JPS6024310B2 - 内燃機関用点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火式の内燃機関（エンジン）の点火時期
制御装置において、特にエンジンのノッキングがない時
に進角する量とノッキングを検出して遅角する量とを変
えることにより点火時期を制御するものに係る。

一般にエンジンの出力を効率的に引き出すためには点火
時期を最大トルクを発生し得る点火時期（ＭＢｒ：Ｍｉ
ｎｉｍｕｍ ｓｐａｒｋ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂ
ｅｓｔＴｏｒｑ雌）′まで進角させるよう制御すること
が望ましい。

しかしエンジンは点火時期を進め過ぎるとノッキングを
生じることが判っており、このノッキングを生じるノッ
キング限界の点火時期は、エンジン状態によってはハ姫
Ｔよりも遅れ側に存在し、点火時期をＭＢＴまで進める
とノッキングを発生する領域も存在する。しかもこのノ
ッキング限界点火時期はエンジン状態、使用燃料のオク
タン価、燃焼室内のデポジットの存在の有無によって変
化するため、実際の点火時期はｈ伍Ｔより相当遅れ側の
時点に進角させることを余儀なくされており、エンジン
のトルクを充分引き出せないという問題がある。本発明
は上記問題点に鑑み、エンジンのノッキングの有無を各
燃焼毎に検出して点火時期をノッキング限界点火時期い
っぱいまで進角させるように帰還制御する装置において
、ノッキングの検出なく進角する量に比較し、ノッキン
グを検出して遅角する量を大きくすることにより、一旦
ノッキングを検出した後、次の燃焼ではノッキングの発
生を確実に阻止することのできる内燃機関用点火時期制
御装置を提供することを目的とするものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。第１図
において、エンジン１は、周知の４気筒４サイクル火花
点火式エンジンで、気化器２で生成された混合気を吸気
マニホールド３を介して吸入し、図示しなＬ、点火プラ
グは点火コイル４からディストリピュータ５を介して高
電圧を印加される。ェンジンーのクランク軸と同期して
回転するりングギャ６には、それぞれ電磁ピックアップ
よりなる回転角センサ７と基準角センサ８が対向して設
けられている。

回転角センサ７は、リングギャ６の歯６ａの個数が１１
３箇であれば、エンジン回転数が６０仇ｐｍ（：１仇ｐ
ｓ）のとき１１５０ＨＺの周波数のパルス信号を出力す
る。基準角センサ８はリングギャ６において第１気筒の
上死点前６０度の位置に形成された基準位置用の歯６ｂ
に対向して設けられており、第１気筒の上死点前６００
で基準パス信号を出力する。波形整形回路１０，１１は
、それぞれ回転角センサ７、基準角センサ８の出力信号
を増幅し、方形波に整形する周知の回路である。

計数回路１２は、波形整形回路１０の出力パルスとクロ
ック回路１３のクロックパルスＣ．とからエンジン回転
数を計数するものであり、出力を２進コードで出す。こ
の計数回路１２の詳細は、図示しないが、波形整形回路
１０の出力パルスによりゲートが開かれ、クロツク回路
１３からのクロツクパルスＣ，を通過させるＮＡＮＤゲ
ート、このＮＡＮＤゲートを通過したクロックパルスを
計数するカウンタ、このカウンタの計数値を一時記憶し
て２進コード‘こよって回転数を決定するラッチ回路（
一時記憶回路）、及び波形整形回路１０の出力パルスに
よりカゥンタのりセット信号とラツチ回路の記憶命令信
号とを発生する信号発生器から構成されている。

クロック回路１３は、公知の方形波発振回路、この発振
回路の方形波を分周する分周回路、分周回路の出力をパ
ルス幅のごく小さいパルスにする波形整形回路、および
論理回路から構成されており、計数回路１２等の各ブロ
ックへ基準時間信号となるクロツクパルスＣ，〜Ｃ５を
出力する。

圧力センサ１４は、公知の半導体式のもので、ェンジン
ーの吸気マニホールド３内の吸気圧力を検出して出力を
アナログ電圧で出力する。吸気マニホールド３内の吸気
圧力は、ェンジンーの負荷に対応しており、エンジン１
の回転数が同じである場合、負荷が小さいと吸気圧力は
４・さく、負荷が大きくなると吸気圧力は高くなる。し
かして、圧力センサ１４は、ェンジンーの負荷を検出す
ることになり、負荷センサをなしている。Ａ−○変換器
１５は、圧力センサ１４のアナログ出力電圧をクロツク
回路１３のクロックパルスＣ３によりディジタル変換す
るものであり、記憶回路をも含んでいる。

振動センサ１６は、エンジン１のシリンダブロックに装
着された圧電型のもので、ピェゾ素子を利用して振動加
速度に応じて電圧を出力する。この振動センサ１６は、
例えば第２図に示すような構造のもので、ピェゾ素子１
６ａは、振動によりピェゾ素子１６ａを変形させる部材
１６ｂと共にケース１６ｃ内に収納されており、ねじ結
合等によりシリンダブロックに固定される。角度信号回
路１７は、波形整形回路１０，１１の出力パルスにより
ェンジンーの第１気筒の所定のクランク角にてＲ０，Ｒ
１８０，Ｒ３４０の各角度信号とデータ切換信号Ｓを出
力するものである。

