JPS6127586B2

JPS6127586B2 -

Info

Publication number: JPS6127586B2
Application number: JP54049576A
Authority: JP
Inventors: Terumi Daimon; Noboru Sugiura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1986-06-26
Also published as: JPS55139972A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、機関の振動を電気信号に変換して、
機関のノツク状態を検出し、点火時期を制御する
点火時期制御方式に係り、特に、ノツク状態を検
出する装置の改良に関する。機関のノツク状態を検出する方法は、２つに大
別される。１つは、シリンダー内圧を監視する方
法であり、もう１つは機関の振動を監視する方法
である。この機関の振動を監補する方法は例えば
特開昭54−25334号公報や特開昭52−87537号公報
などに開示されている。前者は、比較的容易に検出できる特長はあるが
コストの高いセンサが各気筒毎に必要となり、点
火制御機器の製品化に対し不利である。後者は、
機関の高速回転時に機関そのものの振動が大きく
なりノツク信号を検出し難くなる欠点をもつが、
センサは１つで済むため、コスト的に前者に比べ
て有利である。従来、機関の振動を電気信号に置
換してノツク信号を検出するものにおいては、ノ
ツク信号特有の周波数帯域をもつバンドパスフイ
ルター（以下BPFと略す）を通過させた後、この
信号を積分して波形成形してからある基準信号と
比較して、ノツク状態を検出する方法をとつてい
たが、ノツク信号の周波数帯域は8kHzと比較的
高周波のため、微小なノツク信号は、なまつてし
まい検出されにくい欠点があつた。本発明では、上記のような欠点をなくすため、
BPFの信号をそのまま比較器に入れて、ノツク信
号以外のノイズ信号のレベルと比較して得られた
出力を電圧に変換する方式とした。これによつて
比較的、微小なレベルのノツク信号も検出できる
構成となると共に、ノツクの強度に応じた点火制
御が可能になつた。本発明では、以上述べたノツク信号により、機
関のノツクしていることを検出して、機関の燃焼
開始時期、即ち点火栓の点火時期を最も運転効率
の良い点に合わせるべく制御することを目的とし
ている。本発明の実施例では、以上述べたノツク信号を
検出して点火栓の点火時期を制御するため下記の
方式をとつている。即ち、第８図Ａの如く基準点火時期を機関のイ
ンテークマニホールド負圧および、回転速度の２
者により定めて、その時期が機関のノツク領域に
常々入つているようにする。その基準点火時期に
対して、ノツクの出方に応じて点火時期を遅延す
る回路を付加する。点火時期を遅延させたままで
は最適制御が行なえないので或る時定数をもつ
て、遅延量を徐々に小さくする、従つて点火時期
を基準の位置に戻す回路を付加するという構成で
ある。内燃機関の振動波形を分析すると、機関がノツ
クしているとき、ある周波数帯域のみでその振巾
が大きくなることは、既知の事実である。エンジン振動を電気信号に置換して、上記ノツ
ク信号特有の周波数帯域だけを通過させるバンド
パスフイルタを通した後の信号波形を観測すると
第５図Ｂのようになる。一方第５図Ａの波形は、
コイルの一次電流を示す。一次電流が遮断される
ことにより、コイル二次側に高電圧が発生し、点
火栓に飛火する。以下一次電流遮断のタイミング
を基準として時間を追つて信号波形を観ていく。
遮断からａ点までに現われる振動波は、点火栓の
火花ノイズをバンドパスフイルタが拾つたもので
ある。ａ点からｂ点までは、機関の振動に含まれ
る、バンドパスフイルタを通過可能な周波数帯域
の周動波形である。ｂ点からｃ点の波は、機関の
ノツク時に現われるノツク信号である。ｃ点以降
の波は、ａ点からｂ点までの波と同様のものであ
る。本発明はこの観測波形をもとになされたもの
である。第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
り、第２図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。以下、第１図，第２図によつて説明を行な
う。第１図は、第２図の回路の概略を示しており、
エンジンの振動を電気信号に置換するノツクセン
サ、ノツクセンサからの電気信号のうち、ノツク
信号特有の周波数帯域のみを通過させるバンドパ
スフイルタ、（以下バンドパスフイルタをBPFと
略す）バンドパスフイルタ通過後の振動波形を増
巾する増巾器、バンドパスフイルタ通過後の振動
