JPS5847167A - 内燃機関の点火信号発生器 - 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、内燃機関のノッキングを抑制する内燃機関
の点火信号発生器に関する、 内燃機関の点火時期設定は機関の運転状態に対し最も効
率がよくなるようにされるのが望ましく、一般には、機
関がノッキングしない範囲ででき令限りＭ　Ｂ　Ｔ　（
Ｍｉｎｉｍｕｍ　ａｄｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　Ｂｅａｔ　
Ｔｏｒｑｕｅ）に近づくように進めた点火時期に設定す
るのが望ましい。しかし、点火時期の進み過ぎはノッキ
ングの過大な発生となり、運転効率の低下となるだけで
な（機関の破壊にもつながる問題である。

こ−のため、予め基準の点火進角特性★ＭＢＴに近ツけ
るため、進み側に設定しておき、ノッキング発生に応じ
て適時遅角制御を行うことにより最適の点火時期に制御
する点火時期制御装置が必要となる。

しかし、従来のこの種の点火時期制御装置は大規模な制
御回路によるものであったり、あるいは専用ＩＣによる
ものであったため高価格であった、ここで、第１図によ
り従来の内燃機関の点火時期制御装置について述べる。

この第１図において、１は機関に取り付けられ機関の振
動加速度を検出する加速度センナ、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の開閉を指示するゲ
ートタイミング制御器、５はノッキング以外の機関の機
械振動ノイズのレベルを検出するノイズレベル検出器、
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、ノック検出パルスを発生する
比較器、７は比較器６の出力パルスを積分し、ノッキン
グ強度に応じた積分電圧を発生する積分器、８は積分器
７の出力電圧に応じて基準点火信号の位置を変位させる
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は回転信号発
生器９の出力を波形整形し、同時に点火；イル１２の通
電閉路角制御を行う波形整形回路、１１は移相器８の出
力信号により点火；イル１２の給電を断続するスイッチ
ング回路である。

第２図に加速度センサ１の出力信号の周波数層性を示す
。この第２図の人はノッキングのない場合、Ｂはノッキ
ングの発生した場合である。こ、の加速度センサ１の出
力信号にはノック信号（ノッキングに伴ない発生される
信号）やそれ以外の機関の機械的ノイ９．ズや信号伝達
経過に乗る各種ノイズ成分、たとえばイグニッションノ
イズなどが含まれる。第２図のＡ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
位置の違いにより差はあるものの、それぞれの場合にノ
ッキングの有無により明確な分布の違いがある。そこで
、このノック信号の有する周波数成分を通過させること
によって他の周波数成分のノイズを抑圧し、ノック信号
を効率よく検出することができる。

第３図（ａ）ないし第３図（ロ）、第４図（Ｍ）ないし
第４図（ｈ）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図は機関のノッキン
グが発生していないモードを、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、第１図の内燃機関の点火時期制御装置の動作を説
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１’０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
電電流の遮断時に発生する点火コイル１２０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
に起る機関振動は加速度センサＩＫ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０に信号伝達
路に乗るイグニッションノイズが発生する。この信号は
周波数フィルタ２を通過することにより第３図（ｂ）の
ように機械的ノーズ成分が相当抑圧されるが、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を通湯
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、イグニッションノイズをノック。

信号とｖＡｉｌしてしま５ため、アナログゲート３は移
相器８の出力によっ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））によって点火時期からあ
る期間そのゲートを閉じ、イグニッションノイズを遮断
する。このためアナログゲート３の出力には第３図け）
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し、この場合、通常２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（ｄ）のｐ）。

したがって、第３図（ｄ）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）のように零
のままで移相器８による移相角（入出力（第３図）（ロ
）（ｈ）の位相差）も零となる。

したがつ【、この出力により駆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（５１）のように一点火時期よりある時間
遅れた付近でノックの信号が含まれ、周波ａ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（ｄ）
のイのように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
の立ち上がりは急峻なため、ノイズレベル検出器５の出
力電圧のレベルがノック信号に対して応答が遅れる。

その結果、比較器６の入力は夫々第４図０）のイ、四と
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がそのパルスを積分し、舘４図
（０のよ５に積分電圧を発生する。牛して、移相器８が
積分器７の出力電圧に応じて波形整形回路１０の出力信
号（第４回位）（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の出力は寝相が波形整形回路１
００基準点火信号の位相よりも遅れ、第４図の）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、ノッキングが抑圧された状態と存る。

