JPH0343418Y2 - - Google Patents

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JPH0343418Y2
JPH0343418Y2 JP1985171447U JP17144785U JPH0343418Y2 JP H0343418 Y2 JPH0343418 Y2 JP H0343418Y2 JP 1985171447 U JP1985171447 U JP 1985171447U JP 17144785 U JP17144785 U JP 17144785U JP H0343418 Y2 JPH0343418 Y2 JP H0343418Y2
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ignition timing
signal
control
combustion
engine
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案は、θpmax(筒内圧が最大になるクラン
ク角)が所定の目標クランク角に一致するように
点火時期を制御して燃焼エネルギーの効率的な取
り出しを図るいわゆるMBT(Minimum advance
for Best Torque)制御を行う内燃機関の点火時
期制御装置に関する。なお、ノツク発生時のノツ
ク制御については、以下の従来例と同様の点火時
期遅角制御を行う。
(従来の技術) 一般に、エンジンの点火時期が進みすぎている
場合に発生するノツキング現象を抑制するために
点火時期の遅角制御、いわゆるノツキング制御が
行われる。筒内圧センサからの信号に基づいてノ
ツク発生を判断し、該ノツクが抑制されるまで所
定量の遅角補正を行う。
他方、上記のノツキング制御によつてノツクが
抑制されている間、点火時期を所定の目標クラン
ク角に制御するというMBT制御が周知である。
そして、これらのノツク制御とMBT制御を併
用する点火時期制御装置も周知である。2つの制
御を併用する点火時期制御装置では、(イ)ノツク発
生中、ノツキング制御による点火時期の遅角補正
を行い、(ロ)ノツクが抑制されている間、MBT制
御による点火時期の目標クランク角への一致制御
を行う。すなわち、ノツクの状態に応じて何れか
一方の制御を行う。
ここで、MBT制御における目標クランク角
は、燃焼エネルギーを最も効率よく取り出すこと
のできる特定のクランク角(例えばATDC15°)
であり、MBT制御では、筒内圧が最大となる位
置のクランク角θpmax(燃焼ピーク位置)がこの
特定の目標クランク角に一致するように点火時期
を制御する。
上記θpmaxの検出は、筒内圧センサからの信
号を時間軸上で観測し、その信号のピーク位置を
判定することにより行われる。
例えば、MBT制御の公知文献としての特開昭
58−82074号公報では、TDCからATDC60°まで
の1°ごとに筒内圧信号を取込み、これをA/D変
換してメモリに格納し、最大のピーク信号を検出
してθpmaxを求めている。
(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の内燃機関の点
火時期制御装置にあつては、MBT制御の実行に
必要な燃焼ピーク位置θpmaxを検出するに際し
て高速のサンプリング回路やA/D変換器および
CPUを必要とする構成となつていたため、コス
トの高いデバイスになるとともに、エンジンの電
子制御に一般的に使用される従来のコントロール
ユニツトではMBT制御の実現が困難であつた。
(考案の目的) そこで本考案は、筒内圧に基づくノツキング検
出情報から疑似的な燃焼ピーク位置を検出するこ
とにより、ピーク位置検出回路を簡便化し、
MBT制御に必要なシステムの構成を簡単なもの
として、従来システムの能力で充分にMBT制御
の実行可能な低コストの点火時期制御装置を提供
することを目的としている。
(考案の構成) 本考案による内燃機関の点火時期制御装置はそ
の基本概念図を第1図に示すように、エンジンの
燃焼圧力を検出する圧力検出手段aと、エンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段bと、圧
力検出手段の出力から所定のノツク振動を抽出す
る抽出手段cと、エンジンの燃焼サイクル毎に抽
出手段の出力を積分する演算手段dと、所定の基
準値と前記演算手段の積分値とを比較し、積分値
が基準値を越えたときのクランク角位置を、燃焼
圧力が最大となる燃焼ピーク位置とするピーク位
置演算手段eと、エンジンの運転状態に基づいて
点火時期を設定するとともに、燃焼ピーク位置が
所定クランク角よりも後ろにあるときは点火時期
を進角補正する一方、前にあるときは点火時期の
進角補正を中止する点火時期設定手段fと、点火
時期設定手段の出力に基づいて混合気に点火する
点火手段gと、を備えており、所定の基準値を越
えるノツク振動が検出されたときのクランク角が
MBT制御の目標クランク角、すなわち燃焼ピー
