JPS6225872B2

JPS6225872B2 -

Info

Publication number: JPS6225872B2
Application number: JP57062147A
Authority: JP
Inventors: Takanori Fujimoto; Koji Okuda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-04-12
Filing date: 1982-04-12
Publication date: 1987-06-05
Also published as: JPS58178871A

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。

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われる。一般に
は、機関がノツキングしない範囲でできるだけ
MBT（minimum advance for Best Torque）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、従来装着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
点火時期設定はノツ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、ノツキング現象が機関の吸気温度、
湿度さらに空燃比などによつて左右されるため、
ある条件のもとでノツキングの発生しない点火時
期に設定しても異なつた運転条件のもとではノツ
キングを起こす恐れがある。

そこで、ノツキングを検知して、ノツキングが
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
よつて点火進角特性に誤差が生じてもほとんどノ
ツキングの起こらないように点火時期を合わせる
ことができる。

ノツキングを検出するには、燃焼室内圧力を測
定する方法、機関の振動を測定する方法、機関発
生音を測定する方法などがあるが、実車に装着す
る場合、センサー取付場所や信号処理等を考える
と機関の振動を測定する方法が最も実用的であ
る。

しかし、この方法ではノツキング信号とともに
機関の発生する機械的な振動ノイズも同時に受け
るため、機械的な振動ノイズの中からノツキング
信号を選別することが必要である。

この発明は、機関の振動センサの出力から種々
のノイズ成分の妨害を受けることなくノツキング
信号を検出し、そのノツキング信号に応じて点火
時期を制御することにより最適の点火時期を得る
ことのできる内燃機関の点火時期制御装置を提供
することを目的とする。

以下、この発明の内燃機関の点火時期制御装置
の実施例について図面に基づき説明する。第１図
はその一実施例の構成を示すブロツク図である。
この第１図において、１は機関に取り付けられ、
機関の振動を検出する振動センサ、２はこの振動
センサ１の出力信号の中でノツキングに対し感度
の高い周波数成分を通過させる周波数フイルタ、
３は周波数フイルタ２の出力信号のうちノツキン
グ検出に対し妨害となる各種ノイズを遮断するゲ
ート、Ｓは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である。

ゲート３の出力とノイズレベル検出器５の出力
は比較器６に送られるようになつている。この比
較器６はゲート３の出力電圧とノイズレベル検出
器５の出力電圧とを比較し、ノツキング検出パル
スを発生し、積分器７に送るようになつている。
積分器７は比較器６の出力パルスを積分し、ノツ
キング強度に応じた積分電圧を発生して、点火時
期制御回路８に送るようになつている。

この点火時期制御回路８は積分器７の出力電圧
に応じて点火時期信号の位相を変位させるもので
ある。

また、高度センサ９はクランク位置に対応した
角度信号を発生する。この角度センサ９の出力は
点火時期制御回路８に入力されあらかじめ設定し
た点火進角特性に応じた点火時期信号の位相を与
える。

１０は点火回路を示す。この点火回路１０は点
火時期制御回路８の位相信号により、点火コイル
１１に直列に接続された出力トランジスタ１２の
通電を断続するものである。出力トランジスタ１
２のベースはこの点火回路１０の出力端に接続さ
れ、そのエミツタはアースされ、コレクタは点火
コイル１１の１次巻線１１ａ、バツテリ１３を介
してアースされている。

点火コイル１１の２次巻線１１ｂの一端はバツ
テリ１３の正極に接続され、他端は点火プラグ１
４を介してアースされている。また、上記点火回
路１０の出力端はゲートに接続されている。

第２図の振動センサ１の出力信号の周波数特性
を示す。図中のＡはノツキングのない場合、Ｂは
ノツキングの発生した場合である。

この振動センサ１の出力信号にはノツキング信
号や機関の機械的ノイズ、たとえば機関の吸気弁
や排気弁の着座時のノイズおよびその他機関の振
動ノイズが含まれる。

第２図のＡとＢとを比べるとノツキング信号に
は特有の周波数特性のあることがわかる。そこ
で、このノツキング信号の有する周波数成分を通
過させることによつて他の周波数成分のノイズを
抑圧し、ノツキング信号の感度を大きく向上する
ことができる。

第３図、第４図は第１図の同一符号部分の動作
波形を示すもので、第３図は機関のノツキングが
全く発生していないモードを、第４図は機関のノ
ツキングが発生しているモードを示している。図
中、時間線ａ〜ｃは機関のクランク位置を示すタ
イムチヤートであり、Ｔは上死点を示し、F₂，
F₁は点火位置を示し、Io，Icはそれぞれ機関の吸
気弁の開位置および閉位置を示し、Eo，Ecはそ
れぞれ機関の排気弁の開位置および閉位置を示
す。