ここで、第１気筒の上死点前６０度あるいは６０度より
も上死点側の角度で最も近傍のリングギャ６の６ａの位
置をＲＯとし、ＲＡをＲＯから遅れ角でＡ角と等しいか
あるいは小さいがＡ度に最も近傍の歯の角度と定義する
。

そしてＲ１８０というのはＲＯから遅れ角で１８０度に
等しいかあるいは１８０度より前で最も近傍の歯の角度
である。したがって、Ｒ１８０というのは歯６ａの角度
に応じたほぼ３．１３（＝３６０／１１５）の整数倍の
角度である。判別回路２川ま、振動センサー６の出力信
号と角度信号回路１７の信号によりエンジン１がノッキ
ング状態にあるか杏かを判別する回路で、その出力信号
は点火角度設定回路２１に入力される。

点火角度設定回路２１は、複数個のＩＣ又はマイク。コ
ンピュータから構成されており、計数回路１２のエンジ
ン回転数に基づくディジタル信号、クロツク回路１３の
クロツクパルスＣ２、Ａ−○変換器１５のマニホールド
３内の吸気圧力に基づくディジタル信号及び角度信号回
路１７の各角度信号が入力されている。そして、エンジ
ン回転数と吸気圧力によりェンジンーの負荷が大きいと
判断した場合、エンジンがノッキング状態になければ最
大進角量８ｍａｘと設定造角量８ｐの範囲内で予めプロ
グラム設定された進角値ａｐにステップ進角値△８をエ
ンジン回転数に同期して加算していって進角値を決定し
、ノッキング状態となれば現在の進角値から２△８をエ
ンジン回転数に同期して減算し、進角量をノッキング状
態に応じて制御するよう設定回路２１は動作する。また
、設定回路２１は、エンジン回転数と吸気圧力によりエ
ンジン１の負荷が小さいと判断した場合、ノッキング状
態による進角量制御を停止し進角値を設定進角量８ｐと
し、さらに演算した進角値が８ｍａｘを越えると進角値
を８ｍａｘに設定し、演算進角値が設定進角値８ｐ以下
になると進角値をａｐに設定する。

また、設定回路２１は、エンジン１の上死点を基準とす
る上記進角値をクランク角の別の基準位置からの遅角値
に変換し、この遅角値をリングギャ６の歯６ａの１個当
たりの角度である３．１３度（３６０ｏ＝１１５）で除
算し、この除算値を第１の出力値ｍ、第２の出力値ｎと
してそれぞれ第１コンパレータ２２、第２コンパレ−夕
２３へ２進コードで出力する、ここで、遅角値が例えば
４０度であるとすると、４００＝１２×３．１？ 十０
．７７……ｏとなるが、第１の出力値ｍは、１２を２進
コードで表した０１１００となり、第２の出力値ｎは、
余りの角度０．７７・・・・・・ｏをエンジン回転数で
除算して時間変換し、それを２進コード化した数で表さ
れる。

コンパレータ２２，２３は点火角度設定回路２１により
演算された値と、実際のエンジン１のクランク角とを比
較し、ディジタル的に両者が一致した場合に出力信号を
出す回路で、第１コンパレータ２２は、角度信号回路１
７の基準角度信号Ｒ０，Ｒ１８０によりリセットされ、
それより比較を始め、点火角度設定回路２１の出力のう
ちの第１の出力値である。例えば５ビットのデータｍに
波形整形回路１０の出力パルス数が一致すると出力信号
を出して第２コンパレータ２３をリセットする。すると
この時点より第２コンパレータ２３は比較を始め、点火
角度設定回路２１の出力のうち第２の出力である例えば
１０ビットのデータｎにクロツク回路１３のクロツクパ
ルスＣ４のパルス数が一致すると出力信号を出す。この
出力信号は点火時期信号となる。通信回路２４は、第２
コンパレータ２３の出力信号と角度信号回路１７の角度
信号Ｒ１６０，Ｒ３４０により点火コイル４に通電する
時間を決め、点火を行う回路であり、ィグナィタ２５は
通電回路２４の出力信号を電力増幅して点火コイル４を
動作させるための公知の点火回路である。

次に要部をなすブロックの詳細な回路について説明する
。まず第３図により角度信号回路１７について説明する
と、角度信号回路１７は、デバィダ付１Ｇ隻カウン夕１
０ １，１ ０２，１ ０３、４入力ＡＮＤゲート１
０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１
０，１１１、ＯＲゲート１１２，１１３，１１４，１１
５及びＲ−Ｓフリップフロップ１１６から構成されてい
る。

そしてカウンター０１のクロツク端子ＣＬ‘こ第７図ｂ
に示す波形整形回路１０の出力パルスが入力され、リセ
ット端子Ｒには波形整形回路１１の出力パルスが入力さ
れる。

