JP6386250B2 - 点火時期制御装置及び点火時期制御システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）のノッキングの状態によって点火時期を制御する点火時期制御装置及び点火時期制御システムに関し、例えば小型船舶、小型発電機、芝刈機等に使用される汎用エンジン、２輪車用のエンジン、各種の建設機械に用いられるエンジン等に適用可能な点火時期制御装置及び点火時期制御システムに関する。

従来より、エンジンのノッキングを防止して好適にエンジンの動作を制御する技術として、エンジンにノッキングセンサを取り付け、ノッキングセンサの出力に基づいて点火時期を制御する点火時期制御が知られている（特許文献１参照）。

具体的には、電子制御装置からイグナイタに対して、点火時期を示す点火信号が出力され、この点火信号に基づいて、イグナイタから点火コイルに対して、点火プラグに火花放電を行わせるための信号が出力される。

上述した点火時期制御を行う場合には、エンジンによって許容される点火時期の最大進角値を設定するとともに、この最大進角値より遅角側に、所定のマージンを設定して点火時期の基準となる基準点火時期（基準点火信号タイミング）を設定していた。

そして、ノッキングセンサによってノッキングが検出されなければ、段階的に点火時期（点火信号タイミング）を進角させ、ノッキングが検出された場合には、点火時期を遅角させることによって、ノッキングの発生を防止していた。

特開２００８−２１５１４１号公報

ところで、近年では、エンジンを制御する電子制御装置（内燃機関用制御装置）とは別に、装置の汎用性の向上等の目的で、内燃機関用制御装置とイグナイタとの間に他の電子制御装置（点火時期調整装置）を配置し、内燃機関用制御装置から点火時期調整装置に、基準点火時期を示す基準点火信号を送信するとともに、点火時期調整装置にて、ノッキングセンサの出力に基づいて点火時期を調整する技術が研究されている。

しかしながら、内燃機関用制御装置とともに点火時期調整装置を用いる場合には、下記のような問題が生じることが考えられる。
例えば、図１４に示すように、ノッキングセンサや点火時期調整装置に異常（即ちノッキングを検出できないような異常）が発生した場合には、実際にノッキングが発生しても、ノッキングの発生を検出できない恐れがある。

その場合、前記基準点火信号に基づいて、点火時期が例えば最大進角値を示す基準点火時期（基準点火信号タイミング）に設定されていたときには、実際にノッキングが発生しても、点火時期の調整が行われないので、ノッキングの発生を抑制できない恐れがある。その結果、内燃機関に損傷を与える可能性がある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、点火時期制御装置に異常が発生した場合でも、ノッキングの発生を抑制できる点火時期制御装置及び点火時期制御システムを提供することである。

（１）本発明は、第１態様（点火時期制御装置）として、内燃機関のノッキングを検出するノッキング検出装置と、前記ノッキング検出装置から得られる前記ノッキングの状態を示すノッキング信号と、外部の電子制御装置から得られる前記内燃機関の点火時期に関する外部点火信号と、に基づいて、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整装置と、を備えた点火時期制御装置であって、前記ノッキング検出装置及び前記点火時期調整装置のうち少なくとも一方について、ノッキングを検出できない可能性がある異常を検出する異常検出部と、前記異常検出部によって、前記異常を検出した場合には、前記点火時期調整装置にて調整する点火時期を、前記異常を検出する前に設定された前回の点火時期より遅角側に制御する制御部と、を備えており、さらに、前記制御部は、前記異常検出部によって、前記異常を検出した場合には、前記点火時期調整装置にて調整する点火時期を、前記外部点火信号が示す基準点火時期を基準として遅角側の領域内にて制御するとともに、前記基準点火時期から最大遅角量だけ遅角させた点火時期に設定すること特徴とする。

本第１態様では、ノッキング検出装置及び点火時期調整装置のうち少なくとも一方について、ノッキングを検出できない可能性のある異常を検出した場合には、点火時期調整装置にて調整する点火時期を、異常を検出する前に設定された前回（即ち異常検出の直前の）点火時期より遅角側に制御する。
さらに、本第１態様では、異常を検出した場合には、点火時期調整装置にて調整する点火時期を、外部点火信号が示す基準点火時期を基準として遅角側の領域内にて制御するとともに、基準点火時期から最大遅角量だけ遅角させた点火時期に設定する。
これによって、ノッキングの発生を好適に抑制できる。

つまり、上述したように、ノッキング検出装置や点火時期調整装置に、前記異常が発生した場合には、実際にノッキングが発生してもノッキングを検出できず、そのため、ノッキングを抑制するような点火時期の制御を行えない可能性があるが、本第１態様では、ノッキング検出装置や点火時期調整装置に、前記異常を発生した場合には、安全を見込んで、点火時期を、異常を検出する前に設定された前回の点火時期（即ち異常発生の検出の直前に設定された点火時期）より遅角側に制御するので、詳しくは、点火時期調整装置にて調整する点火時期を、基準点火時期から最大遅角量だけ遅角させた点火時期に設定するので、ノッキングの発生を好適に抑制することができる。
つまり、本第１態様では、上述した異常が検出された場合には、最大遅角量に対応した点火時期に一気に遅角させるので、ノッキングの発生を速やかに抑制することができる。
なお、外部点火信号が示す基準点火時期としては、ＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）の範囲が挙げられる。また、基準点火時期を基準とした遅角側の領域としては、例えばＭＢＴに対して＋５°〜＋１０°の中で設定される設定値までの範囲が挙げられる。
ここで、最大遅角量とは、基準点火時期を遅角させる制御を行う際に設定される最大の遅角量であり、例えばＭＢＴに対して＋５°〜＋１０°の中で設定される設定値が挙げられる。

その結果、ノッキング検出装置や点火時期制御装置がノッキングを検出できない異常状態に陥ったとしても、内燃機関の損傷を防ぐことができる。また、点火時期制御装置に異常が発生した場合でも、内燃機関は停止せずに、運転を継続することが可能である。

