JPS601271Y2 - ノツキング制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 この考案は内燃機関において、ノッキング発生時に点火
時期を遅らせるように制御してノッキングを抑制又は回
避させるノッキング制御装置の改良に関する。

従来技術 自動車等に装備されるノッキング制御装置としては、例
えば第１図に示すようなものが考えられている。

これを簡単に説明、すると、図示しないエンジンのビリ
ンダ７゛ロック等に取り付けた振動センサ１によってエ
ンジンの握動を検出し、その検出信号Ｓからバンドパス
フィルタ２、波形整形回路３、ノイズ−ベル検出囲障４
及び比較器５からなるノッキング検出回路６によってエ
ンジンのノッキングを検出してその大きさに応じた信号
を出力する０１ □ ［： すなわち、振動センサ１の検出信号Ｓからパンドパスフ
１イノｖ９２を介して所定の周波数（例えば５〜１０Ｋ
Ｈｚ ）の信号Ｓａ （第２図イ参照）を取り出し、
この信号Ｓａを波形整形回路３によって包路線検波して
増幅し、第２図口に示すようなエンベロープ信号ｓｂを
得る。

ソシテ、フイダー：・ベル検出回路４によって点火直後
又は：ピストンの、上死点付近の一定期間（ノッキング
が発生しない期間）における波形整形回路３の出力信号
ｓｂを平均化して所定量増幅し、第２図口に示すような
ノイズレベル（ノッキングに依存しない振動による信号
レベル）に応じた略直流的な基準信号Ｓｒを得る。

この基準信号Ｓｒと波形整形回路３の出力信号ｓｂとを
比較器５に入力して比較し、ｓｂ≧Ｓｒの時にノッキン
グ発生とみなして出力がハイレベル゛ゝＨ“になり、ノ
ンキングの大きさに応じたパルス幅Ｔのパルス信号Ｓｐ
（第２図ハ参照）を出力する。

次に、このパルス信号Ｓｐによって点火時期補正部７を
構成する積分回路８のトランジスタＴｒ□をノッキング
の大きさに応じた期間丁だけオンさせ、そのオン期間だ
け電源ＶｃｃよりコンデンサＣを時定数Ｒ１・Ｃ（時定
教生）で充電する。

このコンデンサＣの充電電圧は抵抗Ｒ２〜Ｒ４によって
分圧され、その分圧電圧（ｂ点の電圧）によってトラン
ジスタＴｒ２をオンするので、ａ点からはその充電電圧
１こ応じた点火時期補正電圧信号Ｖａが出力される。

なお、コンデンサＣの充電電圧は比較器５からパルス信
号Ｓｐが出力されなくなってトランジスタＴｒ１がオフ
すると、抵抗Ｒ２〜Ｒ４を介して除々に放電され、それ
に応じて点火時期補正電圧信号Ｖａも漸減する。

したがって、積分回路８から出力される点火時期補正電
圧信号Ｖａはノッキングの大きさに比例しており、その
変化の様子は第３図口に示すようになる。

なお、第３図口において点火時期補正電圧信号Ｖａの上
昇速度（上向きの勾配）は積分回路台の充電時定数Ｒ□
・ＣＦ決まり、下降速度（下向きの勾配）は放電時定数
（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）・Ｃで決まる。

そして、点火時期補正部ブにおける点火時期補正回路で
ある位相制御回路９は、点火時期決定手段としてのディ
ストリビュータ１０がエンジンの運転状態（ガバナ進角
、バキューム進角等）によって決定した点火時期のタイ
ミング信号ＳＴを、積分回路８から出力される点火時期
補正電圧信号Ｖａに応じて補正した補正タイミング信号
Ｓ’Ｔをイグナイタ１１へ出力する。

