JPS58180770A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、パルプ弁ノイズが大きいエンジンの場合に
ノック信号を適格に検出できるようにした内燃機関の点
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、機関がノッ
キングしない範囲でできるだけＭＢ　Ｔ　（Ｍｉｎｉｍ
ｕｒｎ　ａｄｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　Ｂｅ５ｔ　Ｔｏｒｑ
ｕｅ　）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ッキ
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
なシ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、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、ノッ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って左右されるため、ある条
件のもとてノッキングの発生しない点火時期に設定して
も異なった運転条件のもとではノッキングを起こす恐れ
がある。

そこで、ノッキングを検知して、ノッキングが発生すれ
ば点火時期を遅らせる制御を行うと、上記のように機械
式のばらつきや運転条件の差によって点火進角特性に誤
差が生じても＃１とんどノッ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。

ところで、機関の製造上からノッキングを検出するセン
ナを、ノイズが少なくノック信号を高感度で検出できる
適切な位置に取シ付けられないことがあシ、センナ出力
にノッキングの誤検出となる大きいノイズが現れること
がある。このノイズ祉機関各部の作動ノイズである機械
ノイズである場合が多い。

特に、パルプ弁の作動ノイズが大きく、ノッキングを確
実に検出するにはこの機械ノイズを除去することが必豊
である。

この発明は、上記に鑑み、機械ノイズ発生期間誤検出な
く確実にノッキングを検出して安定な点火時期制御を行
い効率の良い機関運転を可能にす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
を図について説明する。第１図はその一実施例の構成を
示すブロック図である。この第１図において、１は機関
に取シ付けられ機関の振動加速度を検出する加速度セン
サ、２は加速度センサ１の出力信号のうちノッキングに
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
ィルタ、３は周波数フィルタ２の出力信号のうちノック
検出に対し妨害波となるノイズを遮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アナログゲー
ト３の開閉を指示するダートタイミング制御器である。

上記アナログゲート３の出力は比較器６とノイズレベル
検出器５に送るようになっている。ノイズレベル検出器
５はノッキング時以外の機関Ｏ機械的振動ノイズのレベ
ルを検出するものである。

比較器６はアナログゲート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、ノック検出・ぐルスを
発生し、このノック検出ノｆルスは積分器７に送るよう
になっている。積分器７は比較器６の出カッ４ルスを積
分し、ノッキング強度に応じた積分電圧を発生して移相
器８に出力するようになっている。

移相器８は積分器７の出力電圧に応じて基準の点火信号
の位相を変化させるものであシ、その出力はスイッチン
グ回路１１とダートタイミング制御器４に送出するよう
になっている。

一方、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であり、この回転信号
発生器９の出力は波形整形回路１０で波形整形して積分
器８に送シ、これと同時に点火コイル１２の通電の閉路
角制御を行うようになっている。

上記スイッチング回路１１は移相器８の出力信号によシ
点火コイル１２の給電を断続するものであり、このスイ
ッチング回路１１の出力は点火コイル１２０１次巻線に
送出するようになっている。

なお、１３祉遮断時期信号発生器である。この遮断時期
信号発生器１３の出力はゲートタイミング制御器４に送
シ、機械ノイズ発生時点に遮断時期信号を発生するもの
である。

第２図に加速度センサ１の出力信号の周波数特性ヲ示し
、曲＠Ａはノッキングのない場合、８社ノッキングが発
生した場合である。この加速度センサ１の出力信号には
ノック信号（ノッキングに伴ない発生される信号）や、
機関の模様的ノイズや、信号伝達経路に乗る各種ノイズ
成分、たとえば、パル弁ノイズやイグニッションノイズ
などが含まれる− 第２図の曲＠ｈとＢとを比べると、ノック信号には特有
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、あるいは加速度センサ１の取付位置の違いによυ差
はあるものの・夫々の場合にノッキングの有無によシ明
確な分布の違いがある。

そこで、このノック信号の有する周波数成分を通過させ
ることによシ、他の周波数成分のノイズを抑制し、ノッ
ク信号を効率よく検出フることができる。

第３図、およびｗ、４図は第１図の各部の動作波形を示
すもので、第３図は機関のノッキングが発生シテイナイ
モードを、第４図は機関のノッキングが発生しているモ
ードを示している。