（２）本発明は、第２態様（点火時期制御システム）として、前記第１態様に記載の点火時期制御装置と前記外部の電子制御装置とを備えたことを特徴とする。

本第２態様の点火時期制御システムは、上述した点火時期制御装置を備えているので、例えば運転状態の変化に対応して好適な点火時期を設定できる等の（第１態様に示すような）効果を奏する。

実施例１の点火時期制御装置が用いられる内燃機関のシステム構成を示す説明図である。 （ａ）は実施例１の点火時期制御装置を一部破断して示す平面図、（ｂ）はその点火時期制御装置を一部破断して示す正面図である。 （ａ）は実施例１の点火時期制御装置及びその周辺の装置を示す説明図、（ｂ）はその点火時期調整装置の接続端子を示す説明図である。 実施例１の点火時期制御装置及びその周辺の装置の電気的構成を示す説明図である。 実施例１におけるノッキングと点火時期の調整内容との基本的な関係を示すグラフである。 基準点火時期Ａと補正点火時期Ｂとの関係を示すタイミングチャートである。 実施例１における異常の発生と点火時期の調整内容との関係を示すグラフである。 実施例１の点火時期調整装置で行われる補正点火時期算出処理を示すフローチャートである。 実施例１の点火時期調整装置で行われるノッキング検出処理を示すフローチャートである。 実施例１の点火時期調整装置のＯＢＤシステムで行われる異常検出処理を示すフローチャートである。 異常検出の手法を例示する説明図である。 （ａ）は実施例２におけるノッキングと点火時期の調整内容との関係を示すグラフ、（ｂ）は異常の発生と点火時期の調整内容との関係を示すグラフである。 実施例２の点火時期調整装置で行われる補正点火時期算出処理を示すフローチャートである。 従来技術における異常発生と点火時期の調整内容との関係を示すグラフである。

以下では、本発明を実施するための形態（実施例）の点火時期制御装置及び点火時期制御システムについて説明する。

本実施例の点火時期制御システムの点火時期制御装置は、汎用エンジンや２輪車用エンジンなどの各種のエンジン（内燃機関）に用いられるものであり、エンジンのノッキングを防止するために、点火時期を制御する装置である。なお、以下では、４サイクルの２輪車用エンジンを例に挙げて説明する。

ａ）まず、本実施例の点火時期制御装置を備えた内燃機関のシステム全体について説明する。
図１に示す様に、内燃機関（エンジン）１は、エンジン本体３と、エンジン本体３に空気を導入する吸気管５と、吸入空気量を検出するエアフローメータ７と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ９と、スロットルバルブ９の開度を検出するスロットル開度センサ１１と、燃焼室１３内に空気を導入する吸気マニホールド１５と、燃料を吸気マニホールド１５内に噴射する燃料噴射弁１７と、エンジン本体３から（燃焼後の）空気を排出する排気マニホールド１９と、排気マニホールド１９から排出される排気から空燃比を検出する空燃比センサ（又は酸素センサ）２１などを備えている。

また、エンジン本体３のシリンダヘッド２３には、点火プラグ２５が取り付けられ、エンジン本体３には、エンジン回転数（回転速度）を検出するエンジン回転数センサ２７や、クランク角を検出するクランク角センサ２９が取り付けられている。

更に、エンジン本体３には、後述する点火時期制御装置３１が取り付けられている。この点火時期制御装置３１には、イグナイタ３３が接続され、イグナイタ３３には点火コイル３５が接続され、点火コイル３５は点火プラグ２５に接続されている。

また、エンジン１には、エンジン本体３等の運転状態（例えばエンジン回転数や空燃比センサ２１の出力に基づく空燃比フィードバック制御など）を総合的に制御する内燃機関用制御装置（エンジンコントロールユニット）３７が設けられている。この内燃機関用制御装置３７は、図示しないが、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を有するマイコンを備えた電子制御装置（ＥＣＵ）である。

なお、この内燃機関用制御装置３７が、本発明における外部の電子制御装置に該当する。また、以下では、点火時期制御装置３１と内燃機関用制御装置３７とを備えたシステムを、点火時期制御システム３８と称する。

内燃機関用制御装置３７の入力ポート（図示せず）には、エアフローメータ７、スロットル開度センサ１１、空燃比センサ２１、エンジン回転数センサ２７、クランク角センサ２９、点火時期制御装置３１が接続されており、これらの各機器からの信号（センサ信号等）が入力ポートに入力する。

一方、内燃機関用制御装置３７の出力ポート（図示せず）には、燃料噴射弁１７、点火時期制御装置３１が接続されており、これらの機器に対して、内燃機関用制御装置３７から、各機器の動作を制御するための制御信号が出力される。

ｂ）次に、本実施例の点火時期制御装置３１について説明する。
図２に示す様に、本実施例の点火時期制御装置３１は、ノッキング検出装置４１と点火時期調整装置４３とが、接続ケーブル４５を介して、電気的及び機械的に分離不可能に一体に構成されたものである。

＜ノッキング検出装置４１＞
ノッキング検出装置４１は、周知の圧電素子６５を用いた非共振型ノッキングセンサであり、主体金具４７の軸孔４７ａに取付用ボルト（図示せず）が挿入される構造を有し、取付用ボルトによってエンジン本体３のシリンダブロック４９（図１参照）に固定されるものである。

詳しくは、ノッキング検出装置４１は、ほぼ全体が樹脂成形体５１によってモールドさており、略円筒形状の本体部５３と本体部５３の側面から突出する略直方体形状のコネクタ部５５とを備えている。

このうち、本体部５３は、円筒形状の筒状部５７とその一端側（図２（ｂ）の下方）に設けられた環状の鍔部５９とからなる前記主体金具４７を有している。筒状部５７には、鍔部５９側から、環状の第１絶縁板６１、環状の第１電極板６３、環状の圧電素子６５、環状の第２電極板６７、環状の第２絶縁板６９、環状のウエイト７１、環状の皿バネ７３、環状のナット７５が配置されている。また、第１電極板６３と第２電極板６７とには、両電極板６３、６７間に発生した出力信号を取り出すための第１出力端子８１と第２出力端子８３とが、それぞれ接続されている。

