JPS632029B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関のノツキングを抑制する点
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同機関の運転状態に
対して効率が最も良くなるように行われるのが望
ましく、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
することが望ましい。しかし、従来例の点火時期
制御装置は機械式が多く、また製品のバラツキや
経年変化に対して点火進角特性が安定しないため
に、実際の点火時期設定はノツキングを防ぐため
に前記の望ましい点火進角特性よりもかなり遅れ
側に設定されており、機関の実際の効率は悪化し
ている。

一方、予め基準の点火進角特性を前記MBTに
近づけるため進み側に設定しておき、ノツキング
発生に応じて適時遅角制御を行う点火時期制御装
置の場合は、最適の点火時期に制御することがで
きる。

しかしながら、この種の従来装置においても、
機関の動力性能を重視した負荷特性にした場合と
か、機関の負荷が急増した場合には、発生する過
渡時のノツキングに対する制御量が不足し、ノツ
キング音が大きくなることがある。これはフイー
リングの低下原因となり、その商品性にも大きな
影響を与える。

この発明は叙上の点に着目して成されたもの
で、過渡ノツキングに対する制御性を改善し、従
来装置に比してフイーリングの向上を図つた内燃
機関のノツキング抑制のための点火時期制御装置
を提供することを目的とするものである。

以下に、この発明の一実施例を第１図ないし第
５図と共に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、１
は内燃機関に取り付けられて同機関の振動加速度
を検出する加速度センサ、２は前記加速度センサ
１の出力信号のうちノツキングに対し感度の高い
周波数の信号成分を通過させる周波数フイルタ、
３は前記周波数フイルタ２の出力信号のうちノツ
ク検出に対し妨害波となるノイズをしや断するア
ナログゲート、４は妨害ノイズの発生時期に対応
して前記アナログゲート３の開閉を指示するゲー
トタイミング制御器、５はノツキング以外の内燃
機関の機械ノイズのレベルを検出するノイズレベ
ル検出器、６は前記アナログゲート３の出力電圧
と遅延回路１３の出力電圧とを比較し、ノツク検
出パルスを発生する比較器、７は前記比較器６の
出力パルスを積分し、ノツキング強度に応じた積
分電圧を発生する積分器、８は前記積分器７の出
力電圧に応じて基準点火信号の位相を変化させる
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
は前記回転信号発生器の出力を波形整形し、同時
に点火コイル１２の通電の閉路角制御を行う波形
整形回路、１１は前記移相器８の出力信号により
点火コイル１２の通電を断続するスイツチング回
路である。なお、前記遅延回路１３は前記ノイズ
レベル検出器５の出力に遅れ特性を与えるもの
で、出力レベルが大きくなる場合のみ、その応答
速度は遅い設定のものとなる。

第２図は加速度センサ１の出力信号の周波数特
性を示し、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。

この加速度センサ１の出力信号にはノツク信号
がそれ以外の内燃機関の機械的ノイズや信号伝達
経路に乗る各種ノイズ成分、例えばイグニシヨン
ノイズ等が含まれる。第２図のＡとＢとを比べる
と、ノツク信号には特有の周波数特性のあること
がわかる。この分布は機関の違い、あるいは前記
加速度センサ１の取付位置の違いにより差はある
ものの、それぞれの場合にノツキングの有無によ
り明確な分布の違いがある。そこで、このノツク
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、ノツク信号
を効率よく検出することができる。

第３図、第４図は第１図の各部の動作波形を示
し同一符号は同一部分の波形を示すもので、第３
図は内燃機関のノツキングが発生していないモー
ドを、第４図は同機関のノツキングが発生してい
るモードを示している。

次に第１図の実施例の動作を説明する。

内燃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１０によつて所望の閉路
角をもつ開閉パルスに波形整形され、移相器８を
介してスイツチング回路１１を駆動し、点火コイ
ル１２の通電を断続し、その通電電流のしや断時
に発生する点火コイル１２の点火電圧によつて同
機関は点火されて運転される。この内燃機関の運
転中に起る機関振動は加速度センサ１によつて検
出される。