ここでは点火位置F₁は機関の圧縮行程に点火
する正規点火位置を示し、点火位置F₂は排気行
程に点火するムダ火点火位置を示す。

ところで、第３図ｄ〜第３図ｉおよび第４図ｄ
〜第４図ｉはそれぞれ第１図のｄ〜ｉの信号を示
すものであり、振動センサ１の出力信号には第３
図ｄに示すように、機械的振動による振動ノイズ
が重畳している。この信号は周波数フイルタ２を
通過することにより第３図ｅのように機械的ノイ
ズ成分は相当除去される。

しかし、機械的振動ノイズのうち機関の吸気弁
や排気弁のバルブの開閉に伴う着座による振動ノ
イズ（以下バルブノイズと呼ぶ）のように、その
他の機械的振動ノイズよりも大きなレベルで発生
する場合、周波数フイルタ２通過後も、その他の
機械的振動ノイズレベルより大きなレベルで出力
される。

上記バルブノイズの発生位置は、第３図ｄ，ｅ
に示すように、通常Ｂ、Ｔ、Ｄ、C20゜付近（吸
気弁の開位置Io）Ｂ、Ｔ、Ｄ、C120゜付近（吸
気弁の閉位置Ic）、Ａ、Ｔ、Ｄ、C120゜付近（排
気弁の開位置Eo）およびＡ、Ｔ、Ｄ、C20゜付近
（排気弁の閉位置Ec）にクランク角720゜の範囲
内において４個所考えられるが、上記バルブノイ
ズの内吸気弁の閉位置Icに発生するバルブノイズ
が最も大きなレベルで出力され、機関の中速回転
から高速回転にかけてさらにレベルが大きくなつ
た場合、ノツキング信号との判別が困難となる。
その理由は、次によるためと推察される。

吸気弁の閉位置Icでのシリンダ温度は、シリン
ダ内の燃焼時期（爆発時期）より最も離れている
ことと、吸気弁が開くことにより温度の低い混合
気が吸気されることによつて、最も低くなつてい
る。

ところで、振動周波数は温度が低くなれば振動
伝播速度が遅くなるため、低周波域に移行するこ
とが知られている。また、一般にバルブノイズの
振動周波数は、ノツキング振動周波数より高い領
域に分布している。

以上の理由により、バルブノイズの内、シリン
ダ温度が最も低い時期に発生する吸気弁の閉位置
Icでのバルブノイズの周波数がノツキング信号の
周波数成分に最も似かよるため、周波数フイルタ
２通過後も吸気弁の閉位置Icでのバルブノイズが
最も大きなレベルで出力される。

一方、上述したようにノツキング信号との判別
が困難となる中速回転域から高速回転域での点火
時期は通常Ｂ、Ｔ、Ｄ、C30゜〜40゜付近であ
り、点火コイル１１に直列に接続された出力トラ
ンジスタ１２の通電期間は通常360゜×30％＝108
℃以上に設定される。すなわち上記出力トランジ
スタ１２の通電時期はＢ、Ｔ、Ｄ、C138゜以前
からＢ、Ｔ、Ｄ、C30゜〜40゜になる。

そこで、この発明は、振動センサ出力を、上述
したＢ、Ｔ、Ｄ、C138゜以前からＢ、Ｔ、Ｄ、
C30゜〜40゜の出力トランジスタ１２の通電期間
遮断し上述したようにノツキング信号との判別が
困難となる中速回転域から高速回転域でのＢ、
Ｔ、Ｄ、C120゜付近に発生する吸気弁の閉に伴
うバルブノイズを確実に除去し、通常Ａ、Ｔ、
Ｄ、C20゜〜60゜付近に発生するノツキング信号
を正確に検出するようにしている。

次に第１図に示すこの発明の一実施例の動作を
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点火時期制御回路８は、角度
センサ９より発生する信号を受けて位相信号を点
火回路１０に与える。点火回路１０は、この位相
信号を受けて点火コイル１１に直列に接続された
出力トランジスタ１２の通電を断続し点火コイル
１１に点火電圧を発生させ、この点火電圧によつ
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振動センサ１１によつて検
出される。

いま、機関のノツキングが発生しない場合にお
いては、機関のノツキングによる振動は発生しな
いが、上記バルブノイズのように、他の機械的振
動ノイズよりも大きなレベルで、しかもその周波
数成分がノツキング信号の周波数成分と似かよつ
た成分を含む吸気弁の閉に伴うバルブノイズは周
波数フイルタ２通過後も、大きなレベルで出力さ
れることは、上述した通りである。

このままでは、機関回転が上昇して、レベルが
さらに大きくなつた場合、上記吸気弁の閉位置Ic
に発生するバルブノイズを誤認してしまう場合が
ある。そこで、ゲート３を開閉し、バルブノイズ
を除去する必要がある。

したがつてこの実施例においては、周波数フイ
ルタ２を通過した振動センサ１の出力を、出力ト
ランジスタ１２の通電期間ゲート３を閉じること
により遮断し、ノツキング信号との判別が困難と
なる吸気弁の閉に伴うバルブノイズを除去するこ
とは前述したが、上記通電期間を出力トランジス
タ１２のベース電圧を利用して検出している。