波形に重畳される。ノツク信号以外の振動波形＝
第５図Ｂの時間ａ〜ｂ点までの波（以後この振動
波形をバツクグランドノイズ＝BGUと略す）の
レベルをつかむためのサンプルホールド回路、サ
ンプルホールドされたBGNと、機関振動を比較
してノツク信号を検出する比較器、サンプルホー
ルドされた電圧と、機関振動を比較するときに、
ノイズマージンをもたせるための減衰器、比較器
によつて検出されたノツク信号を電圧に変換する
ノツク量→電圧変換器、ノツク信号検出に際して
障害となる火花ノイズの出ている時間と、サンプ
ルホールドしている時間の振動波形をマスクする
ためのノイズマスク時間発生器、サンプルホール
ドするタイミングを与えるためのサンプリング時
間発生器、機関の高速運転時に、BGNが大きく
なつてノツク信号との見分けがつかなくなつたと
きに、遅れ角度を一定にするための、エンジン回
転数検出回路と、高速運転時電圧制御回路、遅れ
角度の最高値と最低値とを制限するための最高電
圧制限回路および最低電圧制限回路からなるノツ
ク検出部Ａと、機関の回転に同期して基準点火時
期信号を発生する基準点火時期信号発生器、前記
ノツク量→電圧変換器の電圧に対応して基準点火
時期からある角度遅延した点火時期信号を発生す
る遅延信号発生器、基準点火時期信号と遅延信号
とにより点火コイルの一次電流を制御する、点火
制御回路、点火制御回路からの信号を増巾して、
パワートランジスタをスイツチングし、一次電流
の断続をする増巾器からなる点火制御部Ｂとから
成るブロツク図である。次に、第１図のブロツク図を具体化した回路を
第２図により説明する。ノツクセンサにより電気信号に置換された、機
関の振動波形はａ点に入力される。ａ点に入力された振動波形は抵抗１〜９、およ
び抵抗１１、コンデンサ９０〜９２、オペアンプ
１９１，１９２より構成されるバンドパスフイル
ターを通過する。このBPFは、一般的に知られている２段のアク
テイブフイルタであるが、片接地で使用可能にす
るため、オペアンプの基準端子（本回路図では
端子）を抵抗３，６および抵抗５，７により動作
電圧の中点付近（3V前後）に固定してある。中心周波数をf₀（Hz）、中点周波数でのゲイン
をH₀、中心周波数の上下の遮断周波数α_１，α
_２に対する中心周波数の比率δ_０／α_１−α_２をＱとす
ると、抵抗１，２，４，８，９，１１（＝R₁，
R₂，R₄，R₈，R₉，R₁₁）および、コンデンサ１，
２，C₁，C₂は各々次式で与えられる。

【表】本発明の回路例では、実験結果よりH₀≒10，
Ｑ≒20，δ_０≒7kHzが最もノツク信号を弁別し
易い事が分つたため、上式を用いて抵抗値を選定
した。 BPFを通過した後の信号波形は、オペアンプ１
９３、トランジスタ１３１、ダイオード１０１，
１０２、抵抗１０，１２，１３，１４，１６，１
７（＝R₁₀，R₁₂，R₁₃，R₁₄，R₁₆，R₁₇）から構成
される増巾器によつて約15倍に増巾される。第４
図〜第６図にかけて増巾器、サンプルホールド回
路の詳細および動作波形を示し、以下これに従つ
て説明を進める。抵抗R₁₀，R₁₂ダイオード１０１、トランジスタ
１５１による構成回路は、オペアンプ１９３の直
流動作レベルＶ_B，Ｖ_B′を決定するための回路で
あり、ダイオード１０２、抵抗R₁₆，R₁₇による構
成回路は、オペアンプ１９３の出力値を抵抗分割
により割り算する減衰器である。第４図においてオペアンプ１９３の出力ｄ点の
電圧をＶ_O1、抵抗分割したｅ点の電圧Ｖ_O′_１，ｃ
点の電圧をＶ_Cとすると、c′点の電圧Ｖ_Cとな
り、Ｖ_O1およびＶ_O1′の値は次式で表わされる。Ｖ_O1＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_３／Ｒ_３・Ｖ_i−Ｒ_１＋Ｒ_２／
Ｒ_３・Ｖ_c＋Ｖ_f… …(6) Ｖ_O1′＝Ｒ_２＋Ｒ_３／Ｒ_３・Ｖ_i−Ｒ_２／Ｒ_３・Ｖ_c…
…(7) またオペアンプ１９２の基準端子ｇ点の電圧を
Ｖ_gとすると、Ｖ_O1，Ｖ_O1′の直流動作レベルＶ
_B，Ｖ_B′は次のようになる。Ｖ_B＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_３／Ｒ_３・Ｖ_g−Ｒ_１＋Ｒ_２／Ｒ
_３・Ｖ_c＋Ｖ_f… …(8) Ｖ_B′＝Ｒ_２＋Ｒ_３／Ｒ_３・Ｖ_g−Ｒ_２／Ｒ_３・Ｖ_c…
…(9) 増巾された振動波形Ｖ_O1はトランジスタ１５２
ダイオード１０３、および抵抗１９，２０（＝
R₁₉，R₂₀）により構成されるサンプルホールド回
路に入力される。 PNPトランジスタ１５２のベースは、後述する
サンプリング時間発生器からのタイミングにより
抵抗R₁₉を介してトランジスタ１６２によつて引