すなわち、位相制御回路９は、積分回路８からの点火！
１４助補正電圧信号Ｖａが第３図口に示すように比較器
５からパルス信号Ｓｐのパルス幅τ（同図イ参照）に応
じて上昇している間は、その上昇速度に対応する一定の
点火時期補正速度（下向きの勾配）で同図へに示すよう
に遅角制御（下向きが遅角方向を示す）を行なって、タ
イミング信号ＳＴを時間Ｔの間に遅角量ＤＥＬ＝θだけ
位相を遅らせ、パルス信号Ｓｐが出力されていない間は
、電圧Ｖａの漸減速度に対応する一定の点火時期補正速
度上向きの勾配）で遅角量ＤＥＬを少なくしていく。

そして、積分回路８の放電時定数（Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）
・Ｃで決まる時間Ｔ１が経過すると、遅角量ＤＥＬは零
になる。

但し、時間Ｔ□が経過しない内に再びノッキングが発生
すれば、そのノッキングに応じた遅角量を残余遅角量に
加算した量だけタイミング信号ＳＴの位相を遅らせるよ
うになる。

そして、イグナイタ１１はタイミング信号ＳＴに基づい
てドウエル角を算出し、補正タイミング信号Ｓ’Ｔのタ
イミングで点火が行えるように、イグニッションコイル
１２の通電を制御し、ディストリビュータ１０及び口糸
しない各シリンダ毎の点火プラグを介してノッキングの
発生を抑制又は回避するような点火がなされる。

なお、点火時期（ピストン上死点前のクランク軸角度）
と７ツキングの強さとが、第４図に示すように関連しｔ
いることが知られており、点火時期を遅らせば、ノッキ
ングの発生を抑制又は回避できる。

しかしながら、上記のようなノッキング制御装置にあっ
ては、ノッキング発生時における点火時期の補正速度、
すなわち積分回路８の充放電時定数がエンジンの運転状
態１こ関係なく一定となっていたため、例えば、ノッキ
ングの発生により点火時期が極端に遅れると、正常の点
火時期に戻るまでに時間を要し、そめ状態で急にアイド
リング運転に戻すと、エンジシ回転数がアイドリングの
セット回転数より落ち込んだり、エンストを起したりす
る問題があった。

″ □目的 この考案は、このような問題を解消するためになされた
ものであり、・・エンジンの運転状態に応じて常に最適
なノッキング制御をなし得るノッキング制御装置を提供
することを目的とする。

構戒 そのため、この考案によるノッキング制御装置は、エン
ジン回転数が予め定めた設定回転数以下の時の方がそれ
より高い時により前述の積分回路の放電時定数を小さく
なるように切り換えて、点火時期補正電圧信号に基づく
点火時期の進角補正速度を速くするように構成する。

実施例 以下、この考案の実施例を添付図面の第５図以降を診照
して説明する。

第５図は、この考案の一実施例を示すノッキング制御装
置のブロック図であり、第１図と対応する部分に１１同
一符号を付しである。

振動センサ１は磁歪素子又は圧電素子等を利用したも゛
めを使用することができ、例えばエンジンのシリンダブ
ロックの他に、シリンダヘッドやインテークマニホール
ド等に取り付けても良い。

バジドパスフィルタ２は、例えば通過中心周波数ｆ。

が７ＫＨｚでＱ値（Ｑ＝ｆ、／２Δｆ）が「１０」のも
の１ヲ使用し、振動センサ１の出力の出力信号Ｓのうち
山谷５〜１ＱＫＨｚの信号Ｓａ （第２図イ参照）を通
過させる。

なお、ノッキングによる振動周波数はエンジンの燃焼室
の形状、温度等によって異なるが、凡そ５〜］ＱＫＨｚ
である。

波形：整形回路３は、前述したように信号Ｓａを包路線
検波して増幅する回路によって構成される他、信号Ｓ：
ａを半波又は全波整流して増幅する回路によって構成す
ることもできる。

このようにすると１．：ノツキングが発生してｓｂ≧Ｓ
ｒとなった時、比較器５からノッキングの大きさに応じ
た回数ハ不りベル゛Ｈ″となるパルス信号が出力される
が１．積分回路１８の放電時定数（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ５＋
Ｒ６”）−Ｃ：叉は（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ６）・Ｃは比較的
大であるので、１訃ランジスタＴｒ、がその回数オン・
オフしてもノッキングの大きさに応じた電圧がコンデン
サＣに充電される。