すなわち、第３図ｆ、第３図ｇに見るように出
力トランジスタ１２のベース電圧がハイレベルの
期間ゲート３を閉じ、振動センサ１の出力通過を
遮断するものである。そして、ノツキング信号が
発生していない場合にはゲート３の出力がノイズ
レベル検出器５の出力レベルに達しないので、比
較器６は第３図ｈのように何ら出力されない。し
たがつて、積分器７の出力電圧は第３図ｉのよう
に零のままで点火時期制御回路８へは出力されな
いので、点火時期は遅れない。

また、ノツキングが発生した場合、振動センサ
１の出力には第４図ａのように点火時期より所定
期間遅れた付近でノツキング信号が含まれ、周波
数フイルタ２の通過後の信号は第４図ｅのように
ノツキング信号やバルブノイズおよび他の機械的
振動ノイズを含んだものとなる。さらに前述した
ようにバルブノイズの中でも特に吸気弁の閉に伴
うバルブノイズはレベルが大きくノツキング信号
と判別が困難となる。

しかしながら、ゲート３は出力トランジスタ１
２の通電期間閉じているので、上記期間に含まれ
る吸気弁の閉にともなうバルブノイズはカツトさ
れ、比較器６へは第３図ｇのｇ―イのごとくの
３／Ｎのよい信号が入力されることになる。そし
て、比較器６はノイズ検出器５の出力レベルを越
えるノツキング信号に対応した信号ｃ（第３図
ｃ）を出力し、積分器７は動作して出力信号ｉ
（第４図ｉ）を点火時期制御回路８に入力する。
これによつて点火時期制御回路８が積分器７の出
力信号に応じて点火時期を遅らせるので、ノツキ
ングの発生が止み、ノツキングの無い状態とな
る。

このように、制御系は機関→機関のノツキング
検出→点火時期制御→機関の順に閉ループ制御と
なる。そしてその制御点はノツキングの発生によ
つて生じる比較器６の出力パルスによつて決まる
積分器７の出力電圧に対応するものとなる。この
制御点はノツキングの発生する限界点となるた
め、ほとんどノツキングの発生しない範囲の最大
出力点となり、機関効率のよい点火時期に設定で
きる。

なお、上述の実施例では通電期間を検出するの
に出力トランジスタ１２のベース電圧を利用して
いるが、コレクタ電圧を利用してもよい。

以上のようにこの発明の内燃機関の点火時期制
御方法および装置によれば、内燃機関の振動を振
動センサで検出し、その検出出力のうち、ノイズ
信号成分を弁別手段で除去し、ノツキング信号成
分を選別し、この弁別手段の出力に応じて点火時
期信号の位相を点火時期制御回路で制御し、その
出力に応じて点火コイルに直列に接続された出力
トランジスタの通電を点火回路で断続するように
するとともに、上記弁別手段は振動センサの出力
の通過を断続制御するゲート回路を備えているの
で機関振動を検出する振動センサの出力からノツ
キング信号以外のノイズ成分を除去し、ノツキン
グ信号を選別した弁別手段の出力により、点火時
期を遅らせることによつてノツキングの発生を抑
圧し、ほとんどノツキングがなく機関効率のよい
点火時期の制御を可能にする。

また、特にノツキング信号との判別が困難とな
る吸気弁の閉に伴うバルブノイズに対しては、上
記ゲート回路が上記バルブノイズを含む期間（出
力トランジスタの通電期間）閉じることにより除
去されるため、確実にノツキング検出を行なうこ
とができ、したがつて、機関により一層正確に制
御された点火時期で運転できるという効果があ
る。

しかも、上記ゲート回路は出力トランジスタの
通電期間のみ振動センサの出力を遮断するため、
ノツキング信号との判別が困難となるノイズの除
去が簡単な回路構成で、かつ確実にでき、正確に
ノツキング信号が検出できる大きな利点を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関の点火時期制御装
置の一実施例を示すブロツク図、第２図は第１図
の内燃機関の点火時期制御装置における振動セン
サの出力の周波数特性図、第３図ａ〜ｉおよび第
４図ａ〜ｉはそれぞれ第１図の内燃機関の点火時
期制御装置の各部の動作状態を示す波形図であ
る。１…振動センサ、２…周波数フイルタ、３…ゲ
ート、５…ノイズレベル検出器、６…比較器、７
…積分器、８…点火時期制御回路、９…角度セン
サ、１０…点火回路、１１…点火コイル、１２…
出力トランジスタ。なお、図中同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃機関の振動を検出する振動センサ、この
振動センサの出力のノイズ信号成分を除去し、ノ
ツキング信号成分を選別する弁別手段、この弁別
手段の出力に応じて点火時期信号の位相を制御す
る点火時期制御回路、この点火時期制御回路の出
力に応じて点火コイルに直列に接続された出力ト
ランジスタの通電を断続する点火回路を有し、上
記弁別手段は、上記振動センサの出力の通過を上
記出力トランジスタの通電期間のみ遮断するゲー
ト回路を備えていることを特徴とする内燃機関の
点火時期制御装置。