かれトランジスタ１５２はONする。その間振動
波形Ｖ_O1はトランジスタ１５２、ダイオード１０
３を通してコンデンサ９３に充電されるが、ダイ
オード１０３の整流作用により、サンプリング時
間中のＶ_O1の最高電圧がコンデンサ９３には保持
される。ここでコンデンサ９３の端子電圧Ｖ_Sは、ダイ
オード１０３の電圧降下分Ｖ_fをＶ_O1から差し引
いた値となり、(6)式のＶ_fの項が消去されて、Ｖ_s
はダイオードの電圧降下の温度特性の影響を受け
ない値となる。コンデンサ９３の端子電圧Ｖ_sは、次の飛火時
まで保持されるが、飛火した瞬間後述のマスク時
間発生器の一部トランジスタ１６１がONするた
め抵抗２０を介して放電される。前記トランジス
タ１６１がOFFすると同時に、前記トランジス
タ１６２がONしてコンデンサ９３にはまた新た
なＶ_O1の最高電圧Ｖ_sがサンプリングされて保持
される。以上、増巾器出力から、サンプリングまでの動
作を第５図に示す。実験の結果、火花ノイズの出ているａ点までの
時間は最高で約1.8msecでありこの間をコンデン
サ９３のサンプル電圧Ｖ_sの放電時間としその後
a′までの間をサンプリング時間とするのが適切で
ある。サンプリング時間は、本実施例では約
0.7msecとつて、Ｖ_O1のバツクグランドノイズ＝
BGNの最高値をサンプルしている。ひき続き、第４図，第５図によつて、比較器コ
ンパレータ１９４の動作を説明する。コンパレータ１９４の端子には、前記サンプ
ル電圧Ｖ_sが端子には、Ｖ_O1の減衰電圧Ｖ_O1′が
接続されており、Ｖ_sとＶ_O1′が比較されて、Ｖ_O
_１′にノツク信号がのつていれば、サンプル電圧
Ｖ_sよりもＶ_O1′が高電圧になつて、コンパレータ
１９４の出力電圧Ｖ_O2は、Highとなる。この動
作は第５図中ＣおよびＤに詳しい。Ｄにおいて時間軸上０−a′の間にもＶ_O2はHigh
レベルになつているが、この処理については後述
する。増巾器の出力電圧Ｖ_O1を、減衰器によつてＶ_O
_１′に下げた理由は、信号波形に何らかの理由で
ノイズがのつたときのノツク信号との誤認を避け
るためのノイズマージンであり、これは式(6)〜(9)
で明らかなように、抵抗１７の値を変化させるこ
とにより適切に設定できる。比較器１９４によつて検出されたノツク信号
は、トランジスタ１５５、ダイオード１０４，１
０５，１０６、抵抗２３，２６（＝R₂₃，R₂₆）、
コンデンサ９４（＝C₉₄）によつて構成される、ノ
ツク量→電圧変換回路へ接続される。ダイオード
１０６は3V前後のツエナダイオードであり、
PNPトランジスタ１５５のベースと電源Ｖ_cc間の
電圧を定めている。一方、PNPトランジスタ１５
５のエミツタとＶ_cc間には抵抗が接続されてい
る。いまダイオード１０６のツエナ電圧をＶ_Z10
_６、トランジスタ１５５のＢ−Ｅ間電圧をＶ_B-E1
_５５とすると、コレクタ電流Ｉ_C155はＩ_c155≒Ｖ_Ｚ１０６−Ｖ_{Ｒ−Ｅ１５５}／Ｒ_２３……(1
0) となり定電流である。この定電流は、前記比較器１９４の出力が
Highのときはダイオード１０５を介してコンデ
ンサC₉₄に充電され、出力がLowのときはダイオ
ード１０４を介して比較器の出力トランジスタに
引き込まれる。本方式だと、トランジスタ１５５
のリーク電流によるコンデンサ９４への自然充電
の悪影響が防げる。従つてコンデンサ９４の端子電圧Ｖ_C194は第６
図で示す様に比較器１９４出力の矩形波巾をthと
するとＶ_C194＝Ｉ_Ｃ１５５・ｔｈ／Ｃ_９４ ……(11) となりHigh出力のときだけ直線的に充電され
る。ここで、第５図Ｃ，Ｄおよび第３図ｊ，ｋ，ｌ
で示すように、ノツク量の大のときは、信号の出
ている時間が長いため、換言すれば比較器１９４
の矩形波の本数が多くなるため１ノツク当りの充
電量が大きくなる。ここで、本発明の特徴としてあげられるのが、
１ノツク当りの充電量がノツクの大きさに対応し
ている。ノツク信号そのものを、矩形パルスとし
て把んでいるため、ノツク信号を積分して、なだ
らかな曲線に直して検出している方式に対して、
比較的微小なノツク信号を検出できる。という２
点である。従つて、コンデンサ９４の充電量に比例して基
準点火時期信号からの遅延角度を制御するような
方式にすれば、その時のノツクの大きさによつ
て、最適な、遅延角度を設定することが可能であ
る。ここで、本実施例の理解を容易にするため、遅
延信号発生器について説明しておく、本実施例で
用いている遅延信号発生器は、ノツク量→電圧変
換器の電圧、即ちコンデンサ９４の端子電圧を、
トランジスタ１０７、抵抗８０，５１によつて構
成されるボルテージフオロワ回路によつて受けと
り、概変換器の電圧に正比例して遅延信号を発生