カウンタ１０２のクロック端子ＣＬには、カウンタ１０
１のキャリイアウトＣＯ出力が入力され、リセツト端子
Ｒには波形整形回路１１の出力パルスが入力される。ま
たカウンタ１０３のクロック端子にはカウンタ１０２の
キャリイアウトＣＯ出力が入力され、リセット端子Ｒに
は波形整形回路１１の出力パルスが入力される。なお、
カウンタのキヤリィアウト端子ＣＯからはカウンタがパ
ルスを１０図計数すると１個のパルスが出力されるため
、カウンタ１０１，１０２，１０３は全体で０〜９９９
の１Ｇ隻カウンタとして動作する。ＡＮＤゲート１０４
は、ＲＯの信号を発生するゲートで、カウンタ１０１の
クロツク端子Ｒ及び出力端子「１」と、カウンタ１０２
，１０３の出力端子「０」に接続されており、パルスを
１個計数すると第７図Ｃに示す角度信号ＲＯを出力する
。

同様にＡＮＤゲート１０５，１０６，１０７，１０８，
１０９，１１０，１１１も波形整形回路１ ０のパルス
をそれぞれ１３，２０，５２，斑，７１，７７，１０９
個計数すると角度信号Ｒ４０，Ｒ６０，Ｒ１６０，Ｒ１
８０，Ｒ２２の，Ｒ２４０，Ｒ３４０を出力する。

ＯＲゲート１１２は、ＲＯ及びＲ１８０信号のＯＲをと
り、両者を重ねた角度信号Ｒ０・Ｒ１８０を出力する。

同様にＯＲゲート１１３は、Ｒ１６０及びＲ３４０信号
のＯＲをとり、ＯＲゲート１１４は、Ｒ４０及びＲ２２
０信号のＯＲをとり、ＯＲゲート１ １５はＲ６０及び
Ｒ２４０信号のＯＲをとり、それぞれ２つの信号を重ね
合せた角度信号を出力する。Ｒ−Ｓフリツプフロッブ１
１６は、リセット端子ＲにＲＯ信号が入力され、セット
端子ＳにＲ１８０信号が入力されており、第７図ｅで示
すデー夕切換え信号Ｓを出力する。

ここで、ＲＯ〜Ｒ３４０の各信号は、リングギャ６の歯
６ａに対応しておりもＲＯは基準角度信号が来てから１
番目の歯に対応し、Ｒ４川ま１箱蚤目の歯に、Ｒ６０は
２折蚤目の歯に、Ｒ１６０は５２番目の歯に、Ｒ１８川
ま粥番目の歯に、Ｒ２２０は７１番目の歯に、Ｒ２４川
ま７７番目の歯に、Ｒ３４０‘まｌｏｇ蚤目の歯にそれ
ぞれ対応している。

次に判別回路２０‘こついて「第４図及び第５図により
説明する。第４図に回路図を第５図に動作波形図を示す
。第４図において、制御パルス発生回路２０ａは、Ｒ−
Ｓフリップフロップ及び単安定マルチパイプレータから
構成されている。Ｒ−Ｓフリツプフロップは、２個のＮ
ＯＲゲート１２１，１２２から構成されており、ＮＯＲ
ゲート１２１は第５図Ａに示す角度信号回路１７からの
Ｒ４０，Ｒ２２０信号、すなわち各気筒のほぼ上死点前
２００を表わす信号が入力され、一方ＮＯＲゲート１２
２には第５図Ｂに示すＲ６０，Ｒ２４０信号、すなわち
各気筒のほぼ上死点ＴＤＣを表す信号が入力される。し
かして、ＮＯＲゲート１２１の出力は、第５図Ｃに示す
波形となり、ＮＯＲゲート１２２の出力は、第５図Ｃに
示す波形となる。

単安定マルチパイプレータは、単安定マルチパイプレー
タ用ＩＣ（テキサスインストルメント社毅ＳＮ７４１２
３）１２３及び外付けのコンデンサ１２４、抵抗１２５
から構成されており、入力端子ＩＢにＲ６０，Ｒ２４０
信号が入力されるとパルス幅約１００マイクロ秒の第５
図Ｄに示すパルス信号を出力する。

ＮＯＲゲート１２６は、ＮＯＲゲート１２２の出力信号
と単安定マルチパイプレータの出力信号のＮＯＲをとる
もので、第５図Ｅに示す信号を出力する。

バッファ増幅器２０ｂはインピーダンス変換器であり、
振動センサ１６の出力信号を低インピーダンスの信号に
変換し、同時に信号の増幅を行う。

絶対値回路２０ｃは、正負の信号の絶対値をとる公知の
回路で、バッファ増幅器２０ｂを介して入力される振動
センサ１６の振動波形信号の負側の部分を正側に折返す
よう動作する。しかして、バッファ増幅器２０ｂの出力
信号が第５図Ｆに示すものであると、絶対値回路２０ｃ
の出力信号は第５図Ｇに示すようになる。第１積分器２
０ｄは、第６図Ｇに示す波形を、各気筒のほぼ上死点前
２０度から上死点までの期間、積分するもので、ＯＰア
ンプ１３０、抵抗１３１，１３２，１３３、コンデンサ
１３４及びアナログスィッチ１３５，１３６から構成さ
れており、アナログスイッチ１３５は、制御パルス発生
回路２０ａの第５図Ｅに示す信号によってオン、オフが
制御され、アナログスイッチ１３６は、第５図Ｃに示す
信号によってオン、オフが制御される。