＜点火時期調整装置４３＞
点火時期調整装置４３は、点火時期を調節する制御装置であり、前記内燃機関用制御装置３７と同様に、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を有するマイコン（図示せず）を備えた電子制御装置である。

なお、この点火時期調整装置４３には、ノッキングが発生した場合などに応じて点火時期を調整するマイコンとは別に、後に詳述するように、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３自身の異常を検知するために、自己故障診断（ＯＢＤ：On-board diagnostics）システム４４（図４参照）が設けられている。

＜接続ケーブル４５等＞
接続ケーブル４５は、内部に第１出力端子８１と第２出力端子８３とに接続された各電気配線（図示せず）が設けられているケーブルであり、この接続ケーブル４５の両端には、両電気配線と接続された第１コネクタ８５と第２コネクタ８７とが設けられている。

つまり、第１コネクタ８５は、ノッキング検出装置４１のコネクタ部５５の開口部５５ａに嵌め込まれるとともに、各電気配線が第１、第２出力端子８１、８３に接続されている。また、第２コネクタ８７は、点火時期調整装置４３の凹状のコネクタ部８９に嵌め込まれるとともに、各電気配線が、点火時期調整装置４３内の内部配線（図示せず）と接続されている。

本実施例では、接続ケーブル４５の第１コネクタ８５は、ノッキング検出装置４１のコネクタ部５５に嵌め込まれるとともに、接着剤によって固定されて分離不可能に一体に構成されている。同様に、接続ケーブル４５の第２コネクタ８７は、点火時期調整装置４３のコネクタ部８９に嵌め込まれるとともに、接着剤によって固定されて分離不可能に一体に構成されている。

ｃ）次に、点火時期制御装置３１に関する電気的構成などについて説明する。
図３（ａ）に示す様に、点火時期制御装置３１の点火時期調整装置４３は、バッテリ９１から電力の供給を受けて作動するものである。よって、点火時期調整装置４３には、図３（ｂ）に示すように、バッテリ９１からの電力を受けるための一対の電源端子９３、９５が設けられている。

また、点火時期調整装置４３は、１組のリード線（信号線）９７、９９を介して、内燃機関用制御装置３７と着脱可能に接続されている。なお、リード線９７、９９は、点火時期調整装置４３及び内燃機関用制御装置３７の両方に対して着脱可能とされている。

点火時期調整装置４３には、後述する点火信号（基準点火信号：Ａ）を、内燃機関用制御装置３７から受信するための受信用端子１０１を備えており、この受信用端子１０１に前記リード線９７が接続される。

同様に、点火時期調整装置４３には、点火時期調整装置４３から内燃機関用制御装置３７に対して、詳述は省略するが、ノッキング検出装置４１又は点火時期調整装置４３の故障（異常）を示す信号を出力する出力用端子１０３を備えており、この出力用端子１０３に前記リード線１０３が接続される。なお、この出力用端子１０３は省略してもよい。

更に、点火時期調整装置４３は、１本のリード線１０５を介して、イグナイタ３３と接続されており、この点火時期調整装置４３には、イグナイタ３３に対して点火コイル３５を作動させるため信号、即ち、後述する（調整後の）点火信号（補正点火信号：Ｂ）を出力するための点火用端子１０７が設けられている。

詳しくは、図４に示す様に、点火コイル３５は、一次巻線３５ａと二次巻線３５ｂとを備えており、一次巻線３５ａの一端には、バッテリ９１の正極が接続され、他端には、（イグナイタ３３の）ｎｐｎ型のパワートランジスタ３３ａのコレクタが接続されている。このパワートランジスタ３３ａは、一次巻線３５ａへの通電・非通電を切り替えるスイッチング素子である。なお、パワートランジスタ３３ａのエミッタは、バッテリ９１の負極と同電位のグランドに接地されている。

一方、二次巻線３５ｂの一端は、バッテリ９１の負極と同電位のグランドに接地され、他端は、点火プラグ２５の中心電極２５ａに接続されている。なお、点火プラグ２５の接地電極２５ｂは、バッテリ９１の負極と同電位のグランドに接地されている。

また、本実施例では、内燃機関用制御装置３７と点火時期調整装置４３とが接続され、この点火時期調整装置４３から、パワートランジスタ３３ａのベースに対して補正点火信号（Ｂ）が出力され、この補正点火信号（Ｂ）に基づいて、パワートランジスタ３３ａがスイッチング動作を行って、点火コイル３５の一次巻線３５ａへの通電・非通電が切り替えられる。

更に、点火時期調整装置４３は、通常の点火時期を調整するＣＰＵ等を備えたマイコンとは別に、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３自身の異常の有無を診断する（電子制御装置である）ＯＢＤシステム４４を備える。なお、このＯＢＤシステム４４は、異常の有無の診断等を行うために図示しないＣＰＵ等を備えている。

詳しくは、このＯＢＤシステム４４は、点火時期調整装置４３に対して、その短絡異常、断線異常、演算値の異常などの有無を診断するとともに、ノッキング検出装置４１に対して、その短絡異常、断線異常などの異常（電気的異常）の有無を診断する。即ち、ノッキングの検出に影響を与える可能性のある異常の有無などを診断する。

なお、ＯＢＤシステム４４による異常の有無の診断方法としては、後に詳述するが、例えば、公知の手法（例えば、特開昭５８−０１１８２４号公報、特開平７−３０５６４９号公報などに記載の手法）なども採用ができる。

