JPS6048630B2 - ノツク制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に係り特に内
燃機関のノッキングを検出して制御を行うノック制御装
置に関する。

エンジンのノッキングはピストンや排気弁を溶損し、
甚しい場合にはエンジンの破壊をもひき起す危険な現象
である。

このため、従来の点火装置ではノッキングの発生する
点火時期からある程度の余裕を取つて点火時期を遅れ側
に設定する点火時期制御方法によりノッキングによる重
大なトラブルの発生を回避していた。

しかしこの場合、十分なエンジン出力が。得られない問
題がある。 この問題を解決するため、ノッキングを検
出すると一定量エンジンの点火時期を遅延させ、ノッキ
ングが生じていない状態で点火時期を進角し、点火時期
を最適にフィードバック制御することが行なわれている
。

制御精度を向上するために急加速時に点火時期の遅角量
を大きくするもの（特開昭５５−１５６２６吟公報）や
エンジン回転速度に応じて遅角量や進角量を大きくする
もの（特開昭５５−１４８９６６号公報）が考えられて
いる。 ノッキング現象はエンジンの回出力時であるエ
ンジン燃焼室の高温的に生じやすい等の理由から中高速
回転時の点火時期制御が重要視されている。

上記公知例特開昭５５−１４８９６６号公報て中高速時
に遅角量や進角量を大きくする点も上記理由に関係して
いると思われる。 しかし発明者らの検討によると低速
時、すなわちアイドル回転速度およびそれより少し高い
状態ではエンジンの総出力それ自身が非常に少く、運転
性に与える影響も大きい。つまりノックが発生するとエ
ンジン出力が低下し、少い出力がさらに低下し、エンジ
ンの低回転速度よりの立上りを大きく遅らせる原因とな
る。これは運転性向上の大きな障害となる。 さらにこ
のノッキングによる出力低下は運転者にアクセルを大き
く踏み込ませることとなり、さらにノッキングを連続さ
せる原因となる。

従つてノッキングを連続させないことが必要であり、さ
らにノッキングが収まつたときにはエンジン出力の立上
りを大きくすることが必要である。本発明の目的は、低
速回転域におけるノッキングに対する応答性の良好なノ
ック制御装置を提供することにある。

本発明は、エンジン回転数が所定回転数より低いことを
検出する回転検出手段を設け、該手段からの出力がある
低速回転域の場合のノッキング発生時のエンジン点火時
期の遅延量とノッキング制御後の進角量を通常走行時に
比して大きくすることによりエンジンの低速回転時に生
じるノツキンＪグに対する応答性を良くしようというも
のである。

以上の特徴により低速度におけるノック発生の連続を防
止でき、さらにその後のエンジン出力の立上りを大きく
できる。

これによりエンジン出力の立上りを向上し運転性が向上
する。以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。

第１図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、エンジンの異常振動より第２図Ａに示す如
きノッキングをノッキングセンサ１で検出する。

ノッキングセンサ１にはバンドパスフィルタ（Ｂ．Ｐ．
Ｆ）２を介して■几設定回路３と信号増幅回路４が接続
される。このバンドパスフィルタ２はノッキングセンサ
１からの振動信号からノッキングの周波数帯の振動のみ
を弁別して出力する。ＢＧＬ設定回路３はノッキング信
号以外のバックグランドノイズを平均化してノッキング
信号を検出するための第２図Ｂ（７）ａに示す如き基準
電．圧を設定するためのものである。信号増幅回路４は
バンドパスフィルタ２からの出力をそのまま増幅し、ノ
ッキング信号を第２図Ｂのｂに示す如く処理し易い電圧
にする。このＢＧＬ設定回路３と信号増幅回路４には比
．較器５が接続されている。