次に、この発明の内燃機関の唐人時期制御装置の動作を
説明する。

機関の回転によシ、予め設定された点火時期特性に対応
して回転匂号発生優９より発生する回転信号は波形整形
回路１０によっ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を介してスイッチング回路１１を駆
動し、点火コイル１２の給電を断続し、その通ｔａ断時
に発生する点火コイル１２の点火電圧によって機関は点
火されて運転される。この機関の運転中に起こる機関振
動は加速度センサ】によって検出される。

い′ま、機関のノッキングが発生していない場合におい
ては、ノッキングによる機関振動は発生しないが、他の
機械的振動によシ加速度センサｌの出力信号には第３図
（ａ）で示すように時／ｉ！ｉｔ　ｔｔ　１時点ｔｔに
発生するパルプ弁ノイズや点火時期Ｆに信号伝達路に乗
るイグニッションノイズがＲ１する。

この信号は周波数フィルタ２を通過するととｋよシ第３
図６）のように相当抑制されるが、パルプ弁ノイズはノ
ック信号の周波数と同じ成分をもち、そのレベルも大き
いため、またイグニッションノイズ成分は強力なため周
波数フィルタ２を通過後も大きなレベルで出力されるこ
とがある。

このままではパルプ弁ノイズおよびイグニッションノイ
ズをノック信号と誤認してしまう大め、アナログゲート
３は移相器８の出力および連断時期信号発生器１３から
の出力によってトリガされるダートタイミング制御器４
の出力（第３図（Ｃ））によって時ＡｔＩあるいは時Ａ
ｈおよび点火時期から各々ある期間そのゲートを閉じ、
バルブ弁ノイズおよびイグニッションノイズを勇断する
。ｆｉｌｌｌｒ時期信号発生器１３はパルプ弁の作動に
より発生する機械ノイズの発生時点ｔ０、およびｔ、に
おいて連断時期信号を発生するようになされておシ、ま
た移相器８の出力は上記点火信号である。このためアナ
ログゲート３の出力には第３図Ｏ）のイのようにパルプ
弁ノイズ以外のレベルの低い機械的ノイズのみが残る。

一力、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し、この場合、通常の機械的
ノイズのピーク値による比較的緩かな１化には応動し得
る特性をもち、機械的ノイズのピーク値より若干高い直
流電圧を発生する（第３図り）のロノ。

したがって、第３図ω）の口ＩＣ示すようにアナログフ
ート３の出力信号の平均的なピーク値よシもノイズレベ
ル検出器５の出力が太きいため、これらを比較ブる比較
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。それ故、積分＠ｉｊ
７の出力電圧は第３図（ｆｌ。

ように零の＝１まで、移相器８による移相角（入出力の
位相差）も零となる。

したがって、この出力によりｅ動されるスイッチング回
路１１の開閉位相、すなわち点火コイル１２０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（第３
図（ｇ））と同位相（第３図伽））となシ、点火時期は
基準点火位置となる。

また、ノッ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
た時点ｔｓおよび時点ｔ４でノック信号が含まれ、また
、この出力の周波数成分は第２図Ｂとなシ周波数フィル
タ２およびアナログゲート３を通過後の信号は第４図Ｇ
）のイのようにパルプ弁ノイズ以外の機械的ノイズにノ
ッ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ック信号
の立上シは急峻なため、ノイズレベル検出器５の出力電
圧のレベルがノック信号に対して応答が遅れる。その結
果、比較器６０入力はそれぞれ第４図１）の１１口とな
るので、比較器６の出力には第４図（ｅ）のようにノ４
ルスが発生する。積分器７がそのパルスを積分し、第４
図α）のように積分電圧を発生する。そして、移相器８
が積分器７の出力電圧に応じて波形整形回路１ｏの出力
信号（ｔｉ！、４図（ｇ）（基準点火信号））″１時間
的に遅れ側に移相するため、移相器８の出力は位相が波
形整形回路１００基準点火信号の位相よりも遅れ、第４
図ら）に示す位相でスイッチング回路１１を駆動する。