また、点火時期調整装置４３は、ＯＢＤシステム４４での診断により検出された異常状態に関する情報を記憶する異常情報記憶メモリ４６を備える。
異常情報記憶メモリ４６は、異常発生の有無（例えば異常検知フラグＩＫＦの値）、検出した異常の種類（短絡異常、断線異常、演算値の異常など）、異常の発生箇所（点火時期調整装置４３、ノッキング検出装置４１）、異常検出日時などの情報を記憶する。

特に本実施例１では、後述するように、異常発生を示すフラグ（異常検知フラグＩＫＦ）が設定されており、異常が検出されない場合には、異常検知フラグＩＫＦの値が０に設定されているが、異常が検出されると（詳しくは後述するように異常が確定されると）、異常検知フラグＩＫＦの値が１に変更される。なお、この異常検知フラグＩＫＦの値が、異常情報記憶メモリ４６に記憶される。

異常情報記憶メモリ４６は、不揮発性の記憶媒体で構成されており、点火時期調整装置４３が停止された後も、異常状態に関する情報を記憶することが可能である。
ｄ）次に、上述した点火時期制御装置３１を用いた点火時期制御の動作について説明する。

内燃機関用制御装置３７では、例えばエンジン回転数や吸入空気量などに基づいて、点火時期の基準となる基準点火時期を決定する。
本実施例では、図５に示すように、基準点火時期（基準点火信号タイミング）は、従来のような最大進角値よりも十分にマージンをとって遅角させた点火時期ではなく、例えばトルクが最大となる点火時期に対応した最大進角値を示すものである。

ここで最大進角値としては、例えばエンジン１の点火時期として最適化され、かつ、運転性能に影響を与えない点火時期（例えばＭＢＴ）を採用できる。
また、前記基準点火時期を示す信号が、基準点火信号（Ａ：図６（ａ）の上図参照）である。そして、この基準点火信号（Ａ）が、内燃機関用制御装置３７から点火時期調整装置４３に出力される。

基準点火信号（Ａ）を受信する点火時期調整装置４３では、ノッキング検出装置４１にからの信号（ノッキング信号）を受信し、そのノッキング信号に基づいて、ノッキングの発生の有無を検出する。例えば、ノッキング信号のピーク値の大きさに基づいて、ノッキングの有無を判定する。

そして、点火時期調整装置４３では、ノッキングの発生状態等に応じて、点火時期を調整（補正）して、補正点火時期を決定する。なお、この補正点火時期を示す信号が、補正点火信号（Ｂ：図６（ａ）の下図参照）である。

具体的には、前記図５に示す様に、所定期間毎（各燃焼サイクル毎）に、ノッキングが発生したか否かを判定し、ノッキングが発生したと判定された場合には、所定期間毎に、点火時期を最大遅角量（例えば最大進角値に対して＋５°）に至るまで、所定の遅角量（例えば＋１°）ずつ徐々に遅角させる。即ち、補正点火信号タイミングを示す補正点火信号（Ｂ）を設定する。

詳しくは、図６に示すように、今回の基準点火信号（Ａ）が出力（オンからオフ）されたから次回の（直後に到来する）基準点火信号（Ａ）の入力（オフからオン）までの間に、ノッキング信号を検出し（後述するノック検知ウィンドウＫＮＷを設定して検出し）、そのノッキング信号に基づいてノッキングが発生した否かを判定し、その判定結果を当該次回の基準点火信号（Ａ）の補正に使用する。

具体的には、図６（ｂ）の右端に示すように、ノッキングが発生している場合、即ち、後述するノック検知フラグＫＮＳが１の場合には、（前記次回の燃焼サイクルにおける）基準点火信号（Ａ）を所定量遅角させて（当該次回の燃焼サイクルにおける）補正基準点火信号（Ｂ）を設定する。

これによって、同じ次回の燃焼サイクルについて、基準点火信号（Ａ）に対して、所定の遅角量だけ遅角された補正点火時期を示す補正点火信号（Ｂ）が設定される。
一方、ノッキングが発生していないと判定された場合には、前記図５に示すように、点火時期を基準点火時期（即ち最大進角値に対応する最大進角点火時期）に一気に戻すように、補正点火時期を設定する。

従って、点火時期の調整は、常に最大進角値を基準として遅角側の領域（最大進角値を含む領域）で行われるので、補正点火時期を基準点火時期より進角側に調整させることはない。

なお、エンジン起動時や加速時等の運転過渡期といった場合などにおいて、エンジン回転数の変動が所定以上に大きな場合（例えば上述した基準点火時期の設定でも好適に制御しにくいような場合）には、前記点火時期を補正する処理は行わないように設定することができる。

特に、本実施例１では、図７に示すように、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３に異常（電気的異常）が発生した場合には、詳しくは、ノッキングを検出できないような異常が発生した場合には、点火時期を、（固定量である）所定の遅角量だけ遅角させた補正点火時期に設定する。詳しくは、補正点火時期として、基準点火時期から最大遅角量だけ遅角させた点火時期（即ち最大遅角値に対応する最大遅角点火時期）に設定する。

つまり、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３の異常が検出された場合には、異常が検出される前に設定された前回の（即ち直前の）点火時期が、基準点火時期であっても補正点火時期であっても、補正点火時期を最大遅角量に対応した最大遅角点火時期に設定する。

その後は、ノッキングの発生の有無にかかわらず、この補正点火時期を維持する。なお、異常が解消した場合には、点火時期を初期値の基準点火時期に戻してもよい。
そして、上述のように補正点火時期が決定されると、前記図４に示す様に、点火時期調整装置４３から、イグナイタ３３に対して、補正点火信号（Ｂ）が出力される。

イグナイタ３３では、パワートランジスタ３３ａのベースに、補正点火信号（Ｂ）が与えられると、この補正点火信号（Ｂ）のオン・オフに応じてスイッチング動作が行われる。

詳しくは、補正点火信号（Ｂ）がオフ（ローレベル：一般にグランド電位）である場合には、ベース電流が流れずパワートランジスタ３３ａはオフ状態（遮断状態）となり、一次巻線３５ａに電流（一次電流ｉ１）が流れることはない。また、補正点火信号（Ｂ）がオン（ハイレベル：点火時期調整装置４３からの正の電圧が供給される状態）である場合には、ベース電流が流れてパワートランジスタ３３ａはオン状態（通電状態）となり、一次巻線３５ａに電流（一次電流ｉ１）が流れる。この一次巻線３５ａへの通電により、点火コイル３５に磁束エネルギーが蓄積される。

