JPS6048628B2 - 多気筒内燃機関用点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、火花点火方式の多気筒内燃機関用点火時期
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
が最もよ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Ｍ
ＢＴ（ＭｉｎｉｍｕｍａｄｖａｎｃｅｆｏｒＢｅｓｔＴ
ｏｒｑｕｅ）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、製品のは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
よりもかなり遅れ側に設定される。これては、機関の効
率は悪化する。

また、たとえ、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つて左右されるため、ある条
件のもとでノッキングの発生しない点火時期に設定して
も、異なつ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つて点火
進角特性に誤差が生じてもほとんどノッキングの起らな
いように点火時期を合わせることができる。

このように点火時期制御装置として、従来第１図に示す
ようなものがある。

この第１図において１０は４気筒の火花点火方式の内燃
機関であり、１１，１３，１５，１７はそれぞれ内燃機
関の各気筒てあり、各気筒１１，１３，１５，１７内に
はそれぞれ点火栓１２，１４，１６，１８が設けられて
いる。一方、２は内燃機関１０の振動を検出する加速度
センサであり、この前記加速度センサの出力信 フ号に
基づいて、内燃機関のノッキングをノッキング判別回路
３で判別するようになつている。

このノッキング判別回路３はたとえば、周波数フィルタ
、レベル検出器、比較器などで構成される公知のもので
ある。ｉノッキング判別回路の出力パルスは積分器４で
積分し、ノッキング強度に応じた積分電圧を発生するよ
うになつている。

また、５はあらかじめ設定した点火進角特性に応じた点
火信号を発生する点火信号発生器であり、この点火信号
発生器５のＪ出力は移相器６に送られる。移相器６には
この点火信号発生器５の出力信号のほかに、上記積分器
４の出力も導入されるようになつており、移相器６は積
分器４の出力電圧に応じて、点火信号発生器５の基準と
なる点火信号の位相を変位させるものである。

この移相器６の出力信号はスイッチング回路７に送られ
るようになつている。スイッチング回路７は移相器６の
出力信号により点火コイル８の給電を断続するものであ
る。点火コイル８て発生する点火電圧は配電器９に印加
されるようになつている。

この配電器９は機関の回転に同期して、機関の各気筒内
の点火栓１２，１４，１６，１８に、所定の順序て配電
するようになつている。次に、第１図の多気筒内燃機関
用点火時期制御装置の動作を、第２図を用いて説明する
。

内燃機関１０の回転により、予め設定された点火進角特
性に対応して、第２図ｄに示すような点火信号が、点火
信号発生器５から出力される。ここで点・火時期は第２
図ｄのパルス波形の立ち下がりの時期に対応しており、
パルスの「Ｈ」に期間は、点火コイル８の通電期間に対
応するものである。点火信号発生器５の出力信号ｄは、
移相器６を介して、点火信号ｅとなり、この信号により
スイッチング回路７が駆動され、点火コイル８の給電が
断続される。その通電遮断時に発生する点火電圧は、配
電器９を介して、第２図Ｆ，ｇ，ｈ，ｉのごとく点火栓
１２，１４，１６，１８に配電、点火され、内燃機関１
０の運転が行われる。この内燃機関１０の運転中に起こ
る機関振動が、加速度センサ２によつて第２図ａのごと
く検出される。第２図において、左側部分では機関ノッ
キングによる機械振動は発生しておらず、加速度センサ
２の出力には、他の機械的振動による比較的低いレベル
の信号が現われており、ノッキング判別回路３には出力
信号が発生せず、したがつて積分器４の出力は零で、移
相器６は点火信号発生器６の出力信号ｄをそのままｅと
してスイッチング回路７に送り、予め設定された点火進
角位置で点火が行われる。次に、多気筒内燃機関１０の
運転条件が変わり、ノッキングが発生すると、加速度セ
ンサ２の出力には、第２図て時刻ち付近でみられるよう
に、点火時期よりもある時間遅れた付近でノッキングが
ない場合に比して大きなレベルの信号が出力される。

このノッキングによる信号は、多気筒内燃機関の形状な
どによつて決まるある特定の周波数成分を含み、その強
度も、他の機械的振動によるものに比して大きいことか
ら、周波数フィルタ、比較器などで構成されたノッキン
グ判別回路３から、第２図ｂの時刻ち付近にみられるご
とくノッキングの発生期間に対応した期間にわたつてパ
ルス列が発生する。

