JPS6132499B2

JPS6132499B2 -

Info

Publication number: JPS6132499B2
Application number: JP53081613A
Authority: JP
Inventors: Norio Oomori; Hideya Fujisawa; Yutaka Kawashima; Masakazu Ninomya; Hisashi Kawai; Kazuo Iwase
Original assignee: Nippon Soken Inc; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1978-07-04
Publication date: 1986-07-28
Also published as: US4233944A; JPS557978A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関のノツキングを検出して点火
時期の遅角量を制御する点火時期制御装置に関す
るものである。

従来、内燃機関（エンジン）のノツキング検出
時に遅角し、ノツキングのない時進角して進角量
と遅角量とを同じとする点火時期制御方式で一定
点火時期に制御する時、平均的にはノツキング検
出回数と、ノツキング不検出回数の比率は１：１
になり、進角量と遅角量がつりあう。従つて、上
述した従来のものでは、強度の小さいノツク（ト
レースノツク）を検出するとしても２回に１回ノ
ツキングが発生するので、エンジン騒音も高くド
ライバーに不快感を与えるという欠点がある。

上記の欠点を解消するため、特願昭53―20433
号に記載されるごとく、進角量に対して遅角量が
増大する様に非対称制御を行うことにより、遅角
量が増大し、エンジン騒音が下がる。具体的には
一旦ノツキングを検出して遅角した時次に続く一
定点火回数の点火時期は前記遅角位置に制御し、
その後もノツキングがなければ進角する。しかし
このように一定点火回数の間遅角量を一定に保つ
と、内燃機関の運転状態が変化してノツキング領
域から外れてノツキングが無くなり、点火時期遅
角量を減少したい場合に素速く減少できない欠点
がある。

そこで、本発明は上記の欠点を解消するため、
内燃機関の過渡運転状態を検出して過渡運転状態
と判断した場合にノツキング発生状態に対する点
火時期の遅進制御速度を変化させることにより、
過渡運転状態において応答性良く点火時期を所望
値に制御でき、内燃機関の定常運転の騒音低下
と、過渡運転状態の性能向上を両立させることの
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、図示しない点火プラグは点火コイル４か
らデイストリビユータ５を介して高電圧を印加さ
れる。

エンジン１のクランク軸と同期して回転するリ
ングギヤ６には、それぞれ電磁ピツタアツプより
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、リングギヤ
６の歯６ａの個数が115個であれば、エンジン回
転数が600rpm（＝10rps）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
グギヤ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60゜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ツク回
路１３のクロツクパルスC₁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C₁
を通過させるNANDゲート、このNANDゲートを
通過したクロツ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進コードに
よつて回転数を決定するラツチ回路（一時記憶回
路）、及び波形整形回路１０の出力パルスにより
カウンタのリセツ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。

クロツク回路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等の各ブロツクへ基準時間信号
となるクロツクパルスC₁〜C₅を出力する。

圧力センサ１４は、公知の半導体式のもので、
エンジン１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、エンジン１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小さく、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、エンジン１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―Ｄ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のクロツクパルス
C₂によりデイ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
ツクに装着された圧電型のもので、ピエゾ素子を
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、ピエゾ素子１６ａは、振動により
ピエゾ素子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
よりシリンダブロツクに固定される。