するものである。遅延信号は、点火制御回路から
の基準点火時期信号（具体的には、トランジスタ
１７３のON信号）を基準とした角度信号であ
り、上記変換器の電圧が一定ならば、常に一定角
度基準点火時期より遅延した点火時期信号を発生
する。第２図コンデンサ９７では遅延信号発生器中の
相安定マルチバイブレータにより充放電がくり返
されて三角波が発生している。充電から放電への
切り替わり時点は、基準点火時期と一致しており
放電時間が即ち基準点火時期からの遅れ時間とな
る。放電から充電への切り替わり点は、コンデン
サ９７の端子電圧が基準電圧（本実施例では、約
1.5V）に達して時点である。いま充電電流をi₁、放電々流をi₂とすると放電
時間Tdは Td＝Ｔ・ｉ_２／ｉ_１ ……(12) で表わされる。式(12)中Ｔは、基準点火時期信号か
ら次の基準点火時期信号までの時間を表わしてい
る。従つて(12)式を角度Adに変換すると次式にな
る。 Ad＝Ｔｄ／Ｔ×120゜＝ｉ_２／ｉ_１×120゜ ……(13) 120゜……６気筒の場合の基準信号間のクランク
角度式(12)，(13)より明らかなように、遅延角度はi₂
に正比例する。この充電々流i₂が、前記ボルテー
ジフオロワのトランジスタ１０７のエミツタに接
続された抵抗５１によつて決まるため、コンデン
サ９４の端子電圧と、遅延角度とが正比例するの
である。以下、回路の動作説明に戻る。ダイオード１０
７，１０８、抵抗１７３によつて構成されている
回路は、コンデンサ９４の最高電圧制限回路であ
る。ツエナーダイオード１０８のリーク電流によつ
て、ダイオード１０７を通して、コンデンサ９４
の充電々圧が自然放電してしまうのを防ぐため
に、抵抗１７３によつてツエナーダイオード１０
８を常にバイアスして、定電圧に保つている。こ
れによつて、コンデンサ９４の最高電圧がクラン
プされるため、その充電々圧によつて、遅延角度
を設定する方式においては、最高遅延角度を回路
上で設定することが可能である。第２図中段の回路構成は、第１図におけるノイ
ズマスク時間発生器、サンプリング時間発生器、
エンジン回転数検出回路、高速運転時制御回路で
あり、これらは全て前記ノツク量→電圧変換回路
の制御に関連している。ノイズマスク時間発生器、サンプリング時間発
生器は、ワンシヨツト回路によつて構成されてい
る。その動作を第３図のタイミングチヤート、お
よび第２図によつて説明する。点火コイル２０１の一次電流の遮断により、パ
ワートランジスタ１７２のコレクタには、第３図
ｂで示すような誘導電圧を発生する。遮断の直後
に発生するパルス状の電圧は、点火コイルのリー
ケージインダクタンスによるものでで巾10〜20μ
sec、高さ300V前後にものである。実施例ではこ
れをワンシヨツト回路のトリガパルスとするため
に、パワートランジスタ１７２のコレクタとアー
ス間に抵抗７４，７５を直列に挿入し、その中点
から抵抗分割により、コレクタ電圧の約1/5〜1/8
に降下した電圧をツエナダイオード１３１を介し
てトランジスタ１５８のベースに印加している。
ツエナーダイオード１３１は、前記誘導電圧の尖
頭波だけをとり出すためのもので、実施例では
27Vのものを使用している。トランジスタ１５８
のベースに接続されたダイオード１１３は、トラ
ンジスタ１５８のＥ−Ｂ間逆耐圧補償のためと、
スイツチング動作を確実にするためのものであ
る。パワートランジスタ１７２の尖頭電圧によつ
てトリガされた、トランジスタ１５８は、第３図
ｃの如くONし、それと同時に今まで（安定状態
で）ONしていたトランジスタ１５９，１６０は
OFFする。このOFFはコンデンサ９５に畜わえ
られていた電荷が、逆充電され、トランジスタ１
５９，１６０の各ベースの点、（第２図ｂ，ｃ
点）がＶ_B-Eのしきい値に達するまで持続する。
ここで本実施例では、１つのコンデンサにより、
２種類の時間を得るため、コンデンサ９５の逆充
電径路となる抵抗を３４と３５の直列接続とし
て、その分割点から抵抗９７を介してトランジス
タ１６０のベースへ、また抵抗３４とコンデンサ
９５との接続点から、トランジスタ１５９のベー
スへ各々接続している。そのため、トランジスタ
１６０のベース電位がＶ_BEのしきい値に達する時
間は、トランジスタ１５９のそれよりも短い。ト
ランジスタ１５９のOFF時間は抵抗３４，３５
の合計値とコンデンサ９５の時定数によつて決ま
り、トランジスタ１６０のOFF時間は、トラン
ジスタ１５９のOFF時間と、抵抗３４と３５と
の分割比によつて決まる。トランジスタ１５８の動作は、そのベースが抵
抗を介してトランジスタ１５９のコレクタに接続
されているため、トランジスタ１５９の動作と正
反対になつている。一方短い方の時間を作つているトランジスタ１
