JPS605786B2 - 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
旧Ｔ（ＭｉｎｉｍｕｍａｄｖａｎｃｅｆｏｒＢｅｓｔＴ
ｏｒｑ肥）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、従来装置されてきた点火時期制御装置は
機械式が多く、製品のばらつきや経年変化に対して点火
進角特性が安定しない。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、ノッ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、
ある条件のもとで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
点火造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適合させることができる。

機関の運転が定常あるいは緩やかな加減速等においては
機関の運転条件に急峻な変動がないため／ッキング制御
を安定に行なうことができるが、急激な加速時には空燃
比や点火時期が急に大きく変動するため極めてノッキン
グが発生し易く、そのノッキング強度も非常に大きなも
のになるため通常の制御ではノッキングを素早く抑制す
ることは困難である。この発明は、機関のノック信号に
応じて点火時期を制御する装置において、急激な加速時
にノッキング制御の遅角量を増量することにより素早く
ノッキングを抑制することを目的としたものである。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので同図において
、１は機関に取り付けられ、機関に発生する振動加速度
を検出する加速度センサ、２は加速度センサ１の出力信
号の中からノック信号以外のノイズ成分を抑圧するフィ
ル夕で特定周波数以外の信号の通過を阻止する周波数フ
ィル夕や、所定のタイミングで信号の通過を阻止するゲ
−トフィル夕等から構成されている。

３はノッキング時以外の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、４はフィル夕２の出
力電圧とノイズレベル検出器３の出力電圧とを比較し、
ノック検出パルスを発生する比較器「 ５は比較器４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、６は機関の吸気マニホールド圧力を
検出することによって作動する検出スイッチ、７はスイ
ッチ６の短絡時より一定時間積分器５の充電時定数を短
かくする加速補償回路で、上記検出スイッチ６と該加速
補償回路７とによって、該検出スイッチ６が作動してか
ら一定時間中は機関が加速状態にあると検出判定する機
能を有している。

８は積分回路の出力電圧に応じて基準の点火信号の位相
を遅角変位させる移相器、９はあらかじめ設定した点火
進角特性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て基準点火
信号を得て、同時に点火コイル１２の通電の開路角制御
を行なう波形整形回路でこの出力は上記移相器８により
位相遅角される。

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、第３図、第４図は第１図と同一符号部分の動作
波形を示すもので、第２図は機関のノッキングが発生し
ていないモードを、第３図はノッキングが発生している
モードを、第４図は急激な加速時に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より発生する回転信号は波形整形回
路１川こよって所望の閉路角をもつ開閉パルスに波形整
形され、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、その通電電流遮断
時に発生する点火コスル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加速度センサーの出力信号に
は第２図ａで示すように機械的ノイズや点火時期Ｆに信
号伝達路に乗るイグニッションノィズが発生する。これ
らのノイズはフィル夕２により抑圧され、フィル夕２の
出力信号は第２図ｂのイのようになる。一方、ノイズレ
ベル検出器３はフィル夕２の出力信号のピーク値変化に
応動し、この場合、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には応動し得る特性をもち、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２図ｂの口参照）。従って、第２図ｂに示すようにフ
ィル夕２の出力信号の平均的なピ−ク値よりノイズレベ
ル検出器３の出力が大きいため、これらを比較する比較
器４の出力は第２図ｃのように何も出力されず、結局ノ
イズ信号は全て除去される。

それ故、積分器５の出力電圧は第２図ｄのように零のま
まで移相器６による移相角（入出力の位相差）も零とな
る。従って、点火コイル１２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、点火
時期は基準点火位置となる。また、ノッキングが発生し
た場合、加速度センサ１の出力には第３図ａのように点
火時期Ｆよりある時間遅れた付近でノック信号が含まれ
、フィル夕２を通過後の信号は第３図ｂのイのように機
械的ノイズにノック信号が大きく童畳したものになる。