ク位置として疑似的に検出される。したがつて、
高速のサンプリング回路やA/D変換器及び
CPUなどを必要とせず、ピーク位置検出回路を
簡便化することができる。
(実施例) 以下、本考案を図面に基づいて説明する。
第2,3図は本考案の一実施例を示す図であ
る。
まず、構成を説明する。第2図において、1a
〜1fは筒内圧センサ(圧力検出手段)であり、
筒内圧センサ1a〜1fは気筒毎(本実施例では
6気筒)に配設される。筒内圧センサ1a〜1f
は気筒内の燃焼圧力を圧電素子により電荷に変換
して電荷出力S1を出力しており、電荷出力S1は同
じく気筒毎に配設されたチヤージアンプ2a〜2
fにより電圧信号に変換されてマルチプレクサ
(MPX)3に入力される。マルチプレクサ3は所
定のタイミング毎にマルチプレクサ制御回路4か
ら出力される切換信号Scに同期してチヤージア
ンプ2a〜2fからの信号を気筒毎に択一的に切
換え、信号S2としてバンドパスフイルタ(BPF)
(抽出手段)5に出力する。
バンドパスフイルタ5は信号S2のうちノツキン
グ振動に対応する周波数帯(例えば、5KHz〜
20KHz)の信号のみを通過させ信号S3として整流
器6に出力し、整流器6は信号S3を全波整流(半
波整流でもよい)し整流信号S4としてゲート回路
7に出力する。ゲート回路7はゲート制御回路8
から出力されるゲート信号Sgに同期しそのレベ
ルが〔H〕であるとき整流信号S4を通過させて積
分器9に出力し、ゲート信号Sgのレベルが〔L〕
であるとき該信号S4の通過を阻止する。積分器9
はゲート回路7から所定区間だけ出力される整流
信号S9を積分し、燃焼振動エネルギに関連する物
理量に相当する積分値Sとしてマイクロコンピユ
ータ10および比較器11に出力する。上記整流
器6、ゲート回路7、ゲート制御回路8および積
分器9は演算手段12を構成する。
比較器11は積分値SをD/A変換器20から
の比較基準値(スライスレベル)SLAと比較して
その大小関係を判別し、判別信号Shをマイクロ
コンピユータ10に出力する。この判別信号Sh
はそのレベルが〔L〕→〔H〕へと立上るときの
タイミングが燃焼ピーク位置θpmaxを算出する
パラメータとしての性格を有する。D/A変換器
20はマイクロコンピユータ10からデイジタル
値として出力されたスライスレベルSLDをアナロ
グ値SLAにD/A変換して比較器11に出力す
る。比較器11およびD/A変換器20はピーク
位置演算手段21を構成している。
マイクロコンピユータ10にはさらにクランク
角センサ22,23からの信号Ca,C1が入力さ
れるとともに、その他のエンジンの運転状態を表
す信号(例えば、吸入空気量信号等)が運転状態
検出手段24から入力される。クランク角センサ
22は爆発間隔(6気筒エンジンではクランク角
で120°、4気筒エンジンでは180°)毎に各気筒の
圧縮上死点(TDC)で〔H〕レベルのパルスと
なる基準位置信号Caを出力し、クランク角セン
サ23はクランク角の単位角度(例えば、2°)毎
に〔H〕レベルのパルスとなる単位信号C1を出
力する。なお、信号Caのパルスを計数すること
によりエンジン回転数を知ることができる。
マイクロコンピユータ10は点火時期設定手段
としての機能を有し、積分値S、判別信号Sh、
信号Ca,C1やその他の運転状態を表す信号に基
づいてノツクレベルの算出、θpmaxの検出およ
びノツク制御やMBT制御に必要な点火時期の処
理を行つてデイジタル値の前記スライスレベル
SLDを出力するとともに、点火信号Spを点火手段
25に出力する。点火手段25は点火コイルやデ
イストリビユータ、点火プラグ等からなり、点火
信号Spに基づいて高電圧を発生させて混合気に
点火する。
一方、前記マルチプレクサ制御回路4およびゲ
ート制御回路8にはクランク角センサ22,23
からの信号Ca,C1が入力される。マルチプレク
サ制御回路4はこれらの信号Ca,C1に基づき燃
焼行程にある気筒を選択して前記切換信号Scを
出力する。また、ゲート制御回路8は同様に信号
Ca,C1に基づきノツキングの発生が予想される
所定クランク角の間、例えば圧縮上死点(TDC)
後10°〜45°の間、前記ゲート信号Sgを〔H〕レベ
ルとして出力する。
次に作用を説明する。
筒内圧が最大となる燃焼ピーク位置を機関発生
トルクが最大となる所に制御するのがMBT制御
であり、一般にはこの燃焼ピーク位置を
ATDC15°程度に制御する。一方、ノツク制御で
はノツキングレベルが所定値になるまで点火時期
を進角させていくが、このノツキングの検出には
筒内圧の検出信号(すなわち、高周波振動成分)
を信号処理して利用するという方法がある。この
方法は高周波振動成分の整流積分値を用いるもの
で、例えば本出願人が先に出願した特願昭59−
132994号に詳述されているので細部は省略する。
ところで、筒内圧が最大となる区間近傍は同時
にノツキングが発生しやすい区間でもあるという
相関がある。なぜなら、一般にエンジンの性能を
最大限に引き出すためには筒内圧のピークが