６０のコレクタにはトランジスタ１６１のベース
が接続されており、トランジスタ１６１はトラン
ジスタ１６０の位相反転波形を出力している。トランジスタ１６２のベースへは、上記トラン
ジスタ１６１のコレクタ電圧とトランジスタ１５
９のコレクタ電圧とが、抵抗３９、ダイオード１
１４，１１５を介してANDの関係で印加されて
おり、トランジスタ１０１がOFFしてからトラ
ンジスタ１５９がONするまでの間だけトランジ
スタ１６２はONする。以上、トランジスタ１５８〜１６２の動作を飛
火時から順を追つて述べたが、それらの動作を図
示したのが、第３図ａ〜ｇの波形である。前述のサンプルホールド回路において、トラン
ジスタ１５２のベースへは抵抗１９、ダイオード
１１６を介してトランジスタ１６２のコレクタ
が、コンデンサ９３へは抵抗２０を介してトラン
ジスタ１６１のコレクタが接続されており、トラ
ンジスタ１６１のONにより、増巾器の出力にノ
イズが出ている間に、コンデンサ９３に保持され
ていた前回のノイズレベルのデータを放出し、ト
ランジスタ１６２のONにより新しいノイズレベ
ルのデータをサンプリングする動作は前述の通り
で、この部分がサンプリング時間発生器の機能を
もつ。また、比較器の動作の説明中後述することにし
た、第５図時間軸上の０−a′点間において、High
レベルになつている、コンパレータ１９４の出力
電圧Ｖ_O2の処理は、第２図においてノツク量→電
圧変換回路を構成しているトランジスタ１５５の
コレクタにダイオード１２０を介してトランジス
タ１５８のコレクタを接続することによつて行な
つている。これによつて第３図タイミングチヤートｃ，ｈ
の波形図で明らかな如く、増巾器出力に火花ノイ
ズの出ている時間は、トランジスタ１５５のコレ
クタ電流がダイオード１２０を介してトランジス
タ１５８に引き込まれるため、コンデンサ９４に
電荷が蓄わえられることはない。即ちトランジス
タ１５８は、ノイズマスク時間発生器の機能をも
つている。ここでトランジスタ１５８のコレクタと抵抗３
３との間に挿入されているダイオード１１２は、
トランジスタ１５９、および１６０のベース−エ
ミツタ間電圧Ｖ_BFのしきい値の温度補償のための
もので、これにより、サンプリング時間、ノイズ
マスク時間の温度変化を少なくしている。トランジスタ１５６，１５７、ダイオード１０
９，１１０，１１１、抵抗２８，２９，３２で構
成されている部分は、ノツク信号の発生によつて
遅延している点火時期を基準の位置へ戻すための
電圧減少回路である。トランジスタ１５６とダイ
オード１０９は１チツプ内で隣接しているIC化
された２つのトランジスタを用いた定電流回路で
あり、その電流値は電源に接続されている抵抗２
８によつて定まる。トランジスタ１５７のコレク
タは前記トランジスタ１５６のベースに、ベース
はダイオード１１０，１１１を介して前述のサン
プリング時間発生器を構成しているトランジスタ
１６１のコレクタに各々接続しており、トランジ
スタ１６１がONしている間だけ、トランジスタ
１５７がOFFし、トランジスタ１５６は定電流
でそのコレクタの接続先、コンデンサ９４の電荷
を引き抜く。前述のようにトランジスタ１６１は、各点火毎
に毎回かつ一定時間ONするため、コンデンサ９
４の端子電圧は、その都度一定電圧下がる。従つ
て本方式によれば、ノツク信号によつて遅延した
点火時期は、点火毎に毎回一定角度だけ基準点火
時期に近づく。この方式は、コンデンサ９４を抵
抗を使つて自然放電させるのに比較して、機関の
運転速度に応じた、点火時期制御を行なえる特長
を持つている。つまり、自然放電の場合は基準点
火時期へ戻る時間が一定なのに対して、本方式で
は、エンジン回転数に比例して戻る時間が変化す
るため、良好な制御特性を得ることが可能であ
る。トランジスタ１５３，１６５、ダイオード１３
２、抵抗２４，２５で構成されている部分は、最
低電圧制限回路、および高速運転時電圧制御回路
である。抵抗２１，２４，２５（＝R₂₁，R₂₄，R₂₅）が電
源からアースに向けて直列に接続されており抵抗
２１，２４の間には、ダイオード１３２が挿入さ
れている。トランジスタ１５３のベースはダイオ
ード１３２と抵抗２１との接続点に接続されてい
るため、ダイオード１３２の電圧降下Ｖ_fとトラ
ンジスタ１５３のベース−エミツタ間電圧Ｖ_BEが
消去された形でエミツタがコンデンサ９４に接続
されている。従つてトランジスタ１５３はボルテ
ージフオロワ回路を形成しているためコンデンサ
９３の端子電圧が、ダイオード１３２と抵抗２４
との接続点ｆ点の電圧より上の場合は、その端子
電圧に何らの影響を与えないが、端子電圧がｆ点
電圧より下がろうとすると、電源から抵抗２２を
介してトランジスタ１５３が電流を流し込むた
