JPS60159341A - ロ−タリ−エンジン用点火時期制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はノッキングを抑制するロータリーエンジン用
点火時期制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

近年、車両の排気ガス対策の弊害として招いた該車両の
機関出力の低下および燃費の悪化を改善するため１点火
時期のより進角側への設定を可能にしてノンキング抑制
する点火時期制御装置の開発が活発に行なわｎているが
、ロータリーエンジンにｉ＆適な点火時期制御装置は極
めて困難であった。

〔発明の概要〕

この発明は上記の工うな従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、ロータリーエンジン忙加速度セン
サ？１１−内設して、ノイズ信号取分を除去し、ノッキ
ング周波数の特性に合致する点火時期制御？可能とする
周波数フィルタを設け、史に上記周波数フィルタ？ロー
タリーエンジンのツクキング周波数１〜５ＫＨｚ　の成
分を中心に選択して効率乞向上させ、またノッキング周
波数を検出する加速度セ／すのロータハウジング周囲へ
の取付は位置と取付は方向とを最適位置に設置して検出
特性？向上させたロータリーエンジン用点火時期信号装
置？提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下この発明の一実施例な図に基づき説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す基本グロック図であ
る。１ず構成を説明すると、１はロータリーエンジン本
体を形成するロータハウジング、２は上記ロータハウジ
ング１円に設けらｎた燃焼室での爆発力に従い回転運動
なするロータ、３は上記ロータ２の回転運動と協同して
機関外に伝動して出力するための回転軸である。４およ
び５に前記ロータハウジング１に挿入し各々の放電々極
が位置するよう挿設さｔｌ、た点火１ラグである。６は
上記点火プラグ４，５と磁気的に及び電気系統を介して
接続さｎ０機関の回転に同期して回転し、磁性体によシ
形成された円状のＳＧロータであり。

Ｔ框上記ＳＧロータ６の外周に間隔をおいて突設された
凸形状の突起である。８および９に上記突起Ｔと磁気的
な関係を待ち、前記ＳＧロークロが回転し、上記突起Ｔ
が接近しＬ時、磁気的影響を受けて角度θの相差角を有
する回転信号を出力するピックアップコイルである。１
０および１１は上記ビックアンプコイル８，９からの回
転信号を人力し、波形整形および閉路率制御した点火パ
ルスを名々出力する波形整形回路である。１２は上記波
形整形回路１０の出方の点火パルスを移相制御し、後記
のノックセンサ２１がら遅角制御信号乞受ける移相器で
ある。１３は上記移相器１２からの点火パルスを増幅し
℃後記の点火コイル１５を駆動するスイッチング回路で
ある。１４は前記波形整形回路１１からの点火パルスな
増幅し後記のｐ火コイル１６を駆動するスイッチング回
路であり、１５および１６はスイッチング回路１３゜１
４からの通電電流によって制御され１点火プラグ４，５
へ点火電圧を発生する点火コイルである。

２０は上記点火プラグ４，５が挿設さｎているハウジン
グ１内の外側位置へ該点火プラグ４．５と同様に挿設さ
れ、ハウジング１円の機械信号、燃焼信号を検出し、出
力する加速度センナでおる。

２１は上記加速度センサ２０の出力信号にょクックキン
グ信号を選別して検出し、遅角制御信号を前記移相器１
２へ出力するノンキング検出器である。

久に本発明の詳細な説明する。１ず、第１図および第２
図によシ基本的な点火動作を説明する。

機関の回転が始すると、ロータ２の回転によシＳＧロー
タ６が同期して回転し、上記ＳＧローｐ６に突出する突
起Ｔがビックアンプコイル８．９に周期的に離接する。

この離接動作に基づき、上記ピックアップコイル８，９
と電気的に接続されている磁束回路（図示せず）の磁束
が急変し、該ピックアップコイル８および９には回転信
号が磁石式発電機の原理に基づき発生する。上記回転信
号の波形な表わしたものが第２図タイムチャートの波形
Ａと波形Ｂであり、第１図に示すＡとＢに対応する。ま
た上記ピックアップコイ／Ｉ／８とビックアンプコイル
９の２系統の回転信号は第２図中θで表わすように、角
度θの相差角をもって発生し。