また、補正点火信号（Ｂ）がハイレベルであり一次巻線３５ａに一次電流ｉ１が流れている状態で、補正点火信号（Ｂ）がローレベルになると、パワートランジスタ３３ａがオフ状態となり、一次巻線３５ａへの一次電流ｉ１の通電が遮断（停止）される。すると、点火コイル３５における磁束密度が急激に変化して、二次巻線３５ｂに点火用電圧が発生し、これが点火プラグ２５に印加されることで、点火プラグ２５の中心電極２５ａと接地電極２５ｂとの間に火花放電が発生する。このときに二次巻線３５ｂに流れる電流が二次電流ｉ２である。

なお、上述した基準点火信号（Ａ）及び補正点火信号（Ｂ）には、ローレベルからハイレベルになるタイミングと、ハイレベルからローレベルになるタイミングとの情報が含まれている。このうち、ハイレベルからローレベルになるタイミングは、所望の点火時期（発火する時期）である。また、ハイレベルの期間は、必要な磁束エネルギーが蓄積されるように所定の期間が設定される。

ｄ）次に、点火時期調整装置４３にて行われる処理について説明する。
＜補正点火時期算出処理＞
本処理は、最大進角値に対応した基準点火時期に基づいて補正点火時期を算出するとともに、基準点火時期を示す基準点火信号（Ａ）を利用してエンジン回転数を算出する処理である。

図８のフローチャートに示す様に、ステップ（Ｓ）１００では、タイマー記憶変数Ｎをリセット（０に設定）する。
続くステップ１１０では、回転数格納／ノックウィンドウ（Window）変数Ｓをリセットする。この回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓとは、ステップ２６０にてエンジン回転数を順次記憶させていったときの時系列を示す変数、かつ、ステップ２７０にてノッキングを検出するクランク角ウィンドウの値を順次記憶させていったときの時系列を示す変数である。

続くステップ１２０では、タイマーＴの初期値Ｔ（０）を０に設定する。
続くステップ１３０では、ノック検知ウィンドウＫＮＷの初期値ＫＮＷ（０）を０に設定する。このノック検知ウィンドウＫＮＷとは、ノッキングの発生する可能性のある領域（所定の回転角の区間）を示すものであり、点火時期を起点に設定される特定の期間に相当し、ノッキング信号の解析区間に相当するものである。

続くステップ１４０では、内燃機関用制御装置３７から受信した基準点火信号（Ａ）に基づいて、基準点火時期（入力点火時期）ＴＩＧＩＮを補正点火時期ＴＩＧとして設定する。なお、ここでの補正点火時期ＴＩＧの値は、まだ補正が行われていない値である。

続くステップ１５０では、点火信号間隔測定タイマーＴ１をリセットする。
続くステップ１６０では、基準点火信号（Ａ）が入力したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１７０に進み、一方否定判断されると待機する。

ステップ１７０では、基準点火信号（Ａ）が入力してからの時間を計測するために、点火信号間隔測定タイマーＴ１をスタートする。
続くステップ１８０では、再度基準点火信号（Ａ）が入力したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１９０に進み、否定判断されると待機する。

ステップ１９０では、基準点火信号（Ａ）が入力したので、前記タイマー記憶変数Ｎをカウントアップする。
続くステップ２００では、今回（Ｎ回目）、基準点火信号（Ａ）が入力した時間を、タイマーＴ（Ｎ）として記憶する。即ち、点火信号間隔測定タイマーＴ１の計数値を、タイマーＴ（Ｎ）の値として記憶する。

ステップ２１０では、補正点火時期ＴＩＧに基づいて、点火時期を調整する。即ち、後述するステップ３３０、３５０、３６０等の処理によって算出した補正点火時期ＴＩＧを、実際の点火時期として設定する。

続くステップ２２０では、前記ステップ２１０にて設定された点火時期にて、イグナイタ３３に対して、点火信号（即ち補正点火信号（Ｂ））が出力される。これによって、点火動作（点火プラグ２５における火花放電）が行われる。

続くステップ２３０では、今回（Ｎ回目）、基準点火信号（Ａ）が入力した時間（Ｔ（Ｎ））と、前回（Ｎ−１回目）、基準点火信号（Ａ）が入力した時間（Ｔ（Ｎ−１））との差ΔＴ（Ｎ）を求める。即ち、連続する基準点火信号（Ａ）の間の時間を求める。

続くステップ２４０では、「２回転×６０ｓｅｃ／ΔＴ（Ｎ）」の演算（４サイクルエンジンにて１点火／２回転の場合）によって、エンジン回転数（ｒｐｍ）を算出する。
続くステップ２５０では、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓをカウントアップする。

続くステップ２６０では、前記ステップ２４０で求めたエンジン回転数、即ち、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓに対応したエンジン回転数を、ＲＰＮ（Ｓ）として格納（記憶）する。

続くステップ２７０では、ノック検知ウィンドウＫＮＷ（Ｓ）の演算を行う。即ち、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓに対応したノック検知ウィンドウＫＮＷ（Ｓ）の演算を、公知の演算手法によって行って、その値を記憶する。

続くステップ２８０では、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓが２を上回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ２９０に進み、一方否定判断されると前記ステップ１８０に戻る。