いま、内燃機関のノツキングが発生していない
場合には、ノツ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１の出
力信号には第３図ａで示すように機械的ノイズや
点火時期Ｆに信号伝送路に乗るイグニシヨンノイ
ズが発生する。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ｂのように機械的ノイズ
成分が相当抑圧されるが、イグニシヨンノイズ成
分は強力なため周波数フイルタ２を通過後も大き
なレベルで出力されることがある。このままでは
イグニシヨンノイズをノツク信号と誤認してしま
うため、アナログゲート３は移相器８の出力によ
つてトリガされるゲートタイミング制御器４の出
力（第３図ｃ）によつて点火時期からある期間そ
のゲートを閉じ、イグニシヨンノイズをしや断す
る。このためアナログゲート３の出力には第３図
ｄのイのようにレベルの低い機械的ノイズのみが
残る。一方、ノイズレベル検出器５はアナログゲ
ート３の出力信号のピーク値変化に応動する。す
なわち、これは通常の機械的ノイズのピーク値に
よる比較的緩かな変化には応動しうる特性を持つ
ているからである。この場合、前記ノイズレベル
検出器５は機械的ノイズのピーク値より若干高い
第３図ｄのロのような直流電流を発生する。この
直流電流は遅延回路１３を経て比較器６に入力さ
れる。従つて、第３図ａに示すようにアナログゲ
ート３の出力信号の平均的なピーク値よりもノイ
ズレベル検出器５の出力が大きいため、これらを
比較する比較器６の出力は第３図ｅのように何も
出力されず、結局ノイズ信号はすべて除去され
る。このため積分器７の出力電圧は第３図ｆのよ
うにゼロのままとなり、移相器８による移相角
（第３図の入出力ｇ，ｈの位相差）もゼロとなる。
従つて、この出力により駆動されるスイツチング
回路１１の開閉位相、すなわち点火コイル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時
期Ｆとなる。

つぎに、ノツキングが発生した場合、加速度セ
ンサ１の出力には第４図ａのように点火時期より
ある時間遅れた付近でノツク信号が含まれ、周波
数フイルタ２およびアナログゲート３を通過後の
信号は、第４図ｄのイのように機械的ノイズにノ
ツク信号が大きく重畳したものになる。このアナ
ログゲート３を通過した信号のうちノツク信号の
立上りは急峻なため、ノイズレベル検出器５の出
力電圧のレベルがノツク信号に対して応答が遅
れ、遅延回路１３の出力のレベル変動はあまりな
い。その結果、比較器６の入力はそれぞれ第４図
ｄのイ，ロとなるので、比較器６の出力には第４
図ｅのようにパルスが発生する。積分器７はこの
パルスを積分して第４図ｆのような積分電圧を発
生する。この積分電圧に応じて移相器８は波形整
形回路１０の出力信号、すなわち第４図ｇの基準
点火信号を時間的に遅れ側に移相するため、移相
器８の出力は位相が前記基準点火信号の位相より
も遅れ、結局、第４図ｈに示す位相でスイツチン
グ回路１１を駆動する。その結果、点火時期が遅
れてノツキングを抑制することができる。

これら第３図、第４図の状態は繰り返し行われ
て最終的に最適の点火時期制御を得ることができ
る。

ところで、いま定常時の制御性を内燃機関の動
力特性を重視した制御特性にした場合、同機関の
負荷が急増した場合の過渡ノツキングに対し制御
量が不足し、そのためにノツキング音が大きく発
生してフイーリングが低下することがある。これ
は上述の説明から明らかなように、ノツキングを
検出している比較器６の比較基準、すなわち第４
図ｄのロのようなノイズレベル検出器５の出力が
速く上昇するためにノツキング検出量が不足し、
その結果、制御不足となるからである。

このようなノツキング検出量の不足を避けるた
めに、この発明の実施例においては、遅延回路１
３をわざわざ設けることによつて前記ノイズレベ
ル検出器５の出力応答を遅らせてから前記比較器
６に入力しているので、前記内燃機関の負荷が急
増した場合の比較器６の比較基準、すなわち第４
図ｄにおいてはロは遅れて徐々に上昇し、それだ
けノツキングの検出量も増える。さらに前記遅延
回路１３の出力は前記ノイズレベル検出器５の出
力と同じレベルとなり、定常レベルで動作続ける
ことになり、前記比較器６の入力の比較基準は定
常時の値となり所定の制御性に帰着する。