波形整形回路ｔｏ、ｉｉに入力さｎて波形整形および閉
路率制御がなされると共に点火パルスとして第２図Ｃ，
Ｆに示すごとく変換されて出力する。

上記波形整形回路１０の出力Ｃは移相器１２を介してス
イッチング回路１３に点火パルス（第２図Ｅ）として入
力後に増幅さｎ、第２図Ｇに示すような点火パルスの波
形を出力し１点火コイル１５を制御する。上記点火コイ
ル１５は上記スイッチング回路１３からの通電電流の遮
断によって点火電圧な出力側へ発生し、該点火電圧に上
記点火コイル１５に接続さｎている点火プラグ４に導か
れ。

該点火プラグ４の放電々極において火花を発生する。前
記移相器１２１Ｃおいてノンキング検出器２１から入力
する遅角制御電圧（第２図り参照）は零のため、移相器
１２における点火パルスの移相に零である。従って、上
記移相器１２の出力の点火パルスに波形整形回路１０か
らの入力と同位相であシ、またスイッチング回路１３韮
びに点火プラグ１５を中継し９点火プラグ４の放電々極
で発生する点火火花の発生時期も同様に上記点火パルス
の位相と同位相である。

一刀、ａ記波形整形回路１１から出力する点火パルス（
第２図Ｆに示すパルス）はスイッチング回路１４に入力
したのち増幅さｎ１点点火パルスフの通電々流を制御す
る。上記点火コイ＃１６はその通電々流（第２因Ｈｋ示
す点火パルスフが遮断さｆＬ７を時点火電圧を出力側に
発生し、該点火コ仁１Ｂに接続された点火プラグ５の放
電々極から点火火花を発生させる。上記点火プラグ５お
よび前記点火プラグ４にロータ２の回転角度上において
異なる位置に配置され、また該点火プラグ４゜５の放電
々極から発生する点火火花の名発生時期（点火時期〕は
互いに角度θの相差角をもって時期設定がなされると共
に点火プラグ５よりも点火プラグ４が発生する点火火花
の刀が進角側に設定さｎている。

上記点火プラグ４，５が挿設配置さｎているロータハウ
ジング１の他方には加速度センサ２０が同様に挿設さｎ
ておシ、該加速度センサ２０は通常上記ｐ−メタハウジ
ング１内構成さ牡る機構部品の作動によって発生する機
械信号や燃焼、爆発により発生する燃焼信号を検出して
出力する。特に、上記ノンキング検出器２１は機関にノ
ッキングが発生した場合、上記機械信号や燃ｍ＜ｗ号に
重畳して上記ノッキングに伴なって発生するノッキング
信号のみを選択的に検出し、該ノッキング信号の大きさ
に応じた遅角制御電圧Ｖｋ（第３１ＢＤ）な出力する。

また、ノッキング検出器２１からの出力により、移相器
１２は波形整形回路１０からの点火パルス（第３図Ｃ）
ｌｆｔ、該ノッキング検出器２１からの遅角制御電圧Ｖ
ｋ（第３図Ｄ）に比例した角度α（第３図）だけ遅角側
に移相し０点火パルス（第３図Ｅ）ｔスイッチング回路
１３に出力する。上記スイッチング回路１３を経た点火
パルスは点火コイＡ／１５への通電を断続するが。

その断続における通断時期は遅角側に角度αだけ移相差
のずｎた角度位置となり、従って点火プラグ４で発生す
る点火火花も同様に遅角側に角度αだけ移相差のずｆ′
した角度位置となる。以上のようにして１機関に発生の
ノンキングが抑制さｎる。

なお、上記実施例はノンキング検出器２１に周波数フィ
ルタが内股さｎていない場合を示したが。

本発明の第２の実施例として、上記ノンキング検出器２
１に周波数フィルタを内設した場合な第４図に基づいて
説明する。

１ず構成を説明すると、第４図の図中１〜１６に第１図
と同様の構成ｇ！素を示す。第４図において、２０はロ
ータハウジング１に挿設されノンキング信号を検出し、
出力する加速度センサであり。