この比較器５は第２図Ｂ（７）ａに示されるＢＧＬ設定
回路３からの出力信号と第２図Ｂ（７）ｂに示される信
号増幅回路４の出力信号とを比較し、第２図Ｃ（７）ｃ
に示す矩形波を出力する。この比較器５には、ノック信
号出力回・路２０の抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ８に接続されてい
る。一方、点火タイミングを検出するイグニシヨンタイ
ミング回路６には、イグニシヨンタイミング回路６から
のイグニシヨンタイミングを計数してエンジン回転数が
所定回転数を超えているか否かを検出する回転検出回路
７が接続されている。この回転検出回路７は、所定回転
数を下回るとＨｉｇｈレベルの信号を出力する機能を有
している。この回転検出回路７には、ノック信号出力回
路２０のトランジスタＴＯのベースが接続されている。
このトランジスタＴＯのコレクタには、抵抗ＲＯと抵抗
Ｒ５と抵抗Ｒｌ４がそれぞれ接続されエミッタは接地さ
れる。

この抵抗ＲＯの他端には抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ１
ｌとツェナダイオードＺＤＩのカソードが接続されてい
る。抵抗Ｒ１の他端にはトランジスタＴ１のベースとト
ランジスタＴ５のコレクタが接続されている。抵抗Ｒ４
の他端には抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３と抵抗Ｒｌ３がそれぞれ
接続されている。この抵抗Ｒ２の他端にはトランジスタ
Ｔ１のコレクタが接続されており、このトランジスタＴ
１のエミッタは基準電圧源Ｖｒｅｆに接続されている。
抵抗Ｒ３の他端は基準電圧源Ｖｒｅｆに接続されており
、抵抗Ｒｌ３の他端はオペアンプ０ＰＩの負入力端子に
接続されている。抵抗Ｒ１ｌの他端にはキースイッチ９
が接続されている。抵抗Ｒｌ４の他端にはトランジスタ
Ｔ５のベースが接続されている。このトランジスタＴ５
のエミッタは接地されており、コレクタにはトランジス
タＴ１のベースが接続されている。一方、抵抗Ｒ５の他
端にはトランジスタＴ２のベースが接続されており、こ
のトランジスタＴ２のエミッタは接地されている。

このトランジスタＴ２のコレクタには抵抗Ｒ６とトラン
ジスタＴ３のベースが接続されている。抵抗Ｒ６の他端
には、抵抗Ｒ７と、抵抗Ｒ８と、抵抗Ｒ９とが接続され
ている。また、トランジスタＴ３のコレクタには抵抗Ｒ
７が、またエミッタは接地されている。抵抗Ｒ８の他端
にはトランジスタＴ４のベースが接続されており、この
トランジスタＴ４のエミッタは接地されている。このト
ランジスタＴ４のコレクタは、抵抗Ｒ９を介してオペア
ンプ０Ｐ１の負入力端子に接続されている。オペアンプ
０ＰＩの出力端子にはコンデンサＣ２とコンデンサＣ１
の直列回路を介してオペアンプ０ＰＩの負入力端子が、
またクランプ回路８を介してオペアンプ０Ｐ１の負入力
端子がそれぞれ接続されている。

オペアンプ０ＰＩの出力端子は、抵抗Ｒｌ２を介してイ
グナイタ１０に、またコンデンサＣ３を介してアースに
それぞれ接続されている。

なお、ツェナダイオードＺＤＩのアノードは接地されて
いる。前記トランジスタＴＯ，Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４
，Ｔ５と、抵抗ＲＯ，Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，
Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，ＲＩＯ，Ｒｌ３，Ｒｌ４と、
コンデンサＣｌ，Ｃ２と、オペアンプ０ＰＩと、基準電
圧源Ｖｒｅｆと、クランプ回路８とによつてノック信号
出力回路２０が構成されている。

なお、ノッキングの大きさに無関係なノック信号出力を
得る場合には、第１図点線で示す比較器５からの出力を
ノック信号処理回路１１を介して第２図Ｄ（７）ｆに示
す如く波形整形した後ノック信号出力回路２０に入力す
れば良い。