ステップ２９０では、後述するノッキング検出処理を行って、ノッキングを検出（ノッキングが発生しているか否かを判定）する。
続くステップ３００では、エンジン回転数の「ＲＰＮＳ（Ｓ）／ＲＰＮＳ（Ｓ−１）」の演算、即ち、今回（Ｓ回目）のエンジン回転数ＲＰＮＳ（Ｓ）を前回（Ｓ−１回目）のエンジン回転数ＲＰＮＳ（Ｓ−１）で割ることにより、エンジン回転数の変動の大きさを示すエンジン回転数の偏差（回転数偏差）ΔＲＰＮを算出する。

続くステップ３１０では、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３に異常が発生しているか否かを、後述する異常検出処理にて設定される異常検知フラグＩＫＦが１であるか否かによって判定する。ここで肯定判断されるとステップ３６５に進み、一方否定判断されるとステップ３１５に進む。

ステップ３１５では、回転数偏差ΔＲＰＮが所定の判定値ＲＰＮｓを下回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ３２０に進み、一方否定判断されるとステップ３３０に進む。

ステップ３３０では、回転数偏差ΔＲＰＮが大きく、点火時期を進角させることは適当ではないので、基準点火時期ＴＩＧＩＮそのものを補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ１８０に戻る。

一方、ステップ３２０では、ノッキングが発生しているか否かを、後述するノッキング検出処理にて設定されるノック検知フラグＫＮＳが１であるか否かによって判定する。ここで肯定判断されるとステップ３４０に進み、一方否定判断されるとステップ３３０に進む。

ステップ３３０では、ノッキングが発生していないので、基準点火時期ＴＩＧＩＮそのものを補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ１８０に戻る。
一方、ステップ３４０では、ノッキングが発生しているので、点火時期（補正点火時期ＴＩＧ）が最大遅角値ＴＩＧＭか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ３６０に進み、一方否定判断されるとステップ３５０に進む。

なお、最大遅角値ＴＩＧＭとは、上述したように、最大進角値に対して最も大きな遅角量（最大遅角量）分（例えば＋５°）遅角させた値である。
ステップ３６０では、補正点火時期ＴＩＧが最大遅角値ＴＩＧＭであるので、その最大遅角値ＴＩＧＭの値を補正点火時期ＴＩＧの値として設定し、前記ステップ１８０に戻る。

一方、ステップ３５０では、補正点火時期ＴＩＧが最大遅角値ＴＩＧＭではないので、即ち更に遅角させる余裕があるので、点火時期を所定値ΔＴＩＧ分（例えば＋１°）遅角させる。具体的には、補正点火時期ＴＩＧに所定値（補正遅角値）ΔＴＩＧを加えて、今回の補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ１８０に戻る。

また、前記ステップ３１０にて肯定判断されて進むステップ３６５では、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３に異常（電気的異常）が発生しているので、即ち、ノッキングを検出できない可能性があるので、ノッキングの発生を確実に抑制するために、最大遅角値ＴＩＧＭを補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ１８０に戻る。

従って、この様な処理によって、前記図５に示すように、ノッキングが検出された場合には、点火時期を、各ノッキング検出毎に徐々に遅角させることができ、ノッキングが検出されない場合には、一気に最大進角値に戻す（換言すれば、一気に基準点火時期ＴＩＧＩＮに設定する）ことができる。

また、前記図７に示すように、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３に異常が発生した場合には、ノッキングが発生しないように、点火時期を一気に最大遅角値に設定することができる。

＜ノッキング検出処理＞
本処理は、ノッキング信号に基づいて、ノッキングを検出する処理である。本処理は所定期間毎に実施される。

図９に示す様に、ステップ４００にて、ノック検知フラグＫＮＳをクリア（０に設定）する。
続くステップ４１０では、点火時期か否か（点火信号がハイレベルからローレベルになるタイミングであるか否か）を判定する。ここで肯定判断されるとステップ４２０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

ステップ４２０では、ノック検知ウィンドウ測定タイマーをスタートする。
続くステップ４３０では、ステップ２５０にて演算したノック検知ウィンドウＫＮＷに対応する期間内にあるか否か（換言すれば、ノック検知ウィンドウＫＮＷ内であるか否か）をノックウィンドウ測定タイマーの値に基づき判定する。ここで肯定判断されるとステップ４４０に進み、一方否定判断されると前記ステップ４３０に戻って同様な処理を繰り返す。

ステップ４４０では、ノッキング検出装置４１から得られたノッキング信号Ｋｎｉｎが有効であると設定する。
続くステップ４５０では、ステップ２５０にて演算したノック検知ウィンドウＫＮＷに対応する期間が経過したか否か（換言すれば、ノック検知ウィンドウＫＮＷ外であるか否か）をノックウィンドウ測定タイマーの値に基づき判定する。ここで肯定判断されるとステップ４６０に進み、一方否定判断されると前記ステップ４４０に戻って同様な処理を繰り返す。

ステップ４６０では、ノックウォンドウ測定タイマーをリセットする。
続くステップ４７０では、ノッキング信号Ｋｎｉｎのピーク値ＫｎｉｎＰｋを算出する。

続くステップ４８０では、ノッキング信号Ｋｎｉｎのピーク値ＫｎｉｎＰｋが、ノッキングの有無を判定する所定の判定値Ｔｈを上回るか否か、即ち、ノッキングが発生したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ４９０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

ステップ４９０では、ノッキングが発生しているので、そのことを示すノック検知フラグＫＮＳをセット（１に設定）し、本処理を終了する。
＜異常検出処理＞
本処理は、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３の異常（電気的異常）を検出する処理であり、ＯＢＤシステム４４にて実施される。本処理は所定期間（例えば５ｍｓ）毎に実施される。

図１０に示す様に、ステップ６００では、異常検知フラグＩＫＦが０であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ６１０に進み、一方否定判断されるとステップ６３０に進む。

続くステップ６１０では、ノッキング検出装置４１及び点火時期調整装置４３の少なくとも一方に、ノッキングの検知に支障を与えるような異常が発生しているか否かを判定する。なお、異常判定の手法については、後に詳述する。ここで肯定判断されるとステップ６２０に進み、一方否定判断されるとステップ６３０に進む。