なお１．波形整形回路３の後段に点火直後の一定期間（
：例え１ばＱ、 ５ｍ５ｅＣ）オフするゲート回路を設
けて、：・点火直後に信号Ｓａに混入する点火ノイズを
除去するようにしても良い。

ノイ、、冬ト：ベル検出回路４は、前述したように信号
ｓｂを所定期間入力して平均化して増幅する回路によ？
て構成させる他、所定時間（ノッキングが発生上ない期
間）の信号ｓｂのピーク値を検出してホニＷし、そのホ
ールド信号を所定量増幅する回路によって構威すること
もできる。

点火時期補正部７を構成する積分回路１８におけるトラ
ンジスタＴｒ２のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ５，Ｒ
６を直列に接続してあり、抵抗Ｒ５の両端にはスイッチ
ング用のトランジスタＴｒ３のコレクタ、エミッタを接
続しである。

なお、抵抗Ｒ５，Ｒ６の総抵抗値は例えば第１図におけ
る積分回路８の抵抗Ｒ３の抵抗値と対応する。

そして、トランジスタＴｒ３は抵抗Ｒ７を介して入力さ
れる第１のエンジン回転数判別回路１３からのハイレベ
ルの信号Ｓｃ、によってオンして、抵抗Ｒ５を短絡する
よう１こなっている。

第１のエンジン回転数判別回路１３は、イグナイタ１１
の点火信号ＳＦを入力してエンジン回転数を電気的に算
出し、その回転数が予め定めた設定回転数である第１の
エンジン回転、数（例えば１０１０００ｒｐ以下か否か
を判別して、この第１のエンジン回転数以下の時にのみ
、ハイレベルとなる信号ＳＣ１を出力する二 したがって、積分回路１８のコンデンサＣの放電時定数
は、エンジン回転数が例えば１１０００ｒｐより高い時
は（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ６＋Ｒ６）・Ｃであるが、１ｏｏｏ
ｒｐｍ以下の時は（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ６）・Ｃニナルノで
放電時定数が小さくなる。

そこで、ノッキング検出手段６の比較器５から、例えば
第６図イに示すようなパルス信号Ｓｐが出力され、それ
に応じて積分回路１８から出力される点火時期補正電圧
信号Ｖａが同図へに示すようにＶ□まで上昇し、位相制
御回路′９の遅角量ＤＥＬがθ（同図二参照）となった
場合を考えると、エンジン回転数Ｎ（同図口参照）が例
えば１１０００ｒｐより高ければ、第１のエンジン回転
数判別回路１３の出力信号ＳＣ１はローレベルであり、
積分回路１Ｂのトラ・ンジスタＴｒ３はオフである。

したがって、積分回路１８のコンデンサＣの充電電圧は
放電時定数（Ｒ２＋ド４ ＋Ｒ５＋１ｌＲｅ ）・Ｃで
ゆっくり放電し、それ）こ応じて点火時期補正電圧信号
Ｖａは第６図へに委すように、Ｖ１々）ら前記放電定数
で決まる傾きαで漸減していく。

、それによって、位相制御回路９はノッキングの発生を
抑制しながらその遅角量ＤＥＬを第６図二のθから傾き
αでゆっくり漸減していき、軍営な赤火時期が行われる
ようにタイミング信号ＳＴを制御する。

ところが、エンジン回転数Ｎが１０００７ｐ ｍ以下に
なると、第１のエンジン回転数判別回路１３の出力信号
ＳＣ１がハイレベルになって、積分回路１８のトランジ
スタＴｒ３をオンにする。