このフィル夕２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３の出力電圧のレ
ベルがノック信号に対して応答が遅れる。その結果、比
較器４の２つの入力は第３図ｂの如くなるので比較器４
の出力には第３図ｃのようにパルスが発生する。積分器
５がそのパルスを積分し、第３図ｄのように積分電圧を
発生する。そして、移相器８が積分器５の出力電圧に応
じて波形整形回路１０の信号（第３図ｅ）を遅れ側に移
相するため、移相器８の出力位相は第３図ｆの如く波形
整形回路１０の基準点火信号の位相よりも遅れる。スイ
ッチング回路１１はこの遅れ位相の出力で駆動され、そ
の結果、点火時期が遅れ、ノッキングの発生が抑圧され
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、機関が定常運転にある場合、その制御点はノッ
キングの発生によって生じる比較器４の出力パルスによ
って決まる積分器５の充放電電圧の平衡した遅角点にお
ちつく。しかし、急激な加速時においては、機関の空燃
比や点火時期等の諸条件が不安定な状態にあるため極め
てノッキングが発生し易く、定常運転における遅角制御
では少々点火時期を遅らせても第３図のようなノッキン
グ状態を続け、即座にノッキングを抑制することはでき
ない、そこで、このような場合には、吸気マニホールド
の圧力を検出して、低圧から所定の圧力を越えた時、ま
たは圧力上昇率が所定の値を越えた時、スイッチ６が作
動して機関が加速状態に入ったことを検出し、この作動
時から加速補償回路１０は一定時間中機関が加速状態に
あると判定しこの判定された加速期閑中積分器５の充電
時定数短縮制御することにより第４図ｄのようにノッキ
ンングが起こった場合急速充電によって積分器５の出力
電圧が急上昇し、その結果第４図ｆのように点火時期が
大幅に遅れることによってノッキングを即座に抑制する
ことができる。第６図は上記比較器４、積分器５、スイ
ッチ６、加速補償回路７の一回路例である。

図においた、５−１はコンデンサ、５−２，５−３，５
−４は抵抗、５一５，５一６はダイオード、６−１は吸
気マニホールド‘こ接続された圧力検出器、６一２は圧
力検出器６−１に接続されたスイッチ「７−１，７一２
は抵抗、７一３はダイオード、７−４はコンデンサ、７
−５は排他論理動作をするゲート、７一６は叢論理動作
をするゲートである。また、第６図は第５図中と同一符
号部分の動作波形を示す。いま、吸気マニホールド圧力
が低い機関の通常運転の場合、圧力検出器６一１により
、スイッチ６−２は短絡状態にある。それ故、スイッチ
６の出力（第６図ｇ）はしベルになり、コンデンサ７一
４はダイオード７一３を介して短絡しているため、ゲー
ト７−５の出力（第６図ｈ）は低レベル状態にあり、ゲ
ート７−６の出力は低レベルのままになる。この時、比
較器４の出力にノック検出パルス（第６図ｃ）が発生す
れば積分器５のコンデンサ５一１は第６図ｄのように抵
抗５−３のみによって充電される。また、機関の加速に
より吸気マニホールド圧力が所定の圧力を越えた時、圧
力検出器６一１により、スイッチ６−２が開放され機関
が加速状態に入ったことを検出する。そうすると、スイ
ッチ６の出力（第６図ｇ）は高レベルとなり、ゲート７
一５の出力（第６図ｈ）はコンデンサ７−４が所定値に
充電されるまで高レベル状態を続け機関が加速状態にあ
ると判定する。この期間中に比較器４の出力にノック検
出パルス（第６図ｃ）が発生すればゲート７一６の出力
が第６図ｉのようになり、積分器５のコンデンサ６−１
は第６図ｄのように抵抗５−３、抵抗５−４によって急
速充電される。従って、移相器８の遅角量を増量し、急
激に発生したノッキングを即座に抑圧することができる
。なお、上記実施例では吸気マニホールド圧力の検出に
より加速補償回路を作動させたが、スロットル開度の検
出により加速補償回路を作動させることによっても可能
である。

また、その検出方法も吸気マニホールド圧力またはスロ
ットル開度の所定の値でスイッチ６を開閉する方法の他
に、吸気マニホールド圧力の時間当りの上昇率またはス
ロットル開度の時間当りの開度率を検出して所定の上昇
率または開度率においてスイッチ６を開閉することもで
きる。この発明は以上説明したとおり、機関のノッキン
グを検出し、そのノック信号に応じて点火時期を遅角し
てノッキングを制御し、さらに、ノッキングが激しい急
加速時等には上記ノッキング制御の遅角量を増量するこ
とにより突発的なノッキングを素早く抑制することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２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図は第１図の要部の具体例を示す回路図
、第６図ま第５図の各部の動作状態を示す波形図である
。 図において１は加速度センサ、２はフィル夕、３はノズ
ルレベル検出器、４は比較器、５は積分器、６はスイッ
チ、７は加速補償回路、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は点火コイルである。 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のノツキング状態を検出するノツキング検
   出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、上記ノツキング検出手段の出力に応じて上記
   基準点火時期信号の位相を遅角制御する移相手段と、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
   るスイツチ手段と、機関加速状態を検出判別し、この判
   別出力により機関加速時に遅角量を増量する加速補償手
   段とを備えて構成されている内燃機関の点火時期制御装
   置。 ２ 加速補償手段は機関の吸気マニホールド圧力または
   スロツトル開度を検出して作動するスイツチと、このス
   イツチの作動から所定期間を決定する手段とによつて機
   関の加速状態を検出判別するよう構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火
   時期制御装置。