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エンジン１の第１気筒の所定
のクランク角にてＲ（０）、Ｒ（180）、Ｒ（340）
の各角度信号とデータ切換信号Ｓとを出力するも
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ヤ６
の歯６ａの位置をＲ（０）とし、Ｒ(A)をＲ（０）
から遅れ角でＡ度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を定義する。そしてＲ
（180）というのはＲ（０）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。したがつて、Ｒ（180）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。ノツキング判別回路２０
は、振動センサ１６の出力信号と角度信号回路１
７の信号によりエンジン１がノツキング状態にあ
るか否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
イクロコンピユ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イジタル信
号、クロツク回路１３のクロツクパルスC₃、Ａ
―Ｄ変換器１５のマニホールド３内の吸気圧力に
基づくデイ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エンジン１の負荷が大きい
と判断した場合、エンジンがノツキング状態にな
ければ最大進角量θmaxと設定進角量θｐの範囲
内で予めプログラム設定された進角値θｐにステ
ツプ進角値△θをエンジン回転数に同期して加算
していつて進角値を決定し、ノツキング状態とな
れば現在の進角値から△θをエンジン回転数に同
期して減算し、進角量をノツ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、ノツ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θｐとし、さらに演算した進
角値がθmaxを越えると進角値をθmaxに設定
し、演算進角値が設定進角値θｐ以下になると進
角値をθｐ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
ヤ６の歯６ａの１個当たりの角度である３・13度
（＝360゜／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コンパレータ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、40゜＝12×３・13゜＋0.77……゜
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……゜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２
１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、デイ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１７の基準角度信号Ｒ
（０）、Ｒ（180）によりリセツトされ、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ビツトのデータ
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
ツトする。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ビツトのデータ
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。

通電回路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Ｒ（160）、Ｒ
（340）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、イグナイタ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ツ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、デバイダ付10進
カウンタ１０１，１０２，１０３、４入力AND
ゲート１０４，１０５，１０６，１０７，１０
８，１０９，１１０，１１１、ORゲート１１
２，１１３，１１４，１１５及びＲ―Ｓフリツプ
フロツプ１１６から構成されている。

そして、カウンタ１０１のクロツク端子CLに
第８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。カウンタ１０２のク
ロツク端子CLには、カウンタ１０１のキヤリイ
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のクロツク端子にはカ
ウンタ１０２のキヤリイアウト（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。

なお、カウンタのキヤリイアウト端子COから
はカウンタがパルスを10個計数すると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10進カウンタとして動
作する。

ANDゲート１０４は、Ｒ（０）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８図Ｃに示す角度信号Ｒ（０）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
１０のパルスをそれぞれ13，20，52，58，71，
77，109個計数すると角度信号Ｒ（40），Ｒ
（60），Ｒ（160），Ｒ（180），Ｒ（220），Ｒ
（240），Ｒ（340）を出力する。

ORゲート１１２は、Ｒ（０）及びＲ（180）信
号のORをとり、両者を重ねた角度信号Ｒ（０）・
Ｒ（180）を出力する。同様にORゲート１１３
は、Ｒ（160）及びＲ（340）信号のORをとり、
ORゲート１１４は、Ｒ（40）及びＲ（220）信号
のORをとり、ORゲート１１５はＲ（60）及びＲ
（240）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フリツプフロツプ１１６は、リセツト端
子ＲにＲ（０）信号が入力され、セツト端子Ｓに
Ｒ（180）信号が入力されており、第８図ｅで示
すデータ切換え信号Ｓを出力する。

ここで、Ｒ（０）〜Ｒ（340）の各信号は、リ
ングギヤ６の歯６ａに対応しており、Ｒ（０）は
基準角度信号が来てから１番目の歯に対応し、Ｒ
（40）は13番目の歯に、Ｒ（60）は20番目の歯
に、Ｒ（160）は52番目の歯に、Ｒ（180）は58番
目の歯に、Ｒ（220）は71番目の歯に、Ｒ（240）
は77番目の歯に、Ｒ（340）は109番目の歯にそれ
ぞれ対応している。

次に判別回路２０について、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フリツプフロツプ及び単安
定マルチバイブレータから構成されている。Ｒ―
Ｓフリツプフロツプは、２個のNORゲート１２
１，１２２から構成されており、NORゲート１
２１は第５図Ａに示す角度信号回路１７からのＲ
（40）、Ｒ（220）信号、すなわち各気筒のほぼ上
死点前20゜を表わす信号が入力され、一方NOR
ゲート１２２には第５図Ｂに示すＲ（60）、Ｒ
（240）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図に示す波形となる。