２２に上記加速度センサ２０に接続さ扛、この出力信号
のうちノッキングに対して感度の商い周波数の信号成分
な通過させる周波数フィルタである。

２３は上記周波数フィルタ２２の出力信号？入力し、こ
のうちノック検出に対して妨害波となるノイズを遮断す
るアナログゲートであり、２４に妨害ノイズの発生時期
に対応して上記アナログゲート２３．　Ｋ開閉な指示す
るゲートタイミング制御器である。２５はアナログゲー
ト２３からの出力電圧？：受け、ノンキング時以外の機
関の機械的振動ノイズのレベルを検出するノイズレベル
検出器である。２６は上記アナログゲート２３の出力電
圧と上記ノイズレベル検出器２５の出力電圧な受けて負
出力電圧？比較し、ノック検出器（ルス馨発生して後記
する積分器２７へ該ノック検出）（ルスン出力する比較
器である。２Ｔは上記比較器２６の出力パルスを積分し
、ノッキング検出器に応じた積、分電出欠発生し、該積
分電圧を移相器１２へ出力する積分器である。２８．２
９は移相器１２の出力’Ｊ７ｔは波形整形回路１１の出
力に夫々同期してアナログゲート２３の開閉を指示する
目的でパルスを発生し、この各出力がゲートタイミング
制御器２４に入力されるパルス発生回路である。２１は
第４図の図中上記構成要素で示す周波数フィルタ２２か
らパルス発生回路２９１での糸で構成されるノッキング
検出器である。

本発明の他の実施例であるノンキング検出器２１に周波
数フィルタ２２乞内設した場合は上記の構成からなるも
のであり、１ず第５図について説明する。

第５図は加速度センサ２ｏの出刃信号の周波数特性？示
し０曲線５Ａはノンキングのない場合。

曲線５Ｂｔｌノツキングが発生した場合を示す。この加
速度センサ２０の出力信号にはノック信号（ノッキング
に伴い発生される信号］１機関の機械的ノイズおよび信
号伝運経路に乗る各種ノイズ成分１例えばイグニッショ
ンノイズ等が含ｔ　ｎル。

第５図の曲線５Ａ、５Ｂ’ａ−比較すると、ノック信号
には特有の周波数特性のあることが解る。その分布は機
関の違いや加速度センサ２０の取付位置の違いによシ差
はあるが、いずｎにしろノンキングの有無によって明確
な周波数分布の違いがある。

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ｌＣよって他の周波数成分のノイズ乞抑制し、ノ
ック信号を効率良く検出することができる。又１．第６
，７図にノンキング検出器２１内のも部の動作波形を示
し、第６図にノンキングが発生していないモード馨、第
７図はノンキングが発生しているモードを示す。

仄に動作を説明する。

今、Ｍ関のノンキングか発生していない場合にはノンキ
ングによる機関撮動は発生しないが、他の機械面振動に
より加速度センサ２０の出力信号忙は第６図（Ｊ）で示
すように機械的ノイズや点火時期Ｓに信号伝送路に乗る
イグニッションノイズが発生する。このイＨ号は周波数
フィルタ２２馨通過することによって第６１四のように
機械的ノイズ成分が相当抑制さ扛るが、イグニッション
ノイズ取分は強力なため周波数フィルタ２２を通過後も
大きなレベルで出力さｎることがある。この１１ではイ
グニッションノイズ？ノック信号と１紹してし１つため
、アナログゲート２３に移相器１２の出力あるいは波形
整形回路１１の出力に裏ってトリガされるパルス発生回
路２８．２９の名々の出力パルスを合成するゲートタイ
ミング制御器２４の出力（第６図（Ｌ、ｌ）によって点
火時期からある期間そのゲートｖ閉じ、イグニッション
ノイズヲ遮断する・このためアナログゲート２３の出力
には第６図帖のイに示すようにレベルの低い機械的ノイ
ズのみが残る。−刀、ノイズレベル検出器２５はアナロ
グゲート２３の出力信号のピーク値変化に応動じ、この
場合１通常の機械的ノイズのピーク値による比較的緩や
かな変化Ｖｃ［応動し得る特性馨持ち１機械的ノイズの
ピーク１１より着干高い＠流電圧な発生する。該直流電
圧を第６図−の口に示す。このようにアナログゲート２
３の出刃信号の平均的なピーク値よりノイズレベル検出
器２５の出力の万が大きいため０両省を比較する比較器
２６の出力１ｃは第６図（へ）に示すように例も出力さ
れず、結局ノイズ信号は全て除去される。従って。

積分器２Ｔの出力電圧も第６図（２）のように零であり
、移相器１２による移相角（入出力の位相差）も零とな
る。このため、移相器１２の出力忙工り躯動さｎるスイ
ッチング回路１３の開閉位相、即ち点火コイル１５の通
電の断続位相は波形整形回路１０の出力の基準点火信号
と同位相となり１点火時期は基準点火位置となる。