結局、第４図の状態が繰返され【最適の点火時期制御が
行われる。

以上のように、この第１図の内燃機関の点火時期制御装
置は点火信号の遅角角度演算を電子回路により行ってい
るため、精密な角度制御が可能である。

しかしながら、従来のとの遅角角度演算回路（移相器８
）はその回路規模が太きいため部品点数が多く、装置も
大形であった。また、この対策としてこの遅角角度演算
回路をＩＣ化したものもあったが、回路は簡単になり装
置も小形にできたものの、このＩＣは専用ＩＣであるた
め高価格であるという欠点があった。

この発明は、上記従来の欠点に鑑み、遅角角度演算を磁
石式発電機により発せられた、点火信号の波形を利用す
るどとにより、実用上十分な精度の角度制御を専用ＩＣ
を用いない簡単な回路で可能にできる内燃機関の点火信
号発生器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信号発生器の実施例に
ついて図面に基づき説明する。第５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５図において構成
の説明に際し、第１図と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略し、第１図とヲ主異なる部分を重点的に
述べることにする この＃！５図を第１図と比較しても明らかなように、第
５図では第１図における１〜７　、１１．１２の１分は
同一であり、９．１３〜１６の部分が第１図とは異なる
ものである。すなわち、９はこの発明における磁石式発
電機により点火信号を発生する回転信号発生器、１３は
この点火信号を処理し閉路率制御および点火時期制御を
行う波形整木回路、１４は回転信号発生器９かもの点火
信号から機関の回転数を検ａｌＬ、この機関回転数に応
じて積分器７の出力をレベルシフトした信号を出力する
レベル変換回路、１５はレベル変換回路１４の出力を断
続し、波形整形回路１３に入力するアナログゲート、１
６は波形整形回路１３の出力に応動してアナログゲート
１５を駆動するゲート駆動回路である。

なお、波形整形回路１３の出力は閉路率制御、および点
火時期制御された点火コイル駆動信号であるためスイッ
チング回路１！、およびゲートタイミング制御器４にも
入力されている、第６図は第５図の各部の信号波形を示
す図で、第６図（りは波形整形回路１３における点火時
期演算動作を示し、２０は回転信号発生器９からの点火
信号、２１は演算の基準となる基準信号である。

第６図■、ψ）は波形整形回路１３の出力の点火コイル
駆動信号であり、第６図−は遅角制御しない場合、第６
図（ＩＩ）は遅角制御した場合を夫々示しｈおよび匙は
点火信号２０の変極点、Ｃは点火信号２０の周期、Ｄお
よびＥは変極点間隔を示し、Ｄ（Ｅなる関係にある。

次に、以上のように構成されたこの発明の内燃機関の点
火信号発生器の動作の説明を行う。機関にノッキングが
発生せず、基準位置で飛火させる場合、回転信号発生器
９で発せられた点火信号にもとづき波形整形回路１３に
て点火コイル１２の通電時間を制御する閉路率制御と、
飛火角度が基準位置となる点火時期制御を行う。

第６図（１）において、基準信号２１のうち鷲は波形整
形回路１３の内部で点火信号２０の周期を基に作られた
信号であり、点火コイル１２の通電開始時期を決める信
号、すなわち、閉路率制御のための基準信号である。

一方、基準信号２１のうちのへは基準位置で飛火させる
点火時期制御のための基準信号である。

この馬なる基準信号２１はアナログゲート１５を経てレ
ベル変換回路１４から与えられる信号である。

これは、ゲート駆動回路１６が波形整形回路１．３の出
力の点火プイル駆動信号に応動し【、点火コイル１２０
通電期間においてレベル変換回路１４の出力を波形整形
回路１３に入力するようにアナログゲート１５を制御す
るためである。また、この場合、この鳩なる基準信号２
１のレベルは、たとえば点火信号２０の平均値に設定さ
れ゛ている。