そして、第５図Ｃに示すＣ信号が“１”のときアナログ
スイッチ１３６がオンし、第５図Ｅに示すＥ信号が“１
”のときアナログスイッチ１３５がオンしているので、
第１積分器２０ｄの出力はＯＶとなり、Ｃ信号及びＢ信
号が“０”に反転すると、アナログスイッチ１３５，１
３６は共にオフして第１積分器２０ｄは負の方向に積分
を開始する。

積分時間は、アナログスイッチ１３５が再びオンになる
までの時間であるが、絶対値回路２０ｃの出力信号が入
力されるのは、アナログスイッチ１３６がオフされてい
る時間であるので、時刻ち、すなわち各気筒の上死点ま
でである。第５図Ｄに示すＤ信号が“１”の期間ｔの間
は、積分器２０ｄの保持時間となり、出力は変化しない
。しかして、第１積分器２０ｄの出力信号波形は、第５
図Ｈ‘こ示すようになり、その出力電圧Ｖ，は、Ｃ信号
が“０”の期間をＴ１、振動波形をＧとすると「ーノＳ
ＩＣｄｔ」となる。第２積分器２０ｅは、第１積分器２
０ｄとほぼ同様の回路構成のもので、ただ積分入力とし
て振動波形の代わりに分圧器１３７により一定電圧が加
えられている。しかして、第２積分器２０ｅの出力信号
波形は、第５図１に示すようになり、その出力電圧Ｖ２
は分圧器１３７の出力電圧をＶＲとすると「一ノＳＩＶ
Ｒｄｔ」となり、時情耳ｒ，に比例している。除算器２
０ｆは、第１積分器２０ｄの出力電圧を第２積分器２０
ｅの出力電圧で除算するもので、除算可能な乗算器（イ
ンターシル社製８０１３）１４０、抵抗１４１，１４２
、分圧器１４３、ダーイオード１４４，１４５、及びア
ナログスイッチ１４６から構成されており、アナログス
イッチ１４６は第５図Ｅに示すＥ信号により、オン、オ
フが制御され、負の電源電圧Ｖ２が加えられている。

そして、Ｅ信号が“１”のときアナログスイッチ１４６
がオンしているので、乗算器１４０の×、Ｚ入力端子に
は負の電源電圧Ｖｓが入力される。

Ｅ信号が“０”のときにはＺ入力端子には第１積分器２
０ｄの出力電圧が入力され、Ｘ入力端子には第２積分器
２０ｅの出力電圧が入力される。乗算器１４０は、分圧
器１４３の調整により髪の演算を行ぅので・その出力Ｖ
３はとなる。

なお、Ｋ，は比例定数（＝１０／ＶＲ）である。サンプ
ルホールド回路２０のま、サンプルホールド用ＩＣ（イ
ンターシル社製ＩＨ５１１０）１４７、抵抗１４８、コ
ンデンサー４９、及び分圧器１５０から構成されており
、除算器２０ｆの出力信号を第５図Ｄに示すＤ信号に応
じてサンプルホールドし、第５図Ｊに示すような信号を
出力する。

ここで、ＩＣ１４７の出力電圧は、除算器１４０の出力
電圧Ｖ３と同一であり、このＶ３が分圧器１５０１こよ
り分圧されて電圧Ｖ４として出力される。したがって、
出力電圧Ｖ４は次式で表される。ただし、Ｋ２は分圧器
１５０の分圧比、Ｋ＝Ｋ】・Ｋ２である。この世力電圧
Ｖ４は、上式からわかるようにェンジンーの各気筒のほ
ぼ上死点前２０度から上死点までの振動値の平均値を表
している。比較器２０ｈは、絶対値回路２０ｃとサンプ
ルホールド回路２０夕の出力信号が入力されており、振
動センサー６で検出される振動の瞬時値と、ほぼ上死点
前２０度から上死点までの平均値とを比較し、瞬時値が
平均値より大きくなると“１”の信号を出力する。

しかして、エンジン１のノッキングは各気筒の上死点後
に起こり、ノッキングが起きると振動の瞬時値が平均値
より大きくなるため、ノッキングが起きると比較器２０
ｈは、第５図Ｋに示すようなパルス信号を出力する。

なお、比較器２０ｈの出力パルス信号をより幅広くした
ならば、Ｒ−Ｓフリップフロップを追加して、そのリセ
ット入力に第５図Ｂに示すＢ信号を加え、セット入力に
比較器２０ｈの出力信号を加えるように構成すればよく
、出力として第５図Ｌ‘こ示すような信号が得られる。

以上のようにして比較器２０ｈの出力信号、即ち判別回
路２０の出力信号によりエンジン１で／ツキング起って
いるかどうか判別することができる。なお、各素子の電
源回路及び電源Ｖｃ，Ｖｓは公知であり、図示を省略し
た。