単安定マルチバイブレータは、単安定マルチバ
イブレータ用IC（テキサスインストルメント社
製SN74123）１２３及び外付けのコンデンサ１２
４、抵抗１２５から構成されており、入力端子１
ＢにＲ（60）、Ｒ（240）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バイブ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。

バツフア増幅器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、バツフア増幅器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、バツフア増幅器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２０ｄは、第５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、演算増幅器（OPアンプ）
１３０、抵抗１３１，１３２，１３３、コンデン
サ１３４及びアナログスイツチ１３５，１３６か
ら構成されており、アナログスイツチ１３５は、
制御パルス発生回路２０ａの第５図Ｅに示す信号
によつてオン、オフが制御され、アナログスイツ
チ１３６は、第５図Ｃに示す信号によつてオン、
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
アナログスイツチ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ツチ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Ｅ信号が、“０”に反転す
ると、アナログスイツチ１３５，１３６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、アナログスイツチ１３５が再
びオンになるまでの時間であるが、絶対値回路２
０ｅの出力信号が入力されるのは、アナログスイ
ツチ１３６がオフされている時間であるので、時
刻t₁、すなわち各気筒の上死点前20゜から上死点
までである。

第５図Ｄに示すＤ信号が“１”の時間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に示すようになり、その出力電
圧V₁は、Ｃ信号が“０”の期間をT1、振動波形
をＧとすると「―^Ｔ _Ｏ ¹Gdt」となる。

第２積分器２０ｅは、第１積分器２０ｄ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Ｉ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「―^Ｔ _Ｏ ¹VRdt」となり、時間T1に比例
している。

除算器２０ｆは、第１積分器２０ｄの出力電圧
を第２積分器２０ｅ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
イオード１４４，１４５、及びアナログスイツチ
１４６から構成されており、アナログスイツチ１
４６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Ｖ_S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ツ
チ１４６がオンしているので、乗算器１４０の
Ｘ，Ｚ入力端子には負の電源電圧Ｖ_S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２０ｄ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
１ＯＺ／Ｘの演算を行うので、その出力V₃はとなる。なお、K1は比例定数（＝10／VR）であ
る。

サンプルホールド回路２０ｇは、サンプルホー
ルド用IC（インターシル社製1H5110）１４７、
抵抗１４６、コンデンサ１４９、及び分圧器１５
０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１５
０により分圧されて電圧V₄として出力される。

したがつて、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＝
K₁・K₂である。この出力電圧V₄は、上式からわ
かるようにエンジン１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２０ｅとサンプル
ホールド回路２０ｇの出力信号が入力されてお
り、振動センサ１６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のノツキングは各気筒の
上死点後に起こり、ノツ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、ノツキング
が起きると比較器２０ｈ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増
広くしたいならば、Ｒ―Ｓフリツプフロツプを追
加して、そのリセツト入力に第５図Ｂに示すＢ信
号を加え、セツト入力に比較器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に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でノ
ツキング起つているかどうかを判別することがで
きる。

なお、各素子の電源回路及び電源Ｖ_C，Ｖ_S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、マイクロコンピユ
ータ（東芝製TLCS―12）を使用している。マイ
クロコンピユ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。