ステップ６３０では、異常が発生していないので、即ち、異常が継続していないので、判定回数をクリア（０に設定）し、一旦本処理を終了する。
一方、ステップ６２０では、異常が発生したので、判定回数を係数するカウンタ（判定回数）をカウントアップする。即ち判定回数に１を加算する。

続くステップ６４０では、判定回数が所定の判定回数閾値を上回ったか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ６５０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。

ステップ６５０では、異常が一度ではなく、何度も継続して異常が検出されたので、異常の発生が確実であるとして、異常検知フラグＩＫＦを１に設定して、一旦本処理を終了する。

つまり、本異常検出処理を、所定期間毎に繰り返して実施することにより、異常が（判定回数閾値を上回る）複数回検出された場合には、異常が発生したことを確定するのである。

＜異常検出の手法＞
次に、上述した異常検出処理に用いられる異常判定の手法について説明する。
なお、異常検出の手法としては、下記の手法を単独で使用できる。

・図１１（ａ）に示すように、ノッキング検出装置４１からの出力波形（センサ出力）が、バッテリショートを示す閾値より上回った場合には、異常が発生した（バッテリショートが発生した）と判定する。

・図１１（ａ）に示すように、ノッキング検出装置４１からの出力波形が、ＧＮＤショートを示す閾値より下回った場合には、異常が発生した（ＧＮＤショートが発生した）と判定する。

・図１１（ｂ）に示すように、ノッキング検出装置４１からの出力波形の振幅（ピーク）が、ノッキング検出装置４１（センサ）の断線・ショートを示す閾値より小さい場合、即ち、センサ出力のピークが閾値の幅の内側にある場合には、異常が発生した（センサ 断線・ショートが発生した）と判定する。

・前記図８のステップ２３０に示す演算値（ΔＴ）が、所定の正常な範囲内で無い場合は、点火時期調整装置４３に異常が発生したと判定する。
・前記図８のステップ２４０に示す演算値（２＊６０／ΔＴ）であるエンジン回転数ＲＰＮが、所定の正常な範囲内で無い場合は、点火時期調整装置４３に異常が発生したと判定する。例えば、エンジン回転数ＲＰＮが１２０００ｒｐｍ以下に設定されているエンジン１において、それを上回るエンジン回転数ＲＰＮが検出された場合には、異常が発生したと判定する。

・その他、各種の演算値が、正常な範囲内でない場合に、異常が発生したと判定してもよい。
ｅ）次に、本実施例の効果を説明する。

本実施例１の点火時期制御装置３１では、ノッキング検出装置４１と点火時期調整装置４３とが、接続ケーブル４５を介して、電気的に接続されているとともに一体に構成されており、しかも、点火時期調整装置４３に対して、ノッキング検出装置４１からノッキング信号が入力されるとともに、外部の内燃機関用制御装置３７から（最大進角値に対応した）基準点火信号（Ａ）が入力される。

特に、本実施例１では、ノッキング検出装置４１及び点火時期調整装置４３のうち少なくとも一方の異常状態を検出した場合には、点火時期調整装置４３にて調整する点火時期を、異常を検出する前に設定された前回の（即ち異常検出の直前の）点火時期より遅角側に制御するので、ノッキングの発生を好適に抑制できる。

つまり、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３を含む点火時期制御装置３１に、異常が発生した場合には、実際にノッキングが発生してもノッキングを検出することができず、そのため、ノッキングを抑制するような点火時期の制御を行えない恐れがあるが、本実施例１では、点火時期制御装置３１に異常が発生した場合には、安全を見込んで、異常を検出する前に設定された前回の点火時期（即ち異常発生の検出の直前に設定された点火時期）を遅角側に制御するので、ノッキングの発生を効果的に防止することができる。

しかも、遅角側に制御する際には、点火時期を最大遅角値に一気に遅角させるので、ノッキングの発生を速やかに抑制することができるという利点がある。
なお、点火時期制御装置３１の異常発生時に、異常を検出する前に設定された前回の点火時期が最大遅角値である場合には、これ以上の遅角ができないため、最大遅角値を維持させる点火時期の制御を行うことになる。

その結果、点火時期制御装置３１（詳しくはノッキング検出装置４１）がノッキングを検出できない状態でもあっても、エンジン１の損傷を防ぐことができる。また、点火時期制御装置３１に異常が発生した場合でも、エンジン１は停止せずに、運転を継続することが可能である。

また、本実施例１では、内燃機関用制御装置３７から得られる基準点火時期に対して、ノッキングの検出がある場合には、最大進角値を基準にして遅角側の領域にて点火時期を遅角させることによって、点火時期調整装置４３からイグナイタ３３に送る補正点火信号（Ｂ）のタイミングを、（１周期待つことなく）速やかに調節でき、点火時期調整装置４３から出力する信号を速やかに調整できる。

これによって、例えばドライバビリティや点火性能など車両の性能を向上させることができるという効果を奏する。

次に実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な内容については説明を省略する。
本実施例２のハード構成は、前記実施例１と同様であり、その制御内容が異なるので、制御内容について説明する。なお、実施例１と同様なハード構成には同じ番号を付す。

本実施例２では、基本的な動作として、図１２（ａ）に示すように、ノッキングが検出されない場合には、最大遅角量（従って最大遅角値）に対応した基準点火時期から、点火時期（補正点火時期）を徐々に進角させ、ノッキング検出されると、一気に基準点火時期に戻す制御を行う。

特に本実施例２では、図１２（ｂ）に示すように、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３に異常が検出された場合には、点火時期（補正点火時期）を最大遅角値に対応した基準点火時期に一気に戻す制御を行う。

次に、本実施例２における制御処理について説明する。
図１３のフローチャートに示すように、本実施例２では、ステップ７００〜８００及びステップ８１０〜８８０では、それぞれ前記実施例１のステップ１００〜２００及びステップ２１０〜３００と同様な処理を行うので、その説明は省略する。