次に点火角度設定回路２１について説明する。

この点火角度設定回路２１は、マイクロコンピュータ（
東芝製ＴＬＣＳ−１２）を使用している。マイクロコン
ピュータの構成作動に関しては、ここでは説明を省略し
、制御演算内容を記すのみにとどめる。マイクロコンピ
ュータのフローチャートを示す第６図において、図示し
ないスイッチをオンすると電源が入り、演算をスタート
する。

第２のステップは、進角値０として予めプログラムされ
た設定進角値８ｐをセットする。ここで進角億ｏｐとは
、エンジン回転数によって決まる進角値とエンジンの吸
気圧力によって決まる進角値を加算した値であり、ＭＢ
Ｔに一致するように設定されている。第３のステップは
、エンジン１のクランク軸に同期してクランク軸半回転
で１個のパルスが出るＲ０，Ｒ１８０信号が“１”かど
うかを判別する。

第４のステップは、現在のエンジン回転数が設定回転数
Ｎ，（例えば８０仇ｐｍ）以上か否かを判断する。

ＮＯであれば、エンジン１がアイドリング状態にあると
判断して進角値０をアィドリング時に適した値８ｐとす
る。ＹＥＳならば第５ステップへ移る。第５ステップは
、ェンジンーの吸気圧力Ｖが設定圧力Ｖ，（例えば５２
０〜６００脚日勤屋度の値：員圧としては−１２０〜一
２００脚Ｈｇ）以上か否かを判断してェンジンーの負荷
が大きい状態にあるか否かを判別する。

ＮＯであれば進角値８をプログラムされた進角値８ｐに
セットする。ＹＥＳならば次の第６ステップへ移る。第
６ステップは、判別回路２０の出力信号によりェンジン
ーがノッキング状態にあるか否かを判断する。

ＮＯであれば第７Ｂステップで進角値８に所定の微小造
角値△８を加算して０とし第８ステップへ移る。ＹＥＳ
であれば第７Ａステップで進角値８から微小進角値２△
０を減算してａとし第８ステップへ移る。第８ステップ
は、演算された進角値ａが最大進角値８ｍａｘ以上か否
かを判断する。

ＹＥＳであれば第９ステップへ移り、第９ステップで進
角値８を最大進角億ａｍａｘにセットして第１２ステッ
プへ移る。ＮＯであれば、第１０ステップへ移り、第１
０ステップで進角値０がプログラムされた進角値ｏｐ以
下であるか否かを判断する。ＹＥＳであれば第１１ステ
ップに移り、第１１ステップで進角億８をプログラムさ
れた進角値８ｐにセットし、第１２ステップへ移る。Ｎ
Ｏであれば、道鞍第１２ステップへ移る。第１２ステッ
プは、各気筒の上死点を基準として演算した進角値を他
の点、この実施例では上死点前６０度を基準とする遅角
値８′に変換するため、（６０−進角値８）の演算を行
う。

第１３ステップは、進角値８′から第１，第２の出力値
ｍ、ｎの演算を行う。

この演算では、まず遅角値８′から補正項８Ａ又はＯＢ
を減算し、補正を行う。補正項８ＡとＯＢの必要な理由
を説明すると、リングギヤ６の歯６ａの位置と上死点前
６０度とが実際にはずれていることと回転角検山器７と
基準角検出器８との相対的取付位檀の誤差によるずれか
ら起る。この２つの理由により補正を行う必要が生じて
くる。しかし、２つの補正量は一定量である。そこで、
各検出器７，８の取付け誤差とりングギャ６の歯と上死
点ＴＤＣ前６０度の位置とのずれとをこみにして第７図
のようであるとする。第７図において、ａはエンジン１
の第１気筒の実際の上死点ＴＤＣ、上死点前６０度（Ｂ
ＴＤＣ６０）を示しており、ｂは波形整形回路１０の出
力信号、ｃはＲＯ信号、ｄはＲ！８０信号、ｅはデータ
功換信号Ｓを示している。しかして、第７図において、
ａ，ｂからわかるように波形整形回路１０のパルスと実
際のＢＴＤＣ６０の位置とはずれており、いまこの角度
がａＡである。

このＯＡは当然３．１３ｏより４・ごい値である。つま
り、図示しないが、基準回転角の信号も当然厳密にはＢ
ＴＤＣ６０よりもずれた位置にあるので実際に基準回転
角という位置は波形整形回路１１の波形を取った場合に
は良くない。したがって、ＢＴＤＣ６０よりも遅れた位
置で一番近傍のリングギャ６の歯６ａの位置ＲＯを基準
にすれば基準角センサ６ｂの取付け精度が楽になりまた
確実である。このＲＯとＢＴＤＣ６０のずれの角度がＯ
Ａとなる。したがって、第１コンパレータ２２で比較す
る場合はこのＲＯを基準としているのでこの量だけ補正
してやらなければならない。同様に第３，第２気筒用の
点火時期を決めるための基準位置をＢＴＤＣ６０よりも
１８０度遅れた角度つまりｎにから１２０度遅れた角度
の位置をＡＴＤＣ１２０とし、ＡＴＤＣ１２０よりも遅
れしかも一番近傍のリングギヤの歯をＲ１８０とすると
、ＡＴＤＣ１２０とＲ１８０とには当然ずれがあり、こ
のずれをＯＢとすると、ＯＢだけ総合遅角量を表わす減
算器の出力に補正をしてやらなければならない。

