JPS6024309B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の燃焼室において生成される堆積物
を、ノッキングを起こすことにより除去する、内燃機関
の点火時期制御装置に関する。

内燃機関の熱効率を上げて燃料消費量を低下させる方法
として、圧縮比を大きくすることが有効である。そのた
め大きな圧縮比においてもノッキングを起こさないよう
な高オクタン価のガソリンが必要となる。しかし石油精
製技術と内燃機関の熱効率の観点から、社会全体として
の資源およびェネルギの節約を考慮する場合、高オクタ
ン価のガソリンの開発を追求することは得策とならず、
−説によると無鉛ガソリンでは９駅○Ｎ（リサーチ法オ
クタン価）が最善であると言われている。他方、車両の
走行距離の増大につれて、すなわち内燃機関の使用に伴
って、燃料および潤滑油の不完全燃焼物と考えられる堆
積物が燃焼室頂部およびピストン上面に付着堆積される
。この堆積物は機関のアンチノック性を低下させ、例え
ばアンチノック性の低下を機関の要求オクタン価に関し
て調べた場合、機関の要求オクタン価（ＯＮＲ）は、車
両が５０００〜１００００舷走行した時点において使用
開始時に比べて約６オクタンほど上昇する。このため現
在の機関の圧縮比設定では、市販されているガソリンの
オクタン価とともに機関の要求オクタン価の上昇分が考
慮されて、機関の圧縮比が設定されている。すなわち機
関の圧縮比は、使用に伴う要求オクタン価の上昇分だけ
低い値に設定される必要がある。したがって機関の使用
開始の頃では、さらに高い圧縮比で機関を運転して熱効
率を高めることができるにもかかわらず、それより低い
圧縮比で機関が運転されていることになる。また燃焼室
内での堆積物の堆積は、排気ガス中の有害成分の割合を
増大させる。

このような燃焼室の堆積物よる問題に鑑み、本出願人は
、点火進角度を通常の点火進角度より所定値だけ進ませ
、これにより気筒に意図的にノッキングを起こさせて、
堆積物を燃焼室から除去する装置を提案した（特願昭５
２−７０５２４号）。

ノッキングにより燃焼室の壁から堆積物がはがされる過
程はよく解明されていないが、ノッキングに伴って高熱
および大きな衝撃波（振動）が生じ、これらが相乗的に
作用して堆積物を燃焼室の壁からはがすものと推測され
る。こうしてこの装置により、燃焼室内に生成された堆
積物を燃焼室から除去することができるので、従来、堆
積物の生成を考慮して所定量だけ小さい圧縮比に設定さ
れていた機関を、大きい圧縮比に設定するることができ
、燃料消費量を低下させ、さらに走行距離の増大に伴う
有害成分排出量の増大を抑制することができる。しかし
周知のようにノッキングは、機関の損傷、機関出力の変
動、および排気ガス中の有害成分量の増大の原因となり
、好ましくない。さらに発生するノッキング音は、騒音
となるだけでなく、運転者に不安感を与える。本発明の
目的は、機関を損傷させたり機関出力を変動させたりし
ないようにノッキングを起こさせ、堆積物を燃焼室から
除去する装置を提供することである。

本発明の他の目的は、ノッキングにより堆積物を燃焼室
から除去するにおいて、このノッキング発生音が乗員に
感知され難いようなノッキングを発生することである。

次に図面を参照して本発明の実施例を説明する。点火コ
イル１の一次側コイル２は一端をバッテリ３へ、他端を
コンデンサ４へそれぞれ接続されている。

点火コイル１の二次側コイル５は配電器６のロータ７へ
接続されている。配電器６の各セグメントー１５ま、機
関の図示されていない各気筒にそれぞれ取付けられてい
る点火プラグ１２へ接続されている。プレーカポィント
制御装置１３は、二次回路から送られてきた点火パルス
に応動してスイッチ１６を操作し、一次側コイル２をプ
レーカポィント１４あるいは１５へ選択的に接続する。
フレーカポィント１４，１５は、周知の自動進角装置に
より、機関の回転速度と負荷と（作動パラメータ）に関
係した点火進角度において開かれる。

すなわち自動進角装置は、機関の回転速度をガバナゥヱ
ィトの遠心力により検出し、機関の負荷を吸気管負圧に
より検出し、この両者に関係してプレーカポィント１４
，１５が開になる時刻、つまり点火進角度を調整する。
第２図および第３図に示されているように、フレーカポ
ィント１４，１５はそれぞれ別の進角特性を有している
。