それによって、抵抗Ｒ５が短絡されてコンデンサＣの放
電時定数が（Ｒ２＋Ｒ４＋Ｒ６）・Ｃになる。

したがって、積分回路１８の点火時期補正電圧信号■ａ
は第６図へに示すようにエンジン回転数Ｎが１１００Ｏ
ｒｐ以下になった時点Ｔ１から傾きβ（β〉α）で急減
するようになり、それに応じて位相制御回路９の遅角量
ＤＥＬも同図二に示すように傾きβで急減する。

それによって、遅角量ＤＥＬがエンジン回転数が低くな
っても、比較的小さな傾きαでゆっくり漸減する場合に
起きるエンジン回転数Ｎのアイドリング回転数以下への
落ち込み（第６図口に破線で示す）を防ぐことができる
。

このように、遅角制御した後の進角制御時における点火
時期の進角補正速度をエンジン回転数が１００Ｏｒ ｐ
ｍより高い時より低い時の方が速くなるようにすること
により、アイドリング運転に戻した場合に早く正常な点
火時期で点火が行われるように腰エンジン回転数がアイ
ドリングのセット回転数以下に落ち込んだり、エンスト
を起こしたりすることを防いでいる。

すなわち、積分回路１８における抵抗Ｒ５，Ｒ７及びト
ランジスタＴｒ３によって、第１のエンジン回転数判別
回路１３からの信号ＳＣ１に応じて積分回路１８の放電
時定数をエンジン回転数が第１のエンジン回転数（１０
００ｒｐｍ）以下の時の方がそれより高い時より小さく
なるように切り換えて、点火時期補正電圧信号Ｖａに基
づく点火時期の進角補正速度庇を速くする進角補正速度
可変回路１９を構成じ・でいる。

次に、点火時期補正部７の積分回路１８におけるトラン
ジスタＴｒ１の負荷抵抗として直列接続した抵抗Ｒ８，
Ｒ９のうちの抵抗Ｒ８の両端には、トランジ長々１Ｔｒ
４のコレクタ、エミッタを接続しである。

１す１耘、抵抗Ｒ８，Ｒｏの総抵抗値は、例えば第１図
における積分回路８の抵抗Ｒ１の抵抗値と対応する□。

□そして、トランジスタＴｒ、は抵抗Ｒ１ｏを介して入
力される第２のエンジン回転数判別回路１４からのノミ
：イ１ジベルの信号ＳＣ２によってオンして、抵抗Ｒｓ
ｔ＠ｍするようになっている。

第２のエンジン回転数判別回路１４は、第１のエンジン
回転数判別回路１３と同時にイグナイタ１１の点火信号
ＳＦを入力してエンジン回転数を電気的に算出し、その
回転数が予め定めた設定回転数である第２のエンジン回
転数（例えば２０００ｒｐｍ）以下か否か判別して、こ
の第２のエンジン回転数以下の時にのみ、ハイレベルと
なる信号ＳＣ２を出力する。

したがって、積分回路１８のコンデンサＣの充電時定数
（遅角制御速度を決定する）は、エンジン回転数が例え
ば２０００ｒｐｍより高い時は（Ｒ８十Ｒ９） −Ｃで
あるが、２０００ｒｐｍ以下の時はＲ９” Ｃになるの
で充電時定数が小さくなる。

すなわち、第２のエンジン回転数判別回路１４の出力信
号ＳＣ２によってオン・オフするトランジスタＴｒ４の
作用によって、例えばエンジン回転数が２００Ｏｒｐｍ
より高い時の方が２００Ｏｒｐｍ以下の時よりもコンデ
ンサＣの充電時定数が大きくなる。

それによって、エンジン回転数が２００Ｏｒｐｍより高
い時の方が低い時より点火時期を遅らせる補正速度が遅
くなるため、急激に点火時期が遅くなることがない。

そのため、エンジン回転数が高くてエンジンの発生トル
クが大きい場合、すなわちエンジン負荷が大きい時にノ
ッキングが発生しても、車両の運転性が損なわれること
がない。