め、コンデンサ９３の端子電圧の最低値は、常に
ｆ点の電位にクランプされる。機関の通常運転時トランジスタ１６５は常に
ONしているため、ｆ点の電位はツエナーダイオ
ード１１２のツエナー電圧Ｖ_Z112を抵抗２１，２
４で分割した電位になつており本実施例では
1.1V前後に設定している。ｆ点の電圧Ｖ−ｆは
次式で表わされる。Ｖ−ｆ＝（Ｖ_Ｚ１１２−Ｖ_ｆ）・Ｒ_２４／Ｒ_２４＋Ｒ
_２４……(14) 最低電圧制限回路の必要な理由は前述の遅延信
号発生器の充電々流が、小さくなりすぎて遅延角
度の精度が悪くなるので防ぐためであり、本実施
例では最小で５μＡ以上に設定している。一方、高速運転ではトランジスタ１６５の動き
が第７図ｊの破線およびハツチングで示されるよ
うな形になり、トランジスタ１６５のOFF時点
でｆ点の電圧Ｖ−ｆは次式のようになる。Ｖ−ｆ＝（Ｖ_Ｚ１１２−Ｖ_ｆ）・（Ｒ_２４＋Ｒ_２５）／
Ｒ_２１＋Ｒ_２４＋Ｒ_２５……(15) 式(15)で示される電圧Ｖ−ｆは、式(14)で示さ
れるそれよりR₂₅の分だけ高くなつており、実施
例では約3Vに設定している。この時、コンデンサ９４の端子電圧が3V以下
で動作している場合トランジスタ１５３により、
その端子電圧は一気にＶ−ｆと同じ3Vに引き上
げられる。コンデンサ９４の端子電圧が3V以上
で動作している場合は、第７図ｊの破線で示され
るようにトランジスタ１６４が常に高速でONし
ているためコンデンサ９４への充電々流は、ダイ
オード１２２を通してトランジスタ１６４へ常に
引き込まれて充電が停止しており、前述の電圧減
少回路のトランジスタ１５６により徐々に放電さ
れて3Vに落ちつく。ここで、高速時のトランジスタ１６５の動きは
ON，OFFが一周期の間で各１回ずつあり、ｆ点
の電圧は、式(14)および(15)で表わされる約1Vの
ときと約3Vのときが交互に表われるが、前述の
ように１周期の間にトランジスタ１５６によつて
下げられる、コンデンサ９４の電圧は、角度に変
換して0.1度前後の値であるため、その端子電圧
は高い方の3Vの電位でクランプされる。従つて高速時は、基順点火時期より常に一定角
度（実施例では10度）遅れた時期で点火されるた
め、常にノツクゾーンよりやや遅角した時点で点
火がなされる。次に抵抗４０〜５０および６０，７８、コンパ
レータ１９５、トランジスタ１６３，１６４、ダ
イオード１１７〜１２２および１２２，１２４，
１３３、コンデンサ９６によつて構成された、回
転検出器の動作を第２図、および第７図を用いて
説明する。コンデンサ９６は、抵抗４０、ダイオード１１
７によつてトランジスタ１６２のコレクタに接続
されており、第７図ｆ，ｇのように該トランジス
タがONのときはコンデンサの電荷が放電され、
OFFのときは抵抗４１（Ｒ＝₄₁）とコンデンサ９
６（C₉₆）との時定数によつて充電される。この充
電電圧が抵抗４２と４３（＝R₄₂，R₄₃）によつて
ツエナーダイオード１２５の定電力源Ｖ_Z125が分
割された基準電圧Ｖ_X以上になるとコンパレータ
１９５の出力はHighとなる。この基準電圧Ｖ_Xを
検出回転数に対応した周期中にコンデンサ９６に
充電される電圧と等しく設定しておけば、検出回
転数以下の機関回転では１周期中に必ずHigh信
号がコンパレータ１９５の出力に表われ、それ以
上の回転では、常にLow信号だけとなる。トランジスタ１６３，１６４、抵抗４５〜４
９、ダイオード１２１によつて構成されている部
分は、よく知られた相安定回路であるが、トラン
ジスタ１６４をONさせる信号をセツト、OFFさ
せる信号をリセツト信号とすると、セツト信号は
ダイオード１１９によつてトランジスタ１６３の
ベースに直接接続されたトランジスタ１６１の
ON信号で、リセツト信号は、前記コンパレータ
１９５の出力とダイオード１３４によつて接続さ
れたトランジスタ１５９のOFF信号とのAND信
号である。これを第７図タイムチヤートを用いて説明すれ
ば、他の条件に係らず、トランジスタ１６１が
ONしているときは、トランジスタ１６３のベー
ス電流は、ダイオード１１９を介して、トランジ
スタ１６１に引き込まれてトランジスタ１６３は
OFF、トランジスタ１６４はONする。ここで、
ダイオード１１９の電圧降下Ｖ_f119がトランジス
タ１６３のベース電圧しきい値より高くなつて、
OFFさせられない影響は、トランジスタ１６
３，１６４の両エミツタ接続点とアース間に挿入
されたダイオード１２１によつて除去されてい
る。このダイオード１２１はまた前記両トランジ
スタのON，OFF切り換わりでのシユミツト効果
も兼ね備えている。一方、リセツト信号は、コンパレータ１９５と
トランジスタ１５９のHigh信号のANDであるか
ら、セツト信号が出た時点で同時に出ているが、