点火コイル１２の通電期間においては、これら点火信号
２０と基準信号２１０レベル比較が波形整形回路１３で
行われ、点火コイル駆動信号（第６図に））が作られる
。つまり、点火信号２０とηなる基準信号２１とのレベ
ル比較から点火コイル１２の通電開始時期を決め、通電
中においてはηなる基準信号２１とのレベル比較から点
火時期を決める。午のようにして得られた点火コイル駆
動信号（第６図に））はスイッチング回路１１を介して
点火コイル１２を駆動する。

ここで機関回転数の変化に応じて■なる基準信号２１は
適時、適切なレベルに制御されるため点火コイル１２の
通電時間は確保される。

一方、〜なる基準信号２１は点火信号２０の平均値に設
定されているため（周知のように、この平均値となる時
点は磁石式発電機において最も安定している）、回転数
に関係なく基準位置で安定に飛火する。

次に、機関にノッキングが発生した場合、前述のように
ノッキング強度に応じたレベルの遅角制御信号が積分器
７の出力に現れ、この遅角制御信号はレベル変換回路１
４にてその位相、あるいはレベルが機関運転状態に応じ
”ＣＣたとえば、点火信号２０を基に）適切なレベル変
換を受け、アナログゲート１５を経７てＶ、なる基準信
号２１として波形整形回路１３に入力される。

これにより、波形整形回路１３の出力は第６図←）に示
すように、第６図に）に比べてθ凰だけ遅れるため１点
火時期は０１だけ遅れ、ノッキングが抑制される。

一方、点火信号２０は磁石式発電機により発せられた信
号であり、発電機のロータとステーク、のそれぞれの突
起が対向する度に変種Ａ　Ｐｓ　ｓＰｔが現れ、変種点
旦から次の変極点８までを周期Ｃとし。

て繰り返される信号である。

２種の変極点ｎから変換点島までの変極点間隔りにおい
て、点火信号２０の波形ははぼ直線的に変化するように
上記２種の突起形状は工夫されている。このため、２種
の変極点間隔り、Ｈの時間関係はＤ（Ｅとなされている
。したがって、変極点間隔りにおい【、点火信号２０の
レベルは回転角度、すなわち時間にほぼ比例した特性で
ある。

この遅角制御により、ノッキングが抑制されると、積分
器７の遅角制御信号出力のレベルが下がり、基準信号２
１のレベルＶ、はηに近づき、点火コイル駆動信号の点
火位相は第６図（ｎ）から第６図に）に近づく。以上の
動作の繰り返しＫより、従来装置と同様にノッキングが
抑制できる点火時期制御が行える。

ここで、点火信号２０のレベルは機関回転数により変わ
るため、レベル変換回路１４には点火信号２０が入力さ
れてい【、基準信号５２１０レベル補正をするようにし
ている。これにより、一定角度の遅角制御を行う場合、
基準信号２１のレベル〜は機関回転数により変化するこ
とになる。

ところで、点火信号２０のビークｎと烏間の直線性は制
御性に影響し、この直線性は上記のごとく磁石式発電機
のロータとステータの突起形状により決まり、このため
制御の緻密性は従来の電子回路による遅角角度演算方式
より劣るが、実用上問題にならない。

また、基準信号２１０レベルをηからへへ急変させ、最
大角θまで瞬時に遅角させても点火時期はハンチングな
どの挙動を起こさない。

通常、遅角制御を行わない場合、点火時期の精度向上の
ため汎と鳥の間隔りは可能な限り短くするよう設計され
る。しかしながら、この発明は前述のごとくこの期間を
遅角角度の決定のために使用するため、間隔りを必要か
つ十分な値に設定する必要がある。

遅角量として必要とされるのはエンジンクランク角度で
太き（ても約２０°であり、この値は点火周期１８０°
に対し、はぼ１〇−程度であり、この程度の値であれば
８とｈ間の直線性を損わずか２点火時期精度を損うこと
なく、点火信号２０を発生させることは可能である。し
たがって、一般に点火時期の遅角制御に必要とされる遅
角量はこの発明により十分可能である。