ATDC15°付近に現われるように点火時期をMBT
制御するからである。従来は上記高周波振動成分
をデイジタル処理して燃焼ピーク位置θpmaxを
検出しており、高価なデバイスとなつていた。
そこで本実施例では、θpmaxを定量的に検出
しなくてもθpmaxの相対位置が把握できれば結
果としてMBT制御が可能であるという点に着目
し、ノツクレベルが所定値SLA以上となるタイミ
ングがMBT制御の目標範囲(ATDC15°)より以
前にある場合には、仮にノツクレベルが目標抑制
レベルより小さくても点火時期のそれ以上の進角
を禁止することで、高周波振動成分を高速でデイ
ジタル処理することなくMBT制御本来の効果を
達成している。
すなわち、基準位置信号Caは第3図aに示す
ように上死点毎に〔H〕レベルのパルスを発生さ
せており、ゲート制御回路8はこの〔H〕パルス
を検出後、単位信号C1の〔H〕パルスをカウン
トして同図bに示すように所定区間(ATDC10°
〜45°)ゲート信号Sgを〔H〕レベルに維持する。
一方、チヤージアンプ2a〜2fの出力信号は
筒内圧に比例して変化し、ノツキング発生時には
特有の振動成分を含む。このチヤージアンプ出力
は第3図cに示すようにマルチプレクサ3により
各気筒毎に合成した信号S2となり、さらにこの信
号S2からはバンドパスフイルタ5により同図dに
示すように、ノツキング周波数帯の振動成分のみ
が抽出され信号S3となる。なお、マルチプレクサ
3の切換時には多少の切換ノイズが発生するた
め、信号S3にこの切換ノイズが重畳している。次
いで、信号S3はゲート信号Sgが〔H〕レベルで
ある区間、すなわち第3図bに示す区間だけ積分
器9により積分され同図eに示すような積分値S
が得られる。次いで、この積分値Sは比較器11
により運転条件によつて定まるスライスレベル
SLAと比較され、第3図fに示すようにS>SLA
のとき判別信号Shが〔H〕となり、S≦SLAのと
き同信号Shが〔L〕となる。
ここで、本実施例では積分値Sがスライスレベ
ルSLAを横切るときのクランク角を燃焼ピーク位
置θpmax、あるいはθpmaxの1つのパラメータ
とする。これは、前述したようにθpmaxの近傍
にノツキングが発生するという両者の相関関係に
着目したものである。そして、このような方法で
θpmaxを性格に求めるためにはエンジン機種や
運転条件等に応じて実験を行い判別信号Shが
〔H〕となるタイミングを測定し、このタイミン
グを例えばθpmaxの正確な検出情報によつて予
め較正しておく等すればよい。また、θpmaxを
求めるクランク角タイミングは高速で変化してい
るから、例えば信号Shが〔H〕レベルに立上る
所定クランク角前をθpmaxとしてもよい。これ
は、積分値SがスライスレベルSLAまで達するに
要する時間に遅れがあることや、ノツク発生が
θpmaxよりややずれる等エンジン機種や運転条
件によつてθpmaxとS>SLAとなるタイミングと
の間にずれが生ずるからである。なお、このよう
なずれは事前のマツチング時に計測し、適切に補
正する。
また、θpmaxの検出に際しては積分値Sが筒
内圧のピーク近傍でスライスレベルSLAを素早く
超えることが必要であり、換言すればある程度の
ノツクの発生が必要となる。例えば、あるエンジ
ンの1例では通常のノツク制御を行つている状態
におけるノツクレベルであるトレースノツク程度
の積分値SでθpmaxとS>SLAとなるタイミング
との間に十分な相関がみられる。さらに、
θpmax検出の精度を上げるために、例えばS>
SLAとなつたときのみそのピーク時期をθpmaxと
するようにしてもよい。
以上のように、ノツクレベルとθpmaxの相関
を基にS>SLAとなるタイミングを1つのパラメ
ータとしてθpmaxを検出することができる。そ
してこの検出処理は従来のように筒内圧の変化を
連続的に逐一デイジタル処理する方式とは異な
り、従来のマイクロコンピユータで十分に対処す
ることが可能で高速のサンプリング回路やA/D
変換器は不要である。
次に、このようにして求めた燃焼ピーク位置
θpmaxを用いてMBT制御を実行するわけである
が、その1つの方法としてθpmaxが所定クラン
ク角(例えば、ATDC15°)より以前にある場合
には、例えノツクレベルが小さくても点火時期を
それ以上進角させないことにより、MBT制御を
実現できる。この場合、第3図gに示すようにS
>SLAとなるタイミングにおいて、マイクロコン
ピユータ10内で〔H〕パルスを発生させて
θpmaxのクランク角を点火時期制御の一情報と
して用いる。
なお、第3図では〜にそれぞれ3つの代表
的な筒内圧波形を示している。これらの各例にお
いて、信号Shが〔H〕レベルになるタイミング
は:ATDC15°、:ATDC20°、:
ATDC30°であり、これらはθpmax検出のパラメ
ータとなつている。の場合は信号Shが〔H〕
レベルになるタイミングが所定時期(ATDC15°)
であるので、例えノツク制御により点火時期の進