この構成で、低速回転域では回転検出回路７に接続され
ているトランジスタＴＯのベース電位はＨｉｇｈである
からトランジスタＴＯはオン状態にある。

したがつて、トランジスタＴＯがオンすると、トランジ
スタＴＯのコレクタにそのベースが接続されているトラ
ンジスタＴ５のベース電位はレＷレベルとなる。この結
果トランジスタＴ５はオフ状態となる。このトランジス
タＴ５がオフとなるとトランジスタＴ１のベース電位は
Ｈｉｇｈとなり、トランジスタＴ１はオン状態となる。
また、トランジスタＴＯがオン状態になることによりト
ランジスタＴ２のベース電位がＩＪ）Ｗとなりトランジ
スタＴ２はオフ状態となる。したがつて、トランジスタ
ＴＯがオン、すなわわち低速回転域の状態になるとトラ
ンジスタＴ２とトランジスタＴ５の両方が同時にオフ状
態となる。このトランジスタＴ２のオフ状態によつてト
ランジスタＴ３とトランジスタＴ４は比較器５又はノッ
ク信号処理回路１１からのＨｉｇｈの信号によつてオン
状態になる。一方、定電圧源、基準電圧源Ｖｒｅｆの間
には、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４が直列に接続されており、抵
ノ抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の分割点に、抵抗Ｒｌ３が接続さ
れており、抵抗Ｒｌ３の他端にオペアンプ０Ｐ１の負入
力端子が接続されていており、このオペアンプ０ＰＩの
負入力端子と、オペアンプ０ＰＩの出力端子間にはコン
デンサＣ１とコンデンサＣ２の直列回路が接続されてお
り、このオペアンプ０ＰＩの正入力端子は基準電圧源■
Ｅｆに接続されているから、全体としては定電流積分回
路が構成されている。従つて抵抗Ｒｌ３からは、定電流
ｉ１が常にオペアンプ０ＰＩの負入力端子に向かつて流
れ込み、その電流はコンデンサＣｌ，Ｃ２へそのまま流
れるからオペアンプ０ＰＩの出力が、常に一定の割合で
下降する回路構成となつている。ここで前述のトランジ
スタＴ１がオンしている場合には、このトランジスタＴ
１のコレクタと前記抵抗Ｒ３，Ｒ４の分割点との間に接
続された抵抗Ｒ２によつて抵抗Ｒ３，Ｒ４の分割点電圧
が下げられるため、定電流値ｉｌが小さくなり、オペア
ンプ０ＰＩの出力の下降割合は小さくなる。前述のよう
に切換回転速度以下でなおかつ負圧スイッチ出力がＨｉ
ｇｈのときにのみトランジスタＴ１がオフしているから
オペアンプ０ＰＩの出力の下降割合は、低速回転域で急
加速したときのみ大きくなる。一方、オペアンプ０ＰＩ
の負入力端子と、トランジスタＴ３，Ｔ４のコレクタ間
には、各々抵抗Ｒ７，Ｒ９が接続されており、トランジ
スタＴ３，Ｔ４のベースに、各々接続された抵抗Ｒ６と
抵抗Ｒ７は、ノック信号出力回路２０の入力としてノッ
ク信号処理回路１１、または、比較器５に接続されてい
る。

またトランジスタＴ３のベースには前記トランジスタＴ
２のコレクタが接続されているから、トランジスタＴ２
がオフのとき、つまり低速回転域でかつ急加速の場合、
トランジスタＴ３は、トランジスタＴ２と同様にノック
信号処理回路１１または比較器５の出力に応じてオン，
オフ動作を行ない、中高速回転域ではトランジスタＴ２
がオンしてトランジスタＴ３のベースが常にレＷレベル
となるためトランジスタＴ４のみがスイッチング動作を
行なう。ここで、抵抗Ｒ７および抵抗Ｒ９は抵抗Ｒｌ３
より充分小さく設定しているから、トランジスタＴ３お
よびトランジスタＴ４がオンしている場合すなわち低速
回転域にはオペアンプ０ＰＩの負入力端子へ常に流れ込
んでいる電流ｉｌよりも、負入力端子からトランジスタ
Ｔ３、トランジスタＴ４を介して流れる電流Ｉ２の方が
大きくなり、前記積分回路の出力は定速度で急上昇する
。