マイクロコンピユータのフローチヤートを示す
第６図において、図示しないスイツチをオンする
と電源が入り、演算をスタートする。第１ステツ
プは読出し／書込みメモリ（RAM）のすべての
値をクリヤする。第２ステツプは読出し専用メモ
リ（ROM）から一定の進角値θ_０を読み出し
RAMのＸエリア内のX₁にストアする。この時は
まだエンジンは始動していない。そして、スター
ターでエンジンが回転しはじめると第３ステツプ
になり、クランク軸に同期してクランク軸半回転
に出るパルスＲ（０）、Ｒ（180）信号があるかど
うかを判別する。NOならば来るまで待機し、、
Yesならば次の第４ステツプに進む。第４のステ
ツプは、進角値θとして予めプログラムされた設
定進角値θｐをセツトする。ここで進角値θｐと
は、エンジン回転数によつて決まる進角値とエン
ジンの吸気圧力によつて決まる進角値を加算した
値であり、たとえばエンジン回転数０から
8000rpmの範囲を200rpm毎の刻でROMのＸ_Nエ
リアのアドレスを決める。つまりＸ_Nは40ワード
数に相当する。このROMのＸ_Nの値を読みだして
８分割の補間演算している。一方、吸気圧力は
760mmHgから０mmHgの間を20mmHg毎の刻でROM
のＸ_Pエリアのアドレスを決める。つまりＸ_Pは38
ワード数に相当する。このＸ_Pの値も読み出して
４分割、５mmHg毎の値を補間演算して求めてい
る。なお、補間演算のルーチンは公知なので省略
する。そして、それぞれエンジン回転数の補間演
算して求めた進角値と吸気圧力の補間演算して求
めた進角値とを加算してセントラルプロセツサユ
ニツト（CPU）のゼネラルレジスターR₀〜R₇の
うちのR₄とR₆にストツクすると共に次のステツ
プに進む。なお、加算値θｐはMBTに一致する
ように設定されている。第５ステツプは判別回路
２０の出力信号によりエンジン１がノツキング状
態にあるか否かを判断する。NOならば第６ステ
ツプにすすむ。第６ステツプは進角値θｐの１個
前の進角値θp′をRAMのＹエリアのうちのY₁か
ら読み出し、ゼネラルレジスタR₄の内容θｐと
の差の絶対値を求める。その結果はゼネラルレジ
スタR₄に残る。絶対値の演算の求め方はθｐ−
θP′≧０の場合はそのままゼネラルレジスタR₄
に結果が残り、θｐ−θp′＜０の場合には各ビツ
トを反転して１を加算することにより絶対値が求
まる。第７ステツプは演算結果△θｐが１より大
きいか否かを判別する。Yesならば第８ステツプ
にいき、NOならば第11ステツプに行く。第８ス
テツプはROMから定数αを読み出し、ゼネラル
レジスタR₄の内容△θｐと乗算する。その演算
結果HxはゼネラルレジスタR₄に残る。第９ステ
ツプはROMから定数ｂをゼネラルレジスタR₅に
ロードする。第10ステツプはゼネラルレジスタ
R₅の内容ｂからゼネラルレジスタR₄の内容Hxを
減算する。その演算結果はゼネラルレジスタR₅
に残る。第11ステツプはROMから定数Ｃをゼネ
ラルレジスタR₇にロードする。第12ステツプ
は、第10ステツプのルートを通つて来た場合はゼ
ネラルレジスタR₅の内容をRAMのＺエリアのう
ちのZ₁にストアし、第11ステツプのルートを通つ
て来た場合にはゼネラルレジスタR₇の内容をZ₁
にストアする。第６ステツプから第12ステツプは
第７図図示のホールド回数Ｈを求める行程であ
る。この第７図の横軸はROMにプログラムして
あるエンジン回転数進角値と吸気管圧力進角値と
のそれぞれ補間して求めた値を加算して求めたプ
ログラム値θｐのうち、現在の値θｐとクランク
軸半回転前時に求めたプログラム値θp′との差△
θｐであり、縦軸は△θｐにより△θｐ＜１のと
きはＨ＝Ｃ（Ｃ＝50）を、１≦△ＰのときはＨ＝
ｂ−α×△θｐ（ｂ＝66、α＝16）を演算して求
めている。第13ステツプはZ₁の内容（＝〔Z₁〕）と
Z₂の内容（＝〔Z₂〕）とを比較する。そして、〔Z₁〕
＞〔Z₂〕の場合には第16ステツプに〔Z₁〕≦〔Z₂〕の
場合には第14ステツプに行く。第14ステツプは前
記メモリX₁の内容θにROMから固定値△θ（＝
２゜）を加算して次のステツプに行く。メモリ
X₁の内容θはスタートした時はθ_０になり、次
からノツキング信号が有ればθ_０−△θとなり、
ノツキングがなくて第14ステツプを通ればθ_０＋
△θとなる。この進角値は実際の点火進角値を示
す。第15ステツプはメモリZ₂をクリヤして内容
〔Z₂〕を０にする。第16ステツプはメモリZ₂の内容
〔Z₂〕に１を加算してメモリZ₂にストアする。メモ
リZ₂はメモリカウンタとして作動する。次に、第
５ステツプの判別回路２０の出力信号がある場合
は第17ステツプでZ₁をクリヤし、第18ステツプで
Z₂をクリヤする。第19ステツプでは点火進角値を
示すメモリX₁の内容θにROMからの△θを減算
し、その結果をメモリX₁にストアする。第20ス
テツプはメモリX₁の内容θとゼネラルレジスタ
R₆のMBTとしての進角値θｐと比較して、θｐ
≦θならば第21ステツプでθｐをメモリX₁にス
トアする。θｐ＞θならば第22ステツプにすす
む。第22ステツプは今度はプログラムしてある一
定値である最小進角値θmin（＝BTDC5゜）と
θとを比較してθmin以下ならば第23ステツプに
てメモリX₁にθminをストアして越えているとそ
のままの値θをメモリX₁にストアし続ける。