又、ノンキングが発生した場合、加速度センサ２０の出
力Ｖｃは第７図（Ｊ）に示すように点火時期よりおる時
間遅れた付近でノック信号が含’Ｆｔｔ、又この出力の
周波数成分に第５図の曲線５Ｂとなり。

周波数フィルタ２２およびアナログゲート２３ケ通過後
の信号は第７図Ｍのイに示すように機械的ノイズにノッ
ク信号が大きく恵費したものになる。

このアナログゲート２３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５ノイズレベル検出器２５の出
力電圧のレベルがノック信号に対して応答が遅ｎる。こ
の結果、比較器２６の入力に夫々第７図−の４２口とな
るので比較器２６の出力には第７図（へ）に示すように
パルスが発生する。

積分器２７はこのパルスを積分し、第７図（２）に示す
ように積分電圧を発生する。移相器１２はこの積分電圧
の大きさに応Ｃて第７図８に示す波形整形回路１０の出
カ借号、即ち基準点火時期信号を時間的に遅ｎ側に移相
するため、第７図（ト）に示す移相器１２の出力信号の
位相は基準点火信号の位相よりも遅れ、この信号によっ
てスイッチング回路１３は駆動される。このため１点火
時期が遅ｎてノッキングが抑制さｎ’ＩＣ状態になる。

このように第６，７図に示した動作状態か繰返されて最
適の点火時期制御が行ゎｎる。

ところで、加速度センナ２０の出力信号の周波数分布は
第５図に示したように機関のノンキングの有無に応じて
差があり、特定周波数に集中してノンキング信号（機関
のノンキング発生に伴い検出さｎる信号）が大きく１Ａ
ｌｒＬる（この特定周波数ケノッキング周波数というＪ
ｏ 機関がロータリーエンジンの場合ノンキング周波数はエ
ンジン回転数、負荷条件によらずｔｌは一足で１〜５Ｋ
Ｈｚ　であることを発明者は実験により確認した。他の
レシプロエンジンの場合ノンキング周波数はロータリー
エンジンよりも高い約６〜１０ＫＨｚに分布している。

こｆ’Ｌは排気量的０．５〜ａ　ｔ、％８数２〜６のエ
ンジンについていえる事を発明者に実験により確認した
。このことはロータリーエンジンの場合に周波数フィル
タの中心周波数ｔレシプロエンジンの場合エリも低い値
に設定できるということのみでなく１周波数フィルタを
アクティブフィルタにより構成する場合に使用する５１
′ｌ＃増幅器、あるいはコンデンサに低周波用のものを
使用でき、入手性及び価格の点で有利になり、設計、製
造が容易になるという利点がある。−刀レシプロエンシ
ンの場合の６〜１０　ＫＨｚの周波数フィルタを構成す
る場合には、使用する部品の周波数特性は高周波用？必
要とし１価格が尚くなる。

仄に第３の実施例として、前！１６加速度七ンサをイン
ターメディエイトハウジング（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔ
ｅＨｏｕｓｉｎｇ）に取付けた場合につき第８図に基づ
いて説明する。１ず構成？説明すると、第８図の図中１
〜１６および２１〜２ｇは第４図と同様の構成要素な示
す。第８図において、５０は前記ロータハウジング１の
平面な外周側から挟着したインターメディエイトハウジ
ングである。２０は上記インターメディエイトハウジン
グに挿設し、取付は方向を回転軸３の回転平面に平行な
方向の振動を検出するように配設さｎた加速度センサで
ある。