したがつて、低速回転域では点火時期の遅延量が大きく
なる。これに対し中高速回転域ではトランジスタＴ３が
非動作状態となるから電流Ｉ２の値は小さくなり上昇速
度は小さくなる。したがつて、中高速回転域では点火時
期の遅延量は低速回転域ほど大きくない。したがつて、
オペアンプ０ＰＩからの出力は、比較器５からの直接抵
抗Ｒ６，Ｒ８に第２図Ｃのｃに示されるノッキング信号
が入力される場合のｄに示す出力電圧波形に、また低速
回転域では第 ノ２図Ｃ（７）ｅに示す出力電圧波形に
なる。

また、比較器５から出力される第２図Ｃ（７）ｃに示さ
れるノッキング信号をノック信号処理回路１１において
波形整形して第２図Ｄ（７）ｆに示す信号を抵抗Ｒ６，
Ｒ８に供給する場合のオペアンプ０Ｐ１の出力は、中高
速回転域ては第２図Ｄ（７）ｇに示す出力電圧波形に、
低速回転域ては第２図Ｄのｈに示す出力電圧波形になる
。このオペアンプ０ＰＩからの出力によつて第２図Ｅに
示すイグニシヨンタイミング信号が決定され、このイグ
ニシヨンタイミング信号によつて第２図Ｆに示す点火コ
イル信号が遅延される。

なおオペアンプ０ＰＩ出力とリタード角すなわちイグナ
イタの点火時期の遅延量との間には第３図のような関係
を有しているため、オペアンプ０ＰＩの出力の上昇割合
が大きい場合は、１回のノック当りの遅延量が大となる
。従つてノックの発生が連続することがない。エンジン
の低速回転時は総エンジン出力が少ないのでノックの発
生を１回で確実に防止することが運転性向上にとつて必
要である。上記の通り、この問題を解決できる。また、
低速回転域ではノック発生以外のときのオペアンプ０Ｐ
Ｉ出力電圧の下降量も大きい。

すなわち進角量が大きいため、ノック発生が収まると点
火時期の進角が急激となり、エンジン出力の立上りが向
上できる。上述の通り、例えばアイドル運転状態より車
が発進したとき、ノッキングを確実に防止できるように
フィードバック制御できるとともに、ノッキングが収ま
つた後、急速な進角が可能となり、車の発進時の出力の
立上りが改善される。

なお、オペアンプ０ＰＩの出力部には、イグナイタ１０
の遅延特性を良好にする目的で、オペアンプ０ＰＩの出
力電圧を一定範囲内に抑えるクランプ回路が付加してあ
る。

以上説明したように、本発明によれば、低速回転域にお
けるノッキングに対する応答性を良好にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は第１図
図示実施例の動作波形図、第３図はノック制御装置の出
力と点火時期の遅延量との関係を示す図である。 １ ・・・ノッキングセンサ、５・・・比較器、７・・
・回転検出回路、１１・・・ノック信号処理回路、２０
・・・ノック信号出力回路、ＴＯ，Ｔｌ，Ｔ２，Ｔ３，
Ｔ４，Ｔ５・・・トランジスタ、０ＰＩ・・・オペアン
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンのノッキングを検出してノッキング信号を
   出力するノッキング検出手段と、該ノッキング検出手段
   から出力されるノッキング信号毎に一定量エンジンの点
   火時期を遅延する遅延手段とを備えたノック制御装置に
   おいて、エンジン回転数が所定回転数より低いときに信
   号を出力する第１の手段と、該第１の手段からの出力が
   あるときに上記ノッキング信号が発生したときには上記
   遅延手段によつて遅延される量とノッキング信号の出力
   後進角し始める進角量を通常走行時に比して大きくする
   第２の手段を設けたことを特徴とするノック制御装置。