第２図は機関回転速度Ｒと点火造角度Ａとの関係を示し
、第３図は吸気管負圧Ｖと点火進角度Ａとの関係を示す
。また第２図および第３図において、実線はプレーカポ
イント１４の進角浄性を示し、破線はプレーカポィント
１５の進角特性を示す。プレーカポィント１４，１５の
実際の点火進角度Ａは、第２図および第３図の両者の和
になる。プレーカポィント１４は、通常の進角特性、す
なわち気筒にノッキングを生じさせないような進角特性
をもつ。この通常の進角特性は、消費燃料の経済性およ
び排出ガスの有害成分量減少等を考慮して適切な値に設
定されている。プレーカポィント１５の点火進角度は、
エンジン回転速度Ｒの全域および吸気管負圧Ｖの全域に
おいてプレーカポィント１４の点火進角度より所定量だ
け進んでいる。プレーカポィント１５の有する進角特性
に従って点火プラグ１２が点火されるとき、その気筒に
はノッキングが起こる。所定の機関回転速度および所定
の吸気管負圧におけるプレーカポィント１４の点火進角
度に対するプレーカポィント１５の点火進角度の進角量
は、適切に選定されている。これによりノッキングに伴
う機関の損傷、および機関出力の変動等の不利益は防止
されるか、あるいは最小限に抑制される。第４図にプレ
ーカポィント制御回路１３の詳細が示されている。２１
は、二次回路から点火パルスを送られてくるプレーカポ
ィント制御回路１３の入力端子である。

２２，２３，２４はＪＫフリップフロツプである。

２５，２６はアンド回路、２８はノット回路である。

入力端子２１は、アンド回略２５の入力端子とフリツプ
フロツプ２２のＴ（タイミング）端子へ接続されている
。

フリツプフロップ２２においてそのＱ端子はフリップフ
ロップ２３のＴ端子へ接続され、そのＱ端子はアンド回
路２６の入力端子へ接続されている。フリップフ。ツプ
２３において、そほＱ端子はフリツプフロツプ２４のＴ
端子へ接続され、そのＱ端子はァンド回路２６の入力端
子へ接続されている。フリツプフロツプ２４において、
そのＱ端子はアンド回路２５の入力端子へ接続され、そ
のＱ端子はアンド回路２６の入力端子へ接続されている
。アンド回路２５の出力は、フリツプフロツプ２２，２
３，２４のそれぞれのＲ（リセット）端子へ送られる。
アンド回路２６の出力はノット回路２８を介して端子３
２へ送られているので、端子３１からアンド回路２６の
出力が得られるとともに、端子３２からアンド回路２６
の出力を反転した信号が得られる。第５図は、第４図の
回路のタイミングチャートである。第５図の符号に対応
する第４図の素子あるいは端子における電圧波形が、第
５図において示されている。また第５図を説明するに当
たり、電圧が高レベルにあるときを“１”、および電圧
が低レベルにあるときを“０”とそれぞれ定義する。さ
らにこの実施例における内燃機関は４気筒を有すること
とし、配置される順番に第１気筒ｃｌ、第２気筒ｃ２、
第３気筒ｃ３、第４気筒ｃ４と定義し、その点火順序は
第１気筒ｃｌ、第３気筒ｃ３、第４気筒ｃ４、第２気筒
ｃ２とする。なお第５図において横軸は時間ｔの経過を
示す。各フリツプフロツプ２２，２３，２４は、そのＴ
端子へ送られてくるパルスの立下がりにおいてそのＱ端
子における出力を反転する。アンド回路２５の出力パル
スが立下がる時刻ｔｌから説明する。時刻ｔｌにおいて
、アンド回路２５の出力パルスの立下かりによってフリ
ップフロップ２２，２３，２４はリセットされる。

時刻ｔｌじ汎盗における第１番目の点火パルスｐ１が立
下がる時刻ｔ２までは、フリツプフロツプ２２，２３，
２４における出力２２Ｑ，２３Ｑ，２４Ｑはいずれも“
１”であるので、アンド回路２６の出力はこの期間“１
”に維持される。端子３１の“１”および端子３２の“
０”出力により、フレーカポィント制御回路１３のスイ
ッチ１６は一次側コイル２をプレーカポィント１５へ接
続する。こうして一次側コイル２およびプレーカポイン
ト１５により一次回路が形成され、プレーカポィント１
５の開閉作動のみが有効になる。プレーカポィント１５
の開作動は、通常の点火進角度、すなわちプレーカポィ
ント１４の点火造角度より所定量進んでいるので、点火
パルスｐｌが生成される時刻は進角されている。こうし
て第６図に示されているように第１気筒ｃｌにおいてノ
ッキングが起こり、それまで第１気筒ｃｌ内に生成され
ていた堆積物が第１気筒ｃｌから除去される。第６図は
、時間ｔの経過に関する気筒の点火順序を示し、白丸は
通常の点火進角度において点火されたことを示し、悪；
心ま通常の点火進角度より所定量だけ進角された点火進
角度において点火されたこと、すなわちノッキングを起
こしたことを示す。フリツプフロツプ２４，２３，２２
のそれぞれの出力２４Ｑ，２３Ｑ，２２Ｑは、時刻ｔ２
からｔ３までは“０”，“０”，“１”であり、時刻ｔ
３からｔ４までは“０”，“１”，“０”であり、時刻
ｔ４からｔ５までは“０”，“１”，“１”であり、時
刻ｔ５からｔ６までは“１”，“０”，“０”である。