この出力パルス列ｂは積分器４によつて積分され、第２
図ｃのごとく、積分時定数が上昇に対して速く、下降に
対して非常に遅い、たとえば、積分器出力の上昇の時定
数が１ｍＳｅｃで下降の時定数が５ 〜１０ｓｅｃに設
定された積分出力を発生し、この積分出力の大きさに比
例した位相角だけ移相器６によつて、点火信号発生器５
の出力信号ｄからｅのごとく遅角制御される。

したがつて、時刻Ｔ。

における点火時期以後の数秒間にわたつて、第２図ｃの
出力レベルに比例した遅角点火が、多気筒内燃機関１０
の各気筒内の点火栓において行われ、ノッキングの発生
するような運転条件になつたとしても、ノッキング強度
が増大したり、ノッキングが持続されることなく抑制さ
れ、機関の正常運転が維持される。ところで、多気筒内
燃機関において、通常みられるノッキング現象は、予め
設定された点火進角特性が、最も一般的な機関の運転条
件に適合した特性のものであれば、ノッキングが発生し
ても、多気筒内燃機関の全気筒に一様に発生することは
ほとんどなく、ある特定の気筒に発生するのが、実験的
に確められているし、時間的に常に運転条件が変動する
機関の各気筒内の混合気の燃焼状態が一様にはならない
ことからも上記のことは合理的である。

しかるに、第１図のような従来の多気筒内燃機関用点火
時期制御装置では、上述の動作説明からもわかるように
、一度ノッキング現象が検知されると、それ以後の数Ｓ
ｅｃ間各点火時期において、多気筒内燃機関の全気筒が
一様に遅角制御されるため、ノッキングの発生に至つて
いない気筒においては、元々、設定してあつた適正点火
時期からはすれ、本来の多気筒内燃機関のもつ有効なエ
ネルギが活用されないということになる。

このような不具合は、一定速度からの急加速に移るとき
加速中において、加速に移り始めた初期にノッキング現
象が発生すると、それ以後の数Ｓｅｃ間全気筒を一様に
遅角点火することにより、非常に加速フィーリングが悪
いというような現象として現われる。

この発明は、上記従来の欠点を解消するためになされた
もので、ノッキングの起こつた気筒のみを選択的に遅角
制御することにより、最も効率のよい多気筒内燃機関の
運転が行われる多気筒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。

第３図はその一実施例の構成を示すブロック図てある。
この第３図において、重複を避けるために、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
とは異なる部分を重点的に述べることにする。この第３
図において符号２〜６，１０〜１８て示す部分は第１図
と同様てある。また、２０は点火気筒の識別器で、たと
えばこＪの実施例のように４気筒４サイクルの機関であ
れは、クランク軸に同期して、１１２の回転数て回転す
る回転体の所定回転角度位置を示す信号を入力制御信号
として、点火気筒を識別し、所定の点火栓に点火火花を
発生させるべく点火信号をスイッチング回路７に出力分
配する機能をもつもので、前記点火信号発生器５の出力
信号ｄおよび、移相器６の出力信号ｅと、前記ノッキン
グ判別回路３の出力信号を入力するように接続されてい
る。

８０は２次出力端子を二つもつ同時着火コイルで、４気
筒４サイクル機関についての、二つの同時着火コイルを
用いた公知の低圧配電システムを形成することく、多気
筒内燃機関１０の各気筒内の点火栓、バッテリ１９およ
び通電電流の断続を行うスイッチング回路７１，７２に
配線接続されている。

次に、この発明の多気筒内燃機関用点火時期制御装置の
動作について、第１図の動作説明と重なる部分は省略し
て説明する。

ノッキングが発生しないときは、ノッキング判別回路３
からの出力信号は零で、点火気筒識別器２０は、点火信
号発生器５の点火信号ｄに基づき所定の順序で気筒点火
が行われるべく、スイッチング回路７１，７２に対して
交互に点火信号を分配し、内燃機関の運転が行われる。