セツト信号が優先するため回路動作上の効果はな
い。セツト信号がなくなる時点、即ちトランジス
タ１６１がONからOFFに切り替わる時点で、ト
ランジスタ１６１がOFFからONに切り替わり前
述の如くコンデンサ９６が放電されコンパレータ
出力もLowに切り替わる。従つてセツト信号がな
くなるのとほとんど同時にセツト信号もなくなる
のである。この時点でのセツト時間はトランジス
タ１６２の１６１に対する動作遅れ、およびコン
デンサ９６の電荷を引き抜く、抵抗１１７による
時定数によつて保証される。つまり、トランジス
タ１６１がONしている間、トランジスタ１６３
のベース電流は、ダイオード１１９を通してトラ
ンジスタ１６１に引かれておりトランジスタ１６
３はON、トランジスタ１６４はOFFしている。
次にトランジスタ１６０がOFFした時点ではコ
ンパレータの出力がまだHighであると同時にト
ランジスタ１５９がOFFしているためトランジ
スタ１６３にベース電流が流れ込み、トランジス
タ１６３はON、１６４はOFFとなる。１６４が
OFFすると、そのコレクタからトランジスタ１
６３のベースに接続された抵抗４７によつてベー
ス電流が供給され続けるため、次のセツト信号が
くるまでこの状態は維持される。相安定回路がリセツトされている時、トランジ
スタ１６４はOFF状態である。このとき該トラ
ンジスタのコレクタに接続されている抵抗４４，
４７，４９，５０のうち電源に接続されている抵
抗４９のみを他の抵抗に比べて小さくしておけ
ば、該コレクタ電圧は、充分高くし得る。この電
圧を、抵抗４２と４３との抵抗分割で設定され
た、回転検出のためのコンパレータ１９５の基準
電圧（負端子）よりも高くしておけばダイオード
１１８によつて、基準電圧側への影響はなくな
る。一方、相安定回路がセツトされている時は、ト
ランジスタ１６４がONしているため、ダイオー
ド１１８、抵抗４４を通して基準電圧側から電流
が流れ抵抗４３と４４が並列接続されて、基準電
圧値が下がる。従つて、基準電圧は低速回転では第７図ｅの実
線で示されるような波形となりコンパレータにシ
ユミツト効果をもたせている。次に、高速回転になり前述のようにコンパレー
タ出力が常にLowレベルになると、リセツト信号
が出なくなりトランジスタ１６３は常にOFFト
ランジスタ１６４は常にONとなる。以上の理由により、トランジスタ１６４は低速
回転時は第７図ｉの実線で示すように、トランジ
スタ１１４と同様の動きとなり、高速回転時は同
図、破線で示すように常にONとなる。このトランジスタ１６４のコレクタにはダイオ
ード１２２を介して、ノツク信号→電圧変換部の
充電々流を供給するトランジスタ１５５のコレク
タが接続されており、トランジスタ１６４がON
しているときは、充電々流が該トランジスタに引
込まれてしまうため、ノツク信号が比較器１９４
に表われてもノツク量は電圧に変換されない。従
つて高速回転時はトランジスタ１６４が常にON
常態のため、コンデンサ９４への充電々流は停止
し、前述のようにその端子電圧は3V前後にクラ
ンプされる。コンデンサ９４の最低電圧を、高速運転、低速
運転に対応して切り替えているトランジスタ１６
５のベース電流は、トランジスタ１６０のコレク
タに接続された抵抗７７、トランジスタ１６４の
コレクタにダイオード１２４を介して接続された
抵抗１２４、回転検出器のコンパレータ１９５の
出力に接続された抵抗７８、および点火制御回路
中のトランジスタ１６７のコレクタに接続された
抵抗６２の４つの抵抗によつて供給される。トランジスタ１６０の動作は、第７図で示すよ
うに、トランジスタ１６１と位相が正反対であ
り、従つて、低速回転時はトランジスタ１６４と
も位相が正反対である。そのため、トランジスタ
１６０がONしている時はトランジスタ１６４が
抵抗５６を通して、トランジスタ１６４がONし
ている時はトランジスタ１６０が抵抗７７を通し
てトランジスタ１６５のベース電流を供給するの
で該トランジスタは低速回転時常にONしてい
る。一方高速回転時はトランジスタ１６４が常に
ON状態となるためトランジスタ１６５がONする
のは、トランジスタ１６０がOFFしている時だ
けとなる。イグニシヨンキー２０４をONした瞬間トラン
ジスタ１６０はONし、またコンデンサ９６には
抵抗４１を通して電荷が充電され始める。コンデ
ンサ９６の端子電圧がコンパレータ１９５の基準
電圧に達するまでの時間tdの間は該コンパレータ
の出力はLowレベルであるため、この間トランジ
スタ１６４はON状態である。従つてトランジス
タ１６５のベース電流は、トランジスタ１６０，
１６４のどちらのコレクタからも供給されず、時
間tdの間はトランジスタ１６５はOFFしてしま
うため、コンデンサの電圧は、高速時に遅延させ