すなわち時刻ｔ２からｔ６までの期間は、２２Ｑ，２３
Ｑ，２４Ｑの出力がいずれも“１”になることはない。
したがってこの期間、端子３１は“０”に維持され、端
子３２は“１”に維持される。端子３１における“０”
と端子３２における“１”により、プレーカポイント制
御回路１３内のスイッチ１６は一次側コイル２をプレー
カポィント１４へ接続する。こうしてこの期間は、一次
側コイル２とプレーカポイント１４とにより一次回路が
形成され、ブレ−カポィント１４の開閉作動が有効とな
る。プレーカポィント１４は、非ノッキング用の進角特
性、すなわち通常の進角特性をもつ。したがって点火パ
ルスｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５は通常の点火進角度におい
て生成され、第３気筒ｃ３、第４気筒ｃ４、第２気筒ｃ
２、第１気筒ｃｌのそれぞれに属する点火プラグ１２は
、通常の点火進角度において点火される。時刻ｔ５から
ｔ６までの期間は、フリツプフロップ２４の出力２４Ｑ
は“１”に維持されている。こうして点火パルスｐ６が
生成されると、点火パルスｐ６が生じている期間だけア
ンド回路２５の出力は“１”に維持される。時刻ｔ６に
おいて点火パルスｐ６が消失すると、アンド回路２５の
出力は“１”から“０”へ変化する。こうしてフリツプ
フロツプ２４，２３，２２はリセツトされ、出力２４Ｑ
、２３Ｑ，２２Ｑはいずれも“１”になる。時刻ｔ６以
降第１番目の点火パルスｐｌ′が立下がる時刻ｔ７まで
は、前述の時刻ｔｌからｔ２までの期間と同様にプレー
カポイント１５が一次回路を形成している。

こうして点火パルスｐｌ′により、第３気筒ｃ３におい
てノッキングが生じる。このように４気筒内燃機関にお
いて、５回の点火に対して１回の比率で特定の気筒にノ
ッキングを起こさせることができる。

またノッキングを起こす気筒は、第６図に示されている
ように第１気筒ｃｌ、第３気筒ｃ３、第４気筒ｃ４、第
２気筒ｃ２の順序で移される。このように本発明によれ
ば、通常の進角特性を有するプレーカポイント１４と、
ノッキング用の進角特性を有するプレーカポィント１５
とが設けられ、一次回路へ挿入されるプレーカポイント
を、所定の点火回数に対して所定の比率で選択される。

ノッキングを起こすためのプレーカポイント１５の点火
進角度は、通常の点火進角度、すなわちプレーカポィン
ト１４において設定されている点火造角度に対する進角
量は、適切に設定されているので、機関の損傷および乗
員に感知されるようなノッキング音の発生等、ノッキン
グに伴なう問題を防止しながら、ノッキングを起こし、
気筒（燃焼室）から堆積物を除去することができる。な
お実施例では、４気筒内燃機関について説明したが、気
筒数の異なる内燃機関にも本発明が適用されることはい
うまでもない。

また実施例では、３個のフリップフロップにより５進カ
ウンタを構成し、ノッキングの発生回数は５回の点火に
対して１回の比率であるが、別のカゥンタの構成するこ
とによりこの比率は適当に変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の点火時期制御装置の１実施例の構成図
、第２図および第３図は２つのプレーカポィントの進角
特性を示すグラフ、第４図はプレーカポィント制御回路
の詳細な構成図、第５図は第４図の回路のパルス図、お
よび第６図は気筒のノッキング状態を示す図である。 １・…・・点火コイル、２・・・・・・一次側コイル、
１２…・・・点火プラグ、１３・・・・・・プレーカポ
ィント制御回路、１４，１５……プレーカポイント。 第１図 簾２図 第３図 鍵４図 簾５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通常の点火進角度より所定量だけ進角している点火
   進角度において点火することによりノツキングを起こし
   、これにより燃焼室内に生成されている堆積物を燃焼室
   から除去する内燃機関において、該内燃機関の作動パラ
   メータに関係した通常の点火進角度に応動して開閉する
   第１のブレーカポイント、該第１のブレーカポイントよ
   り所定量だけ進角している点火進角度に応動して開閉す
   る第２のブレーカポイント、および該第１のブレーカポ
   イント該第２のブレーカポイントとの一方を所定の周期
   で点火コイルの一次回路へ選択的に接続する手段を備え
   ることを特徴とする。 内燃機関の点火時期制御装置。