すなわち、積分回路１８における抵抗Ｒ８，Ｒ１゜及び
トランジスタＴｒ、によって、第２のエンジン回転数判
別回路１４からの信号ＳＣ２に応じて積分回路１８の充
電時定数をエンジン回転数が第２のエンジン回転数（２
０００ｒｐｍ）より高い方がそれ以下の時より大きくな
るように切り換えて、点火時期補正電圧信号Ｖａに基づ
く点火時期の遅角補正速度を遅くする遅角補正速度可変
回路２０を構成している。

なお、上記実施例におけるトランジスタＴｒ３゜Ｔｒ、
の代りにリレーの常開接点を抵抗Ｒ５，Ｒ８に並列に接
続し、夫々のリレーコイルにおける通電のオン・オフを
信号ＳＣ１，Ｃ２によって行なうようにしても良い。

また、上記の実施例では点火時期ＳＦによって算出した
エンジン回転数により、エンジン自転数が夫々予め定め
た第１．第２のエンジン回転数以下か否かを判別するよ
うにしノこ例に就で述べたが、この他に吸入負圧や吸入
空気量などに基づてエンジン回転数が夫々予め定めた第
１、第２のエンジン回転数以下となっているか否かを間
接的に判別するようにすることもできる。

効果 以上実施例について述べたように、この考案によれば、
ノッキング回避制御時の遅角点火時期からの進角補正速
度を、エンジン回転数が予め定めた設定回転数以下の時
の方がそれより高い時より速くなるようにしたので、ノ
ッキング回避制御時において、エンジンをアイドリング
運転に戻してもエンジン回転数がアイドリングのセット
回転数より落ち込んだり、エンストしたりすることがな
くなり、それによって車両の運転性を損うことなく常に
最適なノッキング制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の前提となる従来のノッキング制御
装置の一例を示すブロック図、第２図は、第１図におけ
るノッキング検出回路の動作説明に供する各部の信号波
形図、第３図は、第１図における点火時期補正部の動作
説明に供する各部の信号波形図、第４図は、点火時期と
ノッキングの強さとの関係を示す線図、第５図は、この
考案の一実施例を示すノッキング制御装置のブロック図
、第６図は、第５図の動作説明に供する各部の信号波形
図である。 １・・・・・・振動センサ、４・・曲ノイズレベル検出
回路、５・・・・・・・・・比較器、６・・・・・・ノ
ッキング検出手段、７・・・・・・点火時期補正部、８
，１８・・・・・・積分回路、９・・・・・・位相制御
回路、１０・・・・・・ディストリビュータ、１１・・
・・・・イグナイタ、１２・・・・・・イグニッション
コイル、１３・・・・・・第１のエンジン回転数判別回
路、１４・・・・・・第２のエンジン回転数判別回路、
１９・・・・・・進角補正速度可変回路、２０・・聞遅
角補正速度可変回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 エンジン：の回転数とエンジン負荷とによってエンジン
   の点火時期を決定する点火時期決定手段と、エンジ、ン
   ・９振動を検出する振動センサと、この振動センサの出
   力信号からエンジンのメツキングを検出し、てその大き
   さに応じた信号を出力するノッキング検出回路と、この
   ノッキング検出回路が出力する信号に応じて充放電され
   、点火時期補正電圧信号を出力する積分回路と１．この
   積分回路が出力する点火時期補正電圧信号に応じて前記
   点火時期決定′＋槽によって決定された点火時期を補正
   する：点火時期補正回路とを具備したノッキング制御装
   置にお・ニジ、、）で、 エンジン回転熱が予め定めた設定回転数以下か否かを判
   別する。 エンジン回転数判夛１１回路と、この、エンジン、回転
   数判別回路の判別出力に将じて前記積分回路の放電時定
   数を工１ンジン回転数が前記設定回転数以下の時の方が
   それより高い時より小さくなるように切り換えて、前記
   点火時期補正電圧信号に基づく点火時期の進角補正速度
   を速くする進角補正速度可変回路とを設：けたこと・を
   特徴とするタンキング制御装置。 、。