なお、本実施例２では、前記実施例１のステップ２１０、２２０の処理は行わない。
そして、ステップ８９０では、ノッキング検出装置４１又は点火時期調整装置４３に異常が発生しているか否かを、上述した異常検出処理にて設定される異常検知フラグＩＫＦが１であるか否かによって判定する。ここで肯定判断されるとステップ９２５に進み、一方否定判断されるとステップ８９５に進む。

ステップ８９５では、回転数偏差ΔＲＰＮが所定の判定値ＲＰＮｓを下回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ９００に進み、一方否定判断されるとステップ９１０に進む。

ステップ９１０では、回転数偏差ΔＲＰＮが大きく、点火時期を進角させることは適当ではないので、基準点火時期ＴＩＧＩＮそのものを補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ７８０に戻る。

一方、ステップ９００では、ノッキングが発生しているか否かを、上述したノッキング検出処理にて設定されるノック検知フラグＫＮＳが１であるか否かによって判定する。ここで肯定判断されるとステップ９２０に進み、一方否定判断されるとステップ９３０に進む。

ステップ９２０では、ノッキングが発生しているので、点火時期（補正点火時期ＴＩＧ）を最大遅角値ＴＩＧＭである基準点火時期ＴＩＧＩＮに設定し、前記ステップ７８０に進む。

一方、ステップ９３０では、ノッキングが発生していないので、点火時期（補正点火時期ＴＩＧ）が最大進角値ＴＩＧＡＭか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ９４０に進み、一方否定判断されるとステップ９５０に進む。

ステップ９４０では、補正点火時期ＴＩＧが最大進角値ＴＩＧＡＭであるので、その最大進角値ＴＩＧＡＭの値を補正点火時期ＴＩＧの値として設定し、前記ステップ７８０に戻る。

一方、ステップ９５０では、補正点火時期ＴＩＧが最大進角値ＴＩＧＡＭではないので、即ち更に進角させる余裕があるので、点火時期を所定値ΔＴＩＧ分進角させる。具体的には、補正点火時期ＴＩＧから所定値（補正進角値）ΔＴＩＧを引いて、今回の補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ７８０に戻る。

また、前記ステップ８９０にて肯定判断されて進むステップ９２５では、ノッキング検出装置４１や点火時期調整装置４３に異常が発生しているので、即ち、ノッキングを検出できない可能性があるので、ノッキングの発生を確実に抑制するために、最大遅角値ＴＩＧＭである基準点火信号ＴＩＧＩＮを補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ７８０に戻る。

従って、本実施例２では、上述した制御処理によって、前記実施例１と同様な効果を奏する。
［特許請求の範囲と実施例との対応関係］
前記異常検出部は、点火時期調整装置に配置されたＯＢＤシステムによって実現でき、前記制御部は、点火時期調整装置にて点火時期を調整するＣＰＵ等によって実現できる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば、前記実施例１のように、異常が検出された場合に、最大遅角量に対応した点火時期（最大遅角点火時期）に設定する方法以外に、異常検出の直前の点火時期を、所定量（例えば最大遅角量より小さな固定値）だけ遅角させる制御を行ってもよい。この場合は、基準点火時期から最大遅角点火時期の範囲以内に補正点火時期が設定されることになる。

（２）また、前記実施例１では、基本となる制御として、ノッキングが検出された場合には、点火時期を所定量ずつ遅角させ、ノッキングが検出されない場合には、基準点火時期に戻す制御を行ったが、それとは別に、例えば、ノッキングが検出された場合には、点火時期を一気に最大遅角値に制御し、その後、ノッキングが検出されない場合には、所定量ずつ進角させるように制御してもよい。
つまり、実施例１の変形例（基本的な制御の変形例）として、点火時期を（基準点火時期に対して）遅角側にて制御するものであれば、各種の方法を採用できる。
（３）更に、ノッキング検出装置は、非共振型センサに限らず、共振型センサを使用でき、ノッキングを検出できれば、その種類に限定されない。

（４）また、ノッキングを検出する方法についても、ノッキング信号のピークから検出する方法に限らず、周知のノッキング信号に対するＦＦＴ、積分値を利用した方法など、ノッキングを検出できれば、その種類に限定されない。

（５）更に、本発明は、２サイクルのエンジンに適用することもできる。
（６）なお、本発明の外部の電子制御装置としては、マイコンによって各種の制御を行う装置が挙げられる。また、点火時期制御装置とは別体に（着脱可能なリード線等を介して）設けられて内燃機関の動作を制御する内燃機関用制御装置が挙げられる。

１…内燃機関（エンジン）
３…エンジン本体
２５…点火プラグ
３１…点火時期制御装置
３３…イグナイタ
３５…点火コイル
３７…内燃機関用制御装置
４１…ノッキング検出装置
４３…点火時期調整装置
４４…ＯＢＤシステム

Claims (2)

1. 内燃機関のノッキングを検出するノッキング検出装置と、
   前記ノッキング検出装置から得られる前記ノッキングの状態を示すノッキング信号と、外部の電子制御装置から得られる前記内燃機関の点火時期に関する外部点火信号と、に基づいて、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整装置と、
   を備えた点火時期制御装置であって、
   前記ノッキング検出装置及び前記点火時期調整装置のうち少なくとも一方について、ノッキングを検出できない可能性がある異常を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部によって、前記異常を検出した場合には、前記点火時期調整装置にて調整する点火時期を、前記異常を検出する前に設定された前回の点火時期より遅角側に制御する制御部と、
   を備えており、
   さらに、前記制御部は、前記異常検出部によって、前記異常を検出した場合には、前記点火時期調整装置にて調整する点火時期を、前記外部点火信号が示す基準点火時期を基準として遅角側の領域内にて制御するとともに、前記基準点火時期から最大遅角量だけ遅角させた点火時期に設定すること特徴とする点火時期制御装置。
2. 前記請求項１に記載の点火時期制御装置と前記外部の電子制御装置とを備えたことを特徴とする点火時期制御システム。