その結果、点火時期が遅れノッキングが抑制された状態
となる。結局、これら第３図、第４図の状態が繰シ返さ
れて最適の点火時期制御が行われる。

上記のように、ノック鋲検出を生ずる原因となるパルプ
弁ノイズは機関回転数、あるいは機関の負荷に係わらず
一定の回転角に発生する場合があり、遮断時期信号発生
器１３は機関の一定回転角で遮断時期信号を発生する角
度信号発生器を用いることができ、機関回転数によらず
定角度のノ母ルス信号である連断時期信号が容易に得ら
れる。

しかし、一方のイグニションノイズのマスクは定時間に
亘って行うのがよい、なぜならば、イグニションノイズ
は点火時期における電気的誘導によるノイズであるため
、所定の一定時間後には低レベルに減衰するからであシ
、定時間信号を電子回路で得るのは容易であるからであ
る。

ところで、第２図に示したように加速度センサ１の検出
出力の周波数成分にノッキングの有無によシ明確な分布
の差が現れる。この第２図は測定期間における各々の場
合の加速度センサ１の検出出力の各周波数成分の平均値
を表わしていて、検出出力の瞬時値を表わしていない、 したがって、上記パルプ弁ノイズのようにノック信号と
同じ周波数成分をもつ信号は周波数分析から判断できな
い妨害信号として現れることがあり、この種制御の難し
い点である。

他の応用例として、ロータリエンジンへの適用がある。

周知のようにロータリエンジンＦｉ２系統の点火装置を
もち、それぞれによる点火動作の度に上記イグニション
ノイズが検出出力に重畳するので、これらイグニション
ノイズは上述のようにノック信号の誤検出の原因となる
ため除去プる必要がある。

この場合はイグニションノイズの除去であるため、検出
出力の遮断は各点火装置の点火信号にしたがい一定時間
において行えばよく、第１図の実施例における遮断時期
信号発止器１３がらゲートタイミング制御器４への入力
は他方の点火装置からの点火信号とすればよく、誤検出
なくノック信号の検出が行える。

以±のように１この発明の内燃機関の点火時期制御装置
によれば、内燃機関の振動を検出する加速度センサの出
力から特定周波数をもつノック信号を選別し、そのレベ
ルに応じて点火時期を遅らせることによυノッキングを
抑制する制御系において、点火周期内の異なる時点で複
数回のノイズ除去を行うようにしたため、ノッキングを
適確に検出できるようになシ、点火時期を誤動作なく制
御できるという効果がある。

【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
施例のブロック回路図、第２図れ第１図の内燃機関の点
火時期制御装置における加速度センナの出力特性図、第
３図（ａ）ないし第３図（ｈ）および第４図（ｓｌ）な
いし第４図Ｔｏ）はそれぞれ第１図各部の動作波形を示
す図である。 １′°°加速度センサ、２・・・周波数フィルタ、３・
・・アナログゲート、４・・・ゲートタイミング制御器
、５・・・ノイズレベル検出器、６・・・比較器、７・
・・積分器、８・・・移相器、９・・・回転信号発生器
、１０・・・波形整形回路、１１・・・スイッチング回
路、１２・・・点火コイル、１３・・・連断時期信号発
生器。 代理人　　　葛　　野　　信　　− 第１図 第２図 第３図　　第４図 時間→　　　　　　　　　１１８ＰＪ　−手続補正書（
自発） 昭和５８ｙ４１　４ｔ２５日 ２、発明の名称 内燃機関の点火時期制御装置 ３、補正をする者 代表者片由仁へ部 ４、代理人 → ５、　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６　補正の内容 （１）明細書５頁１６行「積分器８」を「移相器８」に
訂正する。 以上

Claims (3)

【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ナ、
   この加速度七ンｔの出力のノイズ信号成分を除去しノッ
   キング信号成分を選別する弁別手段、基準点火時期信号
   を発生する基準点火時期信号発生手段、上記弁別手段の
   出力に応じて上記基準点火時期信号の位相を変位させる
   移相手段、この移相手段の出力に対応して点火コイルの
   給電を断続するスイッチ手段を備え上記弁別手段は点火
   周期内において上記加速度センナ出力を複数回連断する
   ようにしたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
   置。
2. （２）加速度センナ出力の連断は一定時間と一定角度に
   おいて行うようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. （３）内燃機関はロータリエンジンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火時期制
   御装置。