ここで本発明者が実際のロータリーエンジンにお、いて
、ツクキング周波数の検出感度の最も良い位置および方
向ｌＩｔ実験で確認したところ、インターメディエイト
ハウジング５０位置での感度が蝦も優れていた。また上
記最高感度位置における検出器［は、ロータハウジング
１および図示しないサイドハウジングでの位置の場合よ
りも優れていることも確認できた。上記インターメチイ
エイトハウジング５０における加速度センナ２０の取付
は方向に、実際のエンジンでのテストの結果回転軸３の
回転平面と同一の平行方向に取り付けて平行方向の振動
を検出する刀が優れていることも同時に判明した＠ 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によｎはロータリーエンジン用
点火時期制御装置に設けられた加速センサで、ノンキン
グ信号を検出し、ノンキング検出器で該ノンキング信号
に基づき遅角制御電圧Ｙ発生させ、該遅角制御電圧によ
シ点火パルスな移相する移相器を付設したので、ロータ
リーエンジンのノッキングが正確に抑制さｎ、最適な点
火時期制御を行なうことが可能となり、皿内の機関出力
の向上および燃費が改善さｎｆＣロータリーエンジン用
点火時期制御ｉｌｌ装置が得らｎるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による基本ブロック図、第２
図は基本的な点火動作を示す、上記第１図／？！１部の
動作波形図、第３図は遅角制御時の、前記第１図＠部の
動作波形図、第４図は本発明の第２の実施例を示す基本
グ四クク図、第５図は上記第４図の加速度センサ２０の
出力信号の周波数特性を示す特性図、第６図は前記第４
図のノンキングが発生していないモードにおける第４図
名部の動作波形図、第７図は前記第４図のノンキングが
発生しているモードにおける第４図名部の動作波形図、
第８図は本発明の第３の実施例を示す基本ブロック図で
ある。 １・・・ロータハウジング、２・・・ロータ、３・・・
回転軸、４・・・点火プラグ、５・・・点火プラグ、６
・・・ＳＧロロー、７・・・突起、８．９・・・ピンク
アンプコイル。 １０．１１・・・波形整形回路、１２・・・移相器、１
３゜１４・・・スイッチング回路、１５．１６・・・点
火コイル、２０・・・加速度センサ、２１・・・ノッキ
ング検出器、２２・・・周波数フィルタ、５０・・・イ
ンターメディエイトハウジング。 なお１図中同一符号に同一部分、又は相等部分な示す。 特許出願人　三菱電微株式会社 く　の　ＱＯＬＬＩＬ　Φ　工 （Ｊ） （Ｌ） （Ｅ） ＣＦ） 第６図　１７゜ →時間　→峰団 手続補正書（自発） １、事件の表示　特願昭５９−０１４７８１号２、発明
の名称 ロータリーエンジン用点火時期制御装置３、補正をする
者 名　称　（６０１）三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 ４、代　理　人　郵便番号　１０５ 住　所　東京都港区西新橋１丁目４番１０号５、補正の
対象 ６、補正の内容 （１］別紙の通り特許請求の範囲を補正する。 （２）　明細書をつぎのとおり訂正する。 ７、添付Ｗ類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載し７ｔ、ｉｌＦ面　１通
以上 補正後の特許請求の範囲 （１）ロータリーエンジンの振動加速度を検出する加速
度センサと、上記加速度センナからの出力のうちノイズ
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、上記ロータリーエンジンの運転状態に対応して基
準点火時期信号を発生する基準点火時期信号発生手段と
、前記弁別手段の出力に応じて上記基準点火時期信号の
位相を変位させる移相手段と、上記移相手段の出力に対
応して点火コイルの給電を断続するスイッチ手段とを偏
えて成るロータリーエンジン用点火時期制御装置。 （２１加速度センサ、またはノッキング信号の弁別手段
として所定の周波数成分の信号が選択可能な周波ｌ！フ
ィルタを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。 １３１周波数フィルタは１〜５ＫＩ（ｚの成分を中心に
選択する工うｋしたことを特徴とする特許ｓｗＸの範囲
第２項記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。 ＋４１加速度センサがインターフディエイトハウジング
に取付けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。 （６）ロータリーエンジンの回転軸と平行する振動成分
を検出とする位置および方向に加速度センナを取付けた
ことを特徴とする特許請Ｘの範囲第１項１７ｔは第４項
記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１０−タリーエンジンの撮動加速度を検出する加速
   度センサと、上記ｍ速度センサからの出力のうちノイズ
   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、上記弁別手段に対応して基準点火時期信号を発生
   する基準点火時期信号発生手段と、前記弁別手段の出力
   に応じて上記基準点火時期信号の位相を変位させる移相
   手段と、上記移相手段の出力に対応して点火コイルの給
   電を断続するスイッチ手段とを備えて成るロータリーエ
   ンジン用点火時期制御装置。 ＋２１加速度センサ、またはノンキング信号の弁別手段
   として所定の周波数成分の信号が選択可能な周波ｌＸフ
   ィルタを備えたことな特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。 ｔａ＋周波数フィルタは１〜５ＫＨｚの成分な中心に選
   択するようにしたことな特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。 （４］加速度センナがインターメデイエイトノ）ウジン
   グに取付けられたこと？ｌ？特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。 １５＋ロータリーエンジンの回転軸と平行する振動成分
   な検出とする位置および方向に加速度センサを取付Ｖ′
   Ｊたこと′ｌｔ特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第４項記載のロータリーエンジン用点火時期制御装置。