの本体４０とシールド板６９によるほぼ完全なシール
ド状態におかれるため、ノックセンサ６０の出力にノイ
ズが混入する虞れがほとんどなく、さらにリード線６５
が極めて短かくて済み、しかもそれにシールド線などを
用いる必輩がないため、ノックセンサ６０によるノック
振動を表わす信号のレベル変動やＳ／Ｎ低下がほとんど
なく、検出動作を充分確実に行なうことができる。

さらに、ノックセンサ６０を第２図に示すようなユニッ
ト構成する必要がなく、圧電素子６１と重り６２の組付
けだけのものとすることができるから、さらにローコス
ト化が可能になる。

また、この実施例では、点火コイル内蔵形となっている
ため、ディストリビーータの取付だけでノック制御シス
テムを含む点火システムのほとんどを完了させることが
でき、エンジン組立工程の大幅な簡略化とスペースの減
少とを得ることができ、これはアナログ点火方式の場合
特に著しい。

加えて、この実施例ではノックＣ／　Ｕ　６６のＩＣ基
板６７かもベース部４２への熱伝纒が良好になり、大き
な放熱効果が期待できるため、ＩＣ基板６７の温反上昇
を抑えることができ、高い信頼性を得ることができる。

さらに、この実施例では、ノックセンサ６０からの出力
信号はノックＣ／Ｕ６６に供給され、そのままでは外部
に取出す必要がないため、端子部６８に貫通コンデンサ
型の端子導電部を設けることが可能であり、これによれ
ば外部からのノイズ、電波障害などによりノック制御シ
ステムの動作が乱されるのを完壁に防止することができ
る。

ところで、従来のノック制御システム及び第４図ないし
第１０図で示した実施例では、エンジンブロックに対す
るノックセンサの数句は位置はかなり自由に定めること
ができ、各シリンダからのノックによる振動が、それぞ
れのシリンダ間でほぼ同じ強さでノックセンサに伝達さ
れるような位置にノックセンサを取付けることが可能で
ある。しかして、この第１２図の実施例では、ノックセ
ンサの取付位置がディストリビュータの取付位置によっ
て規定されてしまうため、場合によっては、各シリンダ
ごとのノック振動の検出に最善な位置に必ずしもノック
センサが位置されな（なってしまうことも考えられる。

しかしながら、エンジンブロックと各シリンダとはほと
んどの場合、一体化されているため、よほどのことがな
い限りエンジンブロックのどの位置にノックセンサを設
けても実用上問題になる程の差は生じないことが多く、
また、必要なら各シリンダでの点火時期近傍ごとにノッ
クセンサからの信号処理を変えるようにしてやればよく
、このような信号処理は、特にマイクロコンピュータを
用いたエンジン制御システムでは極めて容易で、コスト
アップもほとんど伴なわないから、これにより第１２図
に示した実施例の有効性が減殺される處れはない。

なお、この第１２図の実施例で、ノックセンサ６０だけ
を残し、ノックＣ／　Ｕ　６６は外部に取付けるように
してもよく、また、ノックセンサ６００代りに第２図で
示したようなユニット化されたノックセンサを数句げる
ようにしてもよいのはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ティストリビー
ータの取付けによってノック制御システムのエンジンに
対する装着の一部又はほとんど全てを完了させることが
できるから、従来技術の欠点を除き、エンジン組立に要
するコストやエンジン取付けに必要なスペースが少なく
て済み、しかも動作が確実で信頼性が高く、構成機器の
大きなコストダウンが可能なノック制御システムを容易
に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はイック制御システムの一例を示すブロック図、
第２図は圧電式ノックセンサの一例を示す断面図、第３
図は動作説明用の波形図、第４図は本発明によるノック
制御システムの一実施例によるディストリビュータのキ
ャップを除いた上面図、第５図は同じく側断面図、第６
図はノック制御回路ユニットの一実施例を示す正面図、
第７図はその側面図、第８図は同じく端子部の後面図、
第９図は同じく本発明におけるディストリビ−タの他の
一実施例をキャップを除いて示した上面図、第１０図は
同じくその側断面図、第１１図はＩＣユニットの一実施
例を示す側面図、＠ｇ　１２図は同じく本発明における
ディストリビュータの他の一実施例を示す断面図である
。 ４０・・・・・・ディストリビュータの本体、４１・・
・・・・キャップ、４２・・・・・・ベース部、４３・
・・・・・イグナイタユニット、４４・・・・・・ノッ
ク制御回路ユニッ）（Ｃ／Ｕ）。 ６０・・・・・・ノックセンサ、６１・・・・・・圧電
素子、６２・・・・・・重り、６３・・・・・・取付ネ
ジ、６４・・・・・・凹部、６５・・・・・・　リード
線、６６・・・・・・ノックＣ／Ｕ、６７・・・・・・
ＩＣ基板、６８・・・・・・端子部、６９・・・・・・
シールド板、７０・・・・・・点火コイル。 第１図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図　　　　　第８図 ４４４　　　４４ 第９図 第１Ｏ図 第１１図 第１２１！ｌ 藉 第１頁の続き ０発　明　者　藤原博志 勝田市大字高場２５２０番地株式会 社日立製作所佐和工場内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　筐体の一部に固定用ベース部を備え、該固定用ベ
   ース部によりエンジンブロックに取付ける方式のディス
   トリビュータにおいて、エンジンの振動を検出して電気
   信号に変換するためのトランスデユーサ及び該トランス
   デユーサからの信号にカーづいてノック発生を表わす信
   号を出力するための信号処理回路ユニットの少くとも一
   方を上記ディストリビーータの筐体の一部に取付けたこ
   とを特徴とするノック制御システム。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記トランスデユ
   ーサ及び信号処理回路ユニットの少くとも一方が、上記
   固定用ベース部の内側に取付けられていることを％徴と
   するノック制御システム。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、上記信
   号処理回路ユニットが点火制御回路ユニットと一体に構
   成されていることを％９．とするノック制御システム。 ４、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかにお
   いて、上記ディストリビュータが点火コイルを一体化し
   たディストリビュータであることを特徴とするノック制
   御システム。