なお、前記遅延回路１３は前記ノイズレベル検
出器５の出力が低下した場合には、これに対する
応答性を速くすることによつて遅延時間を小さく
し、上述の内燃機関の負荷が急増した場合のノイ
ズレベル検出器５の出力の上昇に対し応答を遅ら
せる。

第５図は遅延回路１３の一例を示す回路図で、
２０，２１は抵抗、２２はダイオード、２３はコ
ンデンサから構成されている。従つて、遅延回路
１３はその入力レベルが上昇した場合は、第５図
の抵抗２０，２１を介してコンデンサ２３の充電
が行われ、一方前記レベルが低下した場合は、前
記コンデンサ２３の電荷はダイオード２２により
抵抗２１をバイパスし、抵抗２０のみを介して放
電する。すなわち、遅延回路１３において、入力
レベル上昇時は抵抗２０，２１とコンデンサ２３
による応答性の問題となり、入力レベル低下時は
抵抗２０とコンデンサ２３による応答性の問題と
なる。このため、上述のような機関負荷の急減速
時はノイズレベル検出器５の出力に速く応答する
ため、その直後に急加速を行つた場合でも比較基
準は定常状態から急加速した場合と同じレベルに
設定されるため、的確に過渡ノツキングを検出で
きる。

また、このように応答性を変えたことにより、
ノイズレベル検出器５の同じ出力に対し遅延回路
１３の出力は低下することになるが、これはノイ
ズレベル検出器５の利得を大きくすることにより
補正できるため、定常時の同一運転状態に対し遅
延回路１３の出力は変わらないようにすることが
できるので、ノツキング検出レベルは変わらな
い。

以上説明したとおり、この発明は内燃機関の振
動を加速度センサで検出し、この検出出力の機械
的ノイズから設定された比較基準電圧と前記検出
出力とレベル比較することによりノツキングを検
出しそのノツキング強度に応じて点火時期を制御
する内燃機関の点火時期制御装置において、前記
比較基準電圧の上昇時に遅れ特性を与え、また低
下時は遅れがないようにして前記検出出力とレベ
ル比較することにより、機関の負荷が定常状態か
ら急増した場合だけでなく、急減速直後に急増し
た場合においても過渡ノツキングを的確にしかも
効率よく検出することができ、なおかつ過渡ノツ
キング音によるフイーリングの低下を防止できる
という効果がある。さらにまた、この遅れ特性は
定常時の制御性に影響を与えることなく設定でき
るという新しい技術的構成を備えているため、こ
の発明は特に動力性能を重視した制御特性の設定
において発生しやすい上述の過渡ノツキングの抑
制に著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク回
路図、第２図は第１図の加速度センサの出力特性
図、第３図、第４図は第１図各部の動作波形図、
第５図は遅延回路の一例を示す回路図である。 １…加速度センサ、２…周波数フイルタ、３…
アナログゲート、４…ゲートタイミング制御器、
５…ノイズ検出器、６…比較器、７…積分器、８
…移相器、９…回転信号発生回路、１０…波形整
形回路、１１…スイツチング回路、１２…点火コ
イル、１３…遅延回路、２０，２１…抵抗、２２
…ダイオード、２３…コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の振動加速度を検出する加速度セン
   サと、加速度センサの出力から機械的ノイズレベ
   ルを検出するノイズレベル検出回路と、ノイズレ
   ベル検出回路の出力を遅延させるとともにノイズ
   レベル検出回路の出力が低下した場合には遅延時
   間を小さくしノイズレベル検出回路の出力が上昇
   した場合には遅延時間を大きくする遅延回路と、
   加速度センサの出力と遅延回路の出力を比較し加
   速度センサの出力の方が大きいときにノツク検出
   信号を発生する比較器と、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、上記比較器の
   出力に応じて基準点火時期信号を変化させる移相
   器と、この移相器の出力に同期して点火コイルの
   通電を断続するスイツチング回路を備えたことを
   特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。