第24ステツプは、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θ′に変換するため、
（60−進角値θ）の演算を行う。

第25ステツプは、遅角値θ′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θ′から補正項θＡ又はθＢを減算し、補
正を行う。補正項θＡとθＢ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出器
７と基準角検出器８との相対的取付位置の誤差に
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
誤差とリングギヤ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８図のようで
あるとする。第８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
（BTDC60）を示しており、ｂは波形整形回路１
０の出力信号、ＣはＲ（０）信号、ｄはＲ
（180）信号、ｅはデータ切換信号Ｓを示してい
る。

しかして、第８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θＡであ
る。このθＡは当然3.13゜より小さい値である。
つまり、図示しないが、基準回転角の信号も当然
厳密にはBTDC60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
波形を取つた場合には良くない。したがつて、
BTDC60よりも遅れた位置で一番近傍のリングギ
ヤ６の歯６ａの位置Ｒ（０）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Ｒ（０）とBTDC60のずれの角度がθ
Ａとなる。したがつて、第１コンパレータ２２で
比較する場合はこのＲ（０）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TDC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Ｒ（180）とすると、
ATDC120とＲ（180）とには当然ずれがあり、こ
のずれをθＢとすると、θＢだけ総合遅角量を表
わす出力に補正をしてやらなければならない。従
つて、第１、第４気筒用の点火時期の場合はθＡ
という値を、第３、第２気筒用の点火時期の場合
はθＢ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θＡ，θＢは点火角度設定回路２
１の中のROM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θＡを、Ｓが“０”のときθＢをそ
れぞれ減算するようになつている。遅角値θ′
に、θＡ，θＢ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＝3.13×ｍ＋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（rps）でm′を除算してから時間変換しｎを
求める。