従って、第１，第４気筒用の点火時期の場合はＯＡとい
う値を、第３，第２気筒用の点火時期の場合はＯＢとい
う値をそれぞれ補正してやる必要がある。この補正量ａ
Ａ，ＯＢは点火角度設定回路２１の中のＲＯＭ（記憶回
路）に予めプログラムしてあり、角度信号回路１７から
のデータ切換信号ＳによりＳが“１”のとき８Ａを、Ｓ
が“０”のときＯＢをそれぞれ減算するようになってい
る。遅角値８′に、ＯＡ，ＯＢを補正したものをＭとし
、このＭを３．１３で除算し、商ｍと余りｍ′で表す。
Ｍ＝３．１３ｘｍ十ｍ′ このｍは、第１の出力値であり、ｍ′は３．１３より小
さい角度である。

次に、計数回路１２の出力であるエンジン回転数Ｎ（ｒ
ｐｓ）でｍ′を除算してから時間変換しｎを求める。

ｎ＝午；（Ｐは適当な定数） ここで、古というのは、リングギヤ６の１回転、つまり
３６０度回転するのに必要な時間に比例しており、角度
ｍ′だけ回転するのに必要な時間ｎは、次式で表される
。

３６び：ｍ′＝奇：ｎ（Ｋは適当な定数）止めて・ｎ＝
誌舵なる。

このｎは、第２の出力値である。

寮】５ステップは、上誌演算されたｍ，ｎを２進コード
で第１コンパレータ２２、第２コンパレ−夕２３へセッ
トする。

第１５ステップが終ると第３ステップへ戻り、以下作動
を繰返す。このようにマイクロコンピュータのＲＯＭに
は命令語がプログラムされている。

第１コンパレータ２２の一例を示す詳細回路図が第８図
で、以下第８図により説明すると、第１コンパレータ２
１は、２進カウンタ１５１と、ェクスクルーシブＯＲゲ
ート１５２〜１５６とＮＯＲゲート１５７と、Ｒ−Ｓフ
リツプフロツプ１５８とから構成されている。

したがって、角度信号回路１７よりのりセット信号Ｒ０
，Ｒ１８０により２進カウンタ１５１及びＲ−Ｓフリツ
プフロツプ１５８がリセットされると、２進カウンタ１
５１は、波形整形回路１０からのパルス信号の数を計数
する。このパルス信号の１パルスは、クランク角度でほ
ぼ３．１乳期こ相当する。そして、その計数値が点火角
度設定回路２１の出力のうちの第１の出力値ｍの２進出
力と一致するとェクスクルーシプＯＲゲート１５２〜１
５６の出力はすべて“０”になるので、ＮＯＲゲート１
５７の出力は‘‘１”になり、Ｒ一Ｓフリツプフロツ
プ１５８がセットされる。このＲ一Ｓフリツプフロツブ
１５８がリセットされた後、セットされるまでの回転角
、すなわちＲ−Ｓフリツプフロツプ１５８のＱ出力端子
に“１”を生じている回転角は、点火角度設定回路２１
の第１の出力値ｍの出力２進コ−ドに比例している。こ
こで大切なことは、Ｒ−Ｓフリップフロツプ１５８のＱ
出力端子の出力信号が“１”から“０”に立下る時点が
点火角度設定回路２１の第１の出力値ｍの遅角値と一致
しているということである。そして、第１コンパレータ
２２の入力クロツクパルスは、波形整形回路１０の出力
であるからクランク角度そのものであるので、計数途中
でクランク回転が変動してもその変動をそのまま反映す
ることが出来る。また、第２コンパレータ２３も第１コ
ンパレー夕２２と全く同様の回路構成になっており、入
力ビット数に応じてカウンタのビット数とェクスクルー
シブＯＲゲートの個数とＮＯＲゲートの入力ゲート数と
が変わるのみである。ここでは、カウンタは１０ビット
、ェクルクルーシブＯＲゲートは１の固、１０ゲート入
力のＮＯＲゲートを使用している。そして、入力クロツ
クパルスとしてはクロツク回路１３の出力信号で一定周
波数のクロックパルスＣ４で５０ｍＫＨ２である。そし
て、カウンタとＲ一Ｓフリップフロップのリセット信号
としては、第１コンパレータ２２の出力信号が入る。ま
た、入力データは、点火角度設定回路２１の第２の出力
値ｎの１０ビットが加わっている。そして、第１コンパ
レータ２２の出力信号が“１”から“０”になると第２
コンパレータ２３のカゥンタが計数を始め、点火角度設
定回路２１のｍ′の出力値をその時のエンジン回転数に
対応した遅れ時間にした第２の出力値ｎとクロックパル
スＣ４の数とが一致すると出力は“１”から“０”に反
転する。したがって、この“０”になった時点はその時
のエンジン回転数の点火角度設定回路２１の遅角値８′
に相当し、第２コンパレータ２３の出力が“１”から“
０”に反転した時点が点火時期となる。次に通電回路２
４を第９図において説明すると、通電回路２４はデバィ
ダ付カウソ夕１６１とＲ−Ｓフリップフロツブ１６２か
ら構成されている。