角が許容されてもこれ以上進角しないように進角
制御を中止する。の場合は積分値Sの大きさが
小さいのでθpmax検出のデータとして採用せず
精度低下を防ぐ。検出データとして採用するか否
かの判定基準値は運転条件に応じて変えるように
する。また、の場合は、ノツクレベルに応じて
点火時期の進角補正を行つてMBT制御を実行す
る。を実行することができる。
なお、S>SLAとなるタイミングの検出方法と
しては上述した本実施例の例に限らず、次のよう
な態様も可能である。
() 判別信号Shが〔H〕レベルに立上がる
とき、マイクロコンピユータ10に割込みをか
けてそのときのクランク角を検出(例えば、単
位信号C1をカウントする)する。
() 複数のフリツプフロツプ(F/F)を用
意し、各フリツプフロツプに判別信号Shのレ
ベル変化と異なるタイミングで記憶保持の信号
を入力することにより、マイクロコンピユータ
10が必要とするタイミングでフリツプフロツ
プの出力を調べるようにすれば、同信号Shが
〔H〕レベルとなるクランク角区間がわかる。
() 所定クランク角(例えば、ATDC15°)
においてマイクロコンピユータ10により判別
信号Shが〔H〕であるか否かを判断し、
θpmaxを直接検出せずに前述と同様の方法で
MBT制御を実行する。
(効果) 本考案によれば、MBT制御に必要なシステム
の構成を簡単なものとすることができ、従来のマ
イクロコンピユータの能力で充分にかつ低コスト
でMBT制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の基本概念図、第2,3図は本
考案の一実施例を示す図であり、第2図はそのブ
ロツク構成図、第3図はa〜gはその作用を説明
するためのタイミングチヤートである。 1a〜1f……筒内圧センサ(圧力検出手段)、
5……バンドパスフイルタ(抽出手段)、10…
…マイクロコンピユータ(点火時期設定手段)、
12……演算手段、21……ピーク位置演算手
段、24……運転状態検出手段、25……点火手
段。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 a エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段
    と、 b エンジンの運転状態を検出する運転状態検出
    手段と c 圧力検出手段の出力から所定のノツク振動を
    抽出する抽出手段と、 d エンジンの燃焼サイクル毎に抽出手段の出力
    を積分する演算手段と、 e 所定の基準値と前記演算手段の積分値とを比
    較し、積分値が基準値を越えたときのクランク
    角位置を、燃焼圧力が最大となる燃焼ピーク位
    置とするピーク位置演算手段と、 f エンジンの運転状態に基づいて点火時期を設
    定するとともに、燃焼ピーク位置が所定クラン
    ク角よりも後ろにあるときは点火時期を進角補
    正する一方、前にあるときは点火時期の進角補
    正を中止する点火時期設定手段と、 g 点火時期設定手段の出力に基づいて混合気に
    点火する点火手段と、 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。
JP1985171447U 1985-11-06 1985-11-06 Expired JPH0343418Y2 (ja)

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JP1985171447U JPH0343418Y2 (ja) 1985-11-06 1985-11-06

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JPS6278368U JPS6278368U (ja) 1987-05-19
JPH0343418Y2 true JPH0343418Y2 (ja) 1991-09-11

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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56124673A (en) * 1980-03-06 1981-09-30 Nissan Motor Co Ltd Ignition timing controlling device for internal combustion engine
CH651331A5 (de) * 1981-07-06 1985-09-13 Saurer Ag Adolph Kantenschneidvorrichtung fuer eine webmaschine.

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JPS6278368U (ja) 1987-05-19

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