ノッキングが発生すると、ノッキング判別回路３から出
力パルスが発生し、この信号が点火気筒識別器２０に入
力されると、ここで以下の処理が行われる。これを第２
図を用いて説明する。第２図上、時刻Ｔ。後付近で発生
したノッキングは、時刻ちで点火された第４気筒１７内
におけるノッキングであることを点火気筒識別器２０は
判断、記憶し、これを以後の数Ｓｅｃ間第４気筒におけ
る点火時期、すなわち、ＴＯ，，ｔＴは遅角制御された
点火信号ｅに切り換え、その他の気筒の点火時期は、本
来の点火信号ｄのままて動作する。さらに、運転条件が
変化して、時亥１１Ｔ，付近で再びノッキング判別回路
３でノッキングを示す出力パルスが発生すると、このノ
ッキングは、多気筒内燃機関１０の第２気筒１３内での
ものてあると判断し、点火気筒識別器２０は、Ｔ，以後
の数Ｓｅｃ間にわたる第２気筒内の点火時期を、遅角制
御された点火信号ｅに切り換える。以上のようにして、
多気筒内燃機関のノッキングを抑制しつつ、最も効率の
よい機関運転条件を満たす点火制御が行われる。

なお、上記実施例における点火気筒識別器２０は、記憶
素子、論理ゲート素子などで構成できるが、特にマイク
ロコンピュータを用いて構成すると装置が簡単化され、
この発明の実施適用が容易になる。

また、積分器４、移相器６なども、マイクロコンピュー
タを含んで構成されるディジタル回路に置き換えても同
様の動作が行える。

以上のように、この発明の多気筒内燃機関用点火時期制
御装置によれば、ノッキング判別回路で内燃機関のノッ
キングを判別し、ノッキングの生じた気筒を点火気筒識
別器で判断してその気筒のみを選択的に遅角制御を行う
ようにしたので、内燃機関のノッキングを抑制し、かつ
最も効率のよい機関運転条件を満たすように点火制御を
行うことができる。

しかも、全気筒のノッキング制御を同時に行うのではな
く、ノッキングが生じた１つの気筒のみのノッキング制
御を行うので制御装置の構成（例えば遅角手段）を簡単
にすることができ、安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多気筒内燃機関用点火時期制御装置のブ
ロック図、第２図ａないし第２図ｉはそれぞれ従来およ
びこの発明の多気筒内燃機関用点火時期制御装置の動作
を説明するための各部の動作波形図、第３図はこの発明
の多気筒内燃機関用点火時期制御装置の一実施例のブロ
ック図である。 ２・・・加速度センサ、３・・・ノッキング判別回路、
４ ・・・積分器、５・・・点火信号発生器、６・・・
移相器、１０・・・多気筒内燃機関、１１，１３，１５
，１７・・・気筒、１２，１４，１６，１８・・・点火
栓、１９・・・バッテリ、２０・・・点火気筒識別器、
７１，７２・・・スイッチング回路、８０・・・点火コ
イル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも二つ以上の気筒を有する多気筒内燃機関
   の各気筒に設けられた点火栓、この各点火栓に点火火花
   を発生させる配電駆動手段、上記多気筒内燃機関のノッ
   キングの有無を検出するノッキング検出手段、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点
   火信号発生器、ノッキング検出手段の出力を受けノッキ
   ング強度に応じて点火信号発生器からの点火信号を遅角
   させる遅角手段、ノッキング検出手段の出力と点火信号
   発生器からの点火信号とによりノッキングが発生した気
   筒を弁別し、ノッキングが発生した気筒は遅角した点火
   信号により点火させ他の気筒は基準の点火信号により点
   火させるよう配電駆動手段に出力する点火気筒識別手段
   を備えたことを特徴とする多気筒内燃機関用点火時期制
   御装置。 ２ ノッキング検出手段は、多気筒内燃機関の振動加速
   度を検出する少なくとも一つの加速度センサと、この加
   速度センサの出力に応じてノッキングを判別するノッキ
   ング判別回路とで構成されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の多気筒内燃機関用点火時期制御装置
   。 ３ 配電駆動手段は、複数個の点火コイルと、複数個の
   半導体式の断続手段とを含んで構成される低圧配電方式
   の配電駆動手段であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の多気筒内燃機関用点火時期制御装置。 ４ 複数個の点火コイルは同時着火コイルに置換するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の多気筒内燃
   機関用点火時期制御装置。