カウンタ１６１のクロツク端子ＣＬには、クロック回路
１３のクロツクパルスＣ５（ＩＭＨＺ）が入力されてお
り「リセット端子Ｒは、第２コンパレータ２３の出力が
入力されている。また、カウンタ１６１の出力「３一端
子は、クロツクィネーブル端子ＣＥに接続されており、
クロツクパルス３個以上の計数が禁止されている。そし
て、第１０図ｄに示すＲ１６０，Ｒ３４０信号によりＲ
−Ｓフリツプフロツプ１６２がリセットされると、その
出力Ｑは第１０図ｅに示すように“０”から“１”に立
上る。

その後第１０図ａに示すＲ０，Ｒ１８０信号に対して第
１０図ｂに示すように第２コンパレータ２３の信号が出
力され、この第２コンパレータ２３の出力信号によりカ
ウンタ１６１がリセットされる。そして、このリセット
信号が“１”から“０”へ立下ると、カウンタ１６１は
クロックパルスＣ５を計数し始め、クロックパルスを１
個計数すると、第１０図Ｃに示すような信号「１一端子
から出力し、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ１６２をセットし
、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ１６２のＱ出力を“１”から
“０”へ反転させる。しかして、Ｒ−Ｓフリツプフロツ
プ１６２の出力信号は、第１０図ｅに示すようになり、
この信号がィグナィタ２５により電力増幅され、点火コ
イル４を駆動する。

ここで、このＲ−Ｓフリップフロップ１６２の出力信号
が“１”の間点火コイル４の一次コイルに電流が供給さ
れ、“０”信号が発生している間電流が遮断されて、こ
の電流の遮断時に点火コイル４の二次コイルに高電圧が
発生し、この高電圧をデイストリビュータ５を介して点
火プラグに印加させて点火火花を発生させる。上記構成
において、ェンジンーの運転状態で吸気マニホールド３
の吸気圧力が小さく、ェンジンーの負荷が小さい又は部
分負荷であると判断された場合、点火角度設定回路２１
は、予めプログラムされた進角値、ＭＢＴに点火時期を
設定し、エンジン１に十分なトルクを発生させる。

吸気圧力が所定値以上になってエンジン１の負荷が大き
い又は全員荷であると判断された場合、エンジン１の点
火時期がＭ旧Ｔであるとエンジン１はノッキングを起こ
す。

エンジン１にノッキングが起きると、振動状態が変化し
、振動センサ１６で検出する振動波形の瞬時値が大きく
なり、各気筒のほぼ上死点前２０度から上死点の間で生
じた振動の平均値よりこの瞬時値が大きくなる。したが
って、判別回路２０‘ま、点火角度設定回路２１にノッ
キング信号に出力し、点火角度設定回路２１は点火時期
、即ち進角値を８ｐからステップ進角値２△０（例えば
２ｏ程度）をエンジン回転数に同期して減算し、進角値
を小さくして点火時期を遅らせ、エンジン１にノッキン
グが起きないようにする。またエンジン１のノッキング
が起きなくなると、点火角度設定回路２１は、現在の進
角値に△ａ（例えばｌｏ程度）をエンジン回転数に同期
して加算していき進角値を大きくして点火時期を進める
。以下この作動が繰返し行われ、結局エンジン１の点火
時期は、ノッキングが起きず、かつ最もＭＢＴに近い時
期にすなわち、ノッキングが生じる限界の時期にフィー
ドバック制御され、ェンジンーは十分なトルクで運転さ
れる。このようにして、エンジン１は一旦ノッキングを
検出した後、次の燃焼では遅らせる角度２△８が次の進
ませる角度△０より大きいので、ノッキングの発生を確
実に阻止出釆る。この動作特性図を第１３図に示す。こ
の第１３図において、Ａはバッファ増幅器２０ｂの出力
信号、Ｂは比較器２０ｈのノッキング判別出力、Ｃは点
火角度設定回路２１の出力点火時期特性を示すもので、
実線のａはノック発生点火時期、破線のｂは平均点火時
期を示すものである。なお、上述した実施例では進ませ
る角度を△８、遅らせる角度を２△８としたが、実施例
の主旨から云って遅らせる角度を３△８、４△８・・・
・・・としても良いことは当然である。

なお、点火角度設定回路２１では、進角値の最大値を８
ｍａｄ裏小値を８ｐとして制御しており、８ｍａｘ〜ａ
ｐの範囲外の値に進角値が設定されることはなく、エン
ジン１がストールを起こしたり逆転するようなことはな
い。

なお、上記実施例では、ェンジンーの負荷を検出するセ
ンサとして吸気圧力センサを用いたが、第１１図に示す
ようなスロットルセンサを用いることもできる。

第１１図において、吸入空気を調整するスロットル弁２
ａの開度は、ポテンショメータのようなスロットルセン
サ２ｂによって電気信号に変換され、Ａ−○変換器１５
に入力される。点火角度設定回路２１は、スロットル弁
２ａの関度が所定値（例えば４０度程度）以上のときエ
ンジン１が高負荷状態にあると判断する。さらに、エン
ジン１が電子制御式燃料噴射装置付のものであれば、こ
の装置の電磁雛漆料噴射弁の開弁時間を設定する噴射パ
ルス信号によりエンジン１の負荷を判断できる。