る時の電圧まで上がり、始動時に正規の点火時期
より遅延した時点で点火する現象が生ずる。機関
の始動性は、その点火時期が正規の時点より遅延
している状態の方が良い場合と、そうでない場合
があり、前者に対しては、このままの方が良好で
あるが、後者に対しては、これを対策する必要が
ある。この対策して付加されたのが抵抗６０と７
８である。即ち抵抗６０は、イグニシヨンキー２０４を
ONした瞬間にHigh信号が出て、且つ高速時に
は、トランジスタ１６５がON，OFF動作するの
を防げない点、本実施例では点火時期制御回路中
のトランジスタ１６７のコレクタに接続されて、
イグニシヨンキーのONと同時に、トランジスタ
１６５をONさせている。また、低速回転時にもトランジスタ１６４が
ONしている時間があるが、この時間は、ノイズ
マスク時間内のため、ノツク量を電圧に変換する
動作に何らの悪影響もない。しかし、始動のためにスタータを回すとピツク
アツプコイル２０７に電圧が発生し、今までON
していたトランジスタ１６６がOFFするため次
段のトランジスタ１６７がONして、トランジス
タ１６５のベース電流が供給されないでOFFす
る時間が発生する。この時間を補つているのが、
コンパレータ１９５の出力に接続された抵抗７８
である。つまりイグニシヨンキー２０４をONした瞬間
から、コンデンサ９６が充電されるまではトラン
ジスタ１６７からの電流で、充電されてコンパレ
ータ１９５の出力がHighになつてからは、その
出力からの電流でトランジスタ１６５を始動時常
にONさせている。これによつて点火時期が、始動時に正規の時期
より遅延するのを防ぐことが可能である。次に基準点火位置信号発生器および、点火制御
回路について簡単に触れておく。ピツクアツプコイル２０３には、機関の回転に
同期して第３図ｍで示されるような正負の交流波
形が現われる。トランジスタ１６６は抵抗８２に
より通常はバイアスされてONしているが、ピツ
クアツプコイル２０３の発生電圧により第２図ｙ
点が負になるとOFFするため今までOFFしてい
たトランジスタ１６７がONし、以下同様にトラ
ンジスタ１７３がOFF、１６８がON、１６９お
よび１７０がOFFして、パワートランジスタ１
７２がONし２点火コイル２０１の一次電流が流
れる。次にｙ点が比較的急峻に負から正に変わる
と、トランジスタ１６６がONし、以下１６７が
OFF、１７３がONする。このトランジスタの
ON信号が、遅延信号発生器へ基準点火時期信号
として送られる。トランジスタ１７３のONによ
りトランジスタ１６８はOFFするが、遅延信号
発生器からの遅延信号がLowレベルでトランジス
タ１６９のベースに送られてくるため、１６９の
ONは遅延信号分だけ、基準位置信号より遅れ
る。以下この遅れは、トランジスタ１７０の
ON、パワートランジスタ１７２のOFFと続き、
点火コイル２０１の一次電流２０１の遮断が遅延
信号の分遅れる。つまり点火時期が遅延される。
トランジスタ１７１は、一次電流の最大値を制限
するためのものである。以上詳述したように本発明によれば、基準点火
時期からの遅れ角度を、ノツクの強度によつて、
その都度最適に設定することができる。またノツ
ク信号のパルスをそのまま検出しているため、比
較的微小なノツク信号が検出可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を設明するブロツク
図、第２図は本発明の実施例の回路図、第３図ａ
〜ｍはタイミングチヤート図、第４図，第５図Ａ
〜Ｄはサンプルホールド回路、比較器の詳細説明
図、第６図はD′，Ｅはノツク量→電圧変換の動
作図、第７図ａ〜ｈは回転検出部のタイミングチ
ヤート、第８図ａ，ｂは本発明の実施例のシステ
ムを示す原理図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の振動を電気信号に変換する第１の
手段と、あらかじめ求められた機関のノツに関す
る振動の周波数帯域に相当する電気信号を上記第
１の手段の出力信号から取り出して出力する第２
の手段と、上記第２の手段の出力信号のうち、機
関のノツクに関する電気信号でない信号電圧のレ
ベルを保持する第３の手段と、上記第３の手段に
よつて保持された信号電圧レベルと、上記第２の
手段の出力信号とを比較し、機関のノツクに関す
る電気信号のみをとり出す第４の手段と、該第４
の手段でとり出されたノツクに関する電気信号を
電圧レベルに変換する第５の手段と、前記第２の
手段の出力信号を、増巾して前記比較器に入力
し、１点火周期間で、前記比較器の出力パルス数
がノツクの強度により変わるように構成し、か
つ、前記比較器の出力パルス数に応じて点火時期
を遅延させることを特徴としたノツク信号検出装
置付点火装置。