以上のように、この発明の内燃機関の点火信号によれば
、磁石式発電機により点火信号を発生し、七や繰り返し
周期中の２種の変極点に亘る期間において、その波形か
はぼ直線的に変わるようにしたことにより、この点火信
号と基準信号のレベル比較から点火時期を決定し、基準
信号を各種機関の運転情報により適時可変して特殊な部
品を使うことはなく、簡単な回路構成により、実用上、
従来の電子回路による演算方式と同等の性能で点火時期
制御を安価に行えるという大きな効果が得られるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の点火時期制御装置のブロック
図、第２図は第１図の内燃機関の点火時期制御装置にお
ける加速度センナの出力特性図、第３図（１）ないし第
３図−）および第４図（１）ないし第４図−）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
波形を示す図、第５図はこの発明の内燃機関の点火信号
発生器の一実施例のブロック図、第６図（すないし第６
図０）はそれぞれ第５図の内燃機関の点火信号発生器の
動作波形を示す図である。 １・・・加速度センナ、２・・・周波数フィルタ、３゜
１５・・・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、９・・・回転信号発生器、１１・・
・スイッチング回路、１２・・・点火コイル、１４・・
・レベル変換回路、１６・・・ゲート駆動回路。 なお、図中、同一符号は同一部分または相当部分を示す
。 代理人　　　葛　　野　　信　　− 第１図 第２図 ＩｉＩ浪執 第３図　　　第４図 一吟簡　　　　　−吟間 手続補正書（自発） ５７４７ 昭和　　年　　月　　日 １話 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭５６−目７５３２号２、
発明の名称 内燃機関の点火信号発生器 ３、補正をする者 ４、代理人 ５、　補正の対象 明細書の特許請求の範囲の４欄、発明の詳細な説明の欄
、および図面。 ６、　補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙のように訂正する。 （２）第２頁第１７行の「内燃機関の点火信号発生器」
を「内燃機関の点火時期制御装置に用いる点火信号発生
器」と訂正する。 （３）第５頁第３行の「信号伝達経過」ヲ「信号伝達経
路」と訂正する。 （４）第１Ｏ頁第２０行の「閉路率制御ｊヲ「閉路角制
御」と訂正する。 （５）第１１頁第９行の「閉路率制御」全［閉路角制御
Ｊと訂正する。 （６）第１２頁第４行の「点火信号発生器」の後に「食
用いた内燃機関の点火時期制御装置」を加入する。 （７）　　第１２頁第８行の「閉路率制御」ヲ「閉路角
制御」と訂正する。 （８）第１４頁第８〜９行の「その位相、あるいはレベ
ル」ヲ「そのレベル」と訂正する。 （９）第６図會別紙のように訂正する。 ７、添付書類の目録 （１１訂正特許請求の範囲　　　　１通（２）訂正図面
　　　　　　　　　１通以上 特許請求の範囲 生器。 −（２）前記点火信号の繰シ返じ周期に対する前記短い
期間の比率は内燃機関のクランク輸柵転角で考−大２０
度としたこと全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
内燃機関の点火信号発生器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁石式発生機により点火信号を発生する回転信号
   発生器、内燃機関の振動の加速度を検出する加速度セン
   ナ、上記内燃機関がノッキングを発生しない場合には上
   記加速度センサの出力信号を点火時期から所定時間遅ら
   せてイグニッションノイズを遮断する第１の手段、この
   第１の手段を通過した上記出力信号のピーク値変化に応
   動する信号とこの出力信号とを比較して上記ノッキング
   が発生しないときには出力が零どなりかつノッキングが
   発生した場合にパルスを発生する第２の手段、上記回転
   信号発生器からの点火信号により内燃機関の回転数を検
   出してその回転数に応じて上記第２の手段で得られる信
   号のレベルシフトを行うレベル変換回路、上記ノッキン
   グが発生しない場合ｒは上記レベル変換回路の出力信号
   を基準にし【上記点火信号を比較することｋより点火コ
   イルの通電開始時期および点火時期を決めるとともに上
   記ノッキングの発生時には上記点火信号の繰り返し周期
   における変極点間隔のうちの短い期間の点火信号の平均
   値より時間的に遅れ側の１期間において点火信号波形を
   はぼ直線的に変化させて点火コイルの点火時期を決める
   波形整形回路、この波形整形回路から出力される信号に
   より点火コイルの給電を断続するスイッチング回路を備
   えてなる内燃機関の点火信号発生器。
2. （２）波形整形回路は前記点火信号の繰り返し周期に対
   する前記短い期間の比率は内燃機関のり２ンク軸回転角
   で最大２０度と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信号発生器。