この燃料噴射装置の電子制御回路３０を示す第１２図に
おいて、この回路３川まＲ０，Ｒ１８０信号を波形整形
する波形整形回路３０ａ、この回路３０ａの出力信号を
１／２分周してエンジン回転数Ｎに応じた信号を出力す
る１／２分周回略３０ｂ、この回路３０ｂの出力信号Ｎ
と図示しないエンジン１の吸入空気量を検出するェアフ
ローセンサからの吸入空気量信号Ｑとから旨を演算し、
噴射パルス信号７を出力する鷺算轍３０Ｃ、パ肌鰭７ｐ
ンジン水温、バッテリー電圧等の補正を行う補正回路３
０ｄ、電圧補正回路３０ｅ、回路３０ｃ，３０ｄ，３０
ｅの論理和をとる出力論理回路３０ｆ、及びこの回路３
０ｆの出力信号により電磁燃料噴射弁を駆動する駆動回
路３０ｇから構成されている。

しかして、登演算回路３０Ｃの出力信号である噴射パル
ス７のパルス幅は、エンジン１の負荷に対応しており、
このパルス幅が所定値（例えば５〜６ｍｓｅｃ）以上に
なればエンジン１の負荷が大きいと判断する。なお、上
述した実施例においては、回転角検出器、基準角検出器
として電磁ピックアップを用いたが、ホール素子を用い
たり、発光ダイオードとフオトトランジスタとより構成
される光による検出器、あるいは小片が近づくと発振を
停止する高周波型の検出器を用いるようにしても良い。

また、上述した実施例においては、ディストリビュータ
を用いたが、分配回路およびダブル点火コイルを用いた
点火装置にも本発明を適用することができる。また、上
述した実施例においては、回転角検出器および基準角検
出器によりリングギャの歯の位置を検出し、これらの出
力に基いて角度信号回路により各気筒の基準角度信号を
出力するようにしたが、エンジンの回転の１／幻団転の
軸（例えばエンジンのカム藤）に全周を多数等分（例え
ば４値等分）した歯と全局を気筒数分の１に等分した曲
とを設けた磁性円板を連結し、多数等分した歯を電磁ピ
ックアップよりなる回転角検出器により検出して角度信
号を出力し、気筒数分の１に等分した歯を電磁ピックア
ップよりなる基準角検出器により検出して各気筒の基準
角度信号を出力するようにしてもよい。さらに、振動セ
ンサを用いてノッキングを判断するようにしたが、この
他に燃焼室内圧力振動をエンジン指圧計を用いて検出す
るセンサ、内燃機関から発生する音をマイクロホンで取
り出し或る周波数帯の音圧しベルの変化を検出するセン
サ、内燃機関の振動を検出してその振動レベルの絶対値
から検出するセンサ、イオン電流の変化から検出するセ
ンサ等をノッキングセンサとして適用できる。

以上述べたように本発明においては、各点火時期に同期
して、ノッキングを検出したときに補正的に遅角させる
量をノッキングを検出しないときに補正的に造角させる
量より大きい値に設定したから、エンジンのトルクを充
分引き出すことができるのみならず、一旦ノッキングを
検出すると次の燃焼ではノッキングの発生を確実に阻止
することができて、ノッキング回数を大幅に低減するこ
とができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
振動センサを示す断面図、第３図は角度信号回路を示す
電気回路図、第４図は判別回路を示す電気回路図、第５
図および第１３図は作動説明に供する波形図、第６図は
作動説明に供するフローチャート、第７図は作動説明に
供する波形図、第８図は第１コンパレータを示す電気回
路図、第９図は通電回路を示す電気回路図、第１０図は
作動説明に供する波形図、第１１図は本発明の他の実施
例を示す菱部構成図、第１２図は本発明のさらに他の実
施例を示す要部ブロック図である。 １・・・・・・内燃機関（エンジン）、１６・・・・・
・振動センサ、２０・・・・・・ノッキング判別回路、
２１・．．・．．占火時期制御手段をなす点火角度設定
回路。 図 船 群２図 鰭３図 肉５図 図 寸 船 第了図 第８図 第９図 第１０図 第１１図 第６図 第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の燃焼に応じ、内燃機関を伝播する振動を
   検出するセンサと、このセンサの出力に応じノツキング
   を判別するノツキング判別回路と、このノツキング判別
   回路よりのノツキング出力に応じて点火時期を制御する
   点火時期制御手段とを備える内燃機関用点火時期制御装
   置において、前記点火時期制御手段は、各点火時期に同
   期して、前記ノツキング判別回路がノツキングを検出す
   ると補正的に点火時期を遅角させると共にノツキングを
   検出しないと補正的に点火時期を進角させるものであつ
   て、前記補正的に遅角させる量を補正的に進角させる量
   より大きい値に設定したことを特徴とする内燃機関用点
   火時期制御装置。