ｎ＝Ｐ・ｍ′／Ｎ（Ｐは適当な定数）ここで、１／Ｎ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。

360゜：m′＝Ｋ／Ｎ：ｎ（Ｋは適当な定数）したがつて、ｎ＝ｍ′／３６０・Ｋ／Ｎとなる。

このｎは、第２の出力値である。

第26ステツプは、上記演算されたｍ，ｎを２進
コードで第１コンパレータ２２、第２コンパレー
タ２３へセツトする。

第27ステツプはゼネラルレジスタR₆の内容θ
ｐをメモリY₁にストアする。第27ステツプが終
ると第３ステツプへ戻り、以下上記の作動を繰返
す。

このようにマイクロコンピユータの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９図で、以下第９図により説明すると、第１
コンパレータ２２は、２進カウンタ１５１と、エ
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。したがつて、角度信号回
路１７よりのリセツト信号Ｒ（０）、Ｒ（180によ
り２進カウンタ１５１及びＲ―Ｓフリツプフロツ
プ１５８がリセツトされると、２進カウンタ１５
１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3.13度に相当する。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エクスクルー
シブORゲート１５２〜１５６の出力はすべて
“０”になるので、NORゲート１５７の出力は
“１”になり、Ｒ―Ｓフリツプフロツプ１５８が
セツトされる。このＲ―Ｓフリツプフロツプ１５
８がリセツトされた後、セツ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
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進コー
ドに比例している。ここで大切なことは、Ｒ―Ｓ
フリツプフロツプ１５８の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２
２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コンパレータ２２と全く
同様の回路構成になつており、入力ビツト数に応
じてカウンタのビツト数とエクスクルーシブ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ビツ
ト、エクスクルーシブORゲートは10個、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ツクパルスC₄で
500KHzである。そして、カウンタとＲ―Ｓフリ
ツプフロツプのリセツト信号としては、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ビツトが加わつている。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のカウンタが計数を始め、
点火角度設定回路２１の第２の出力値ｎとクロツ
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。したがつて、この“０”に
なつ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θ′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２４を第１０図において説明する
と、通電回路２４はデバイダ付カウンタ１６１と
Ｒ―Ｓフリツプフロツプ１６２とから構成されて
いる。カウンタ１６１のクロツク端子CLには、
クロツク回路１３のクロツクパルスC₅（1MHz）
が入力されており、リセツト端子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」端子は、クロツクイネ
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１１図ｄに示すＲ（160）、Ｒ
（340）信号によりＲ―Ｓフリツプフロツプ１６２
がリセツトされると、その出力は第１１図ｅに
示すように“０”から“１”に立上る。その後第
１１図ａに示すＲ（０）、Ｒ（180）信号に対して
第１１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がリセツトされる。
そして、このリセツト信号が“１”から“０”へ
立下ると、カウンタ１６１はクロツクパルスC₅
を計数し始め、クロツクパルスを１個計数する
と、第１１図Ｃに示すような信号を「１」端子か
ら出力し、Ｒ―Ｓフリツプフロツプ１６２をセツ
トし、Ｒ―Ｓフリツプフロツプ１６２の出力を
第１１図ｅに示すように“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１１図ｅに示すようになり、この信
号がイグナイタ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フリツプ
フロツプ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ユータ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、エンジン１の運転状態で吸
気マニホールド３の吸気圧力が小さく、エンジン
１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つてエンジン１の負
荷が大きい又は全負荷であると判断された場合、
エンジン１の点火時期がMBTであるとエンジン
１はノツキングを起こす。エンジン１にノツキン
グが起きると、振動状態が変化し、振動センサ１
６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。

したがつて、判別回路２０は、点火角度設定回
路２１にノツキング信号を出力し、点火角度設定
回路２１は点火時期、即ち進角値をθｐからステ
ツプ進角値△θ（例えば１゜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にノツキングが起きな
いようにする。またエンジン１のノツキングが起
きなくなると、点火角度設定回路２１は、現在の
進角値に△θ（例えば１゜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。この場合、ノツキングが起らな
いとすぐ△θだけ進角させるのでなく第７図の特
性にそつて点火時期を前の点火時期にホールドさ
せている。その作動状態を第１２図に示す。第１
２図Ａは点火火花波形、第１２図Ｂはノツキング
判別回路２０の出力、第１２図Ｃは制御された点
火時期を表わしている。即ち、t₁の時点でノツキ
ング信号が出るとその次の点火時期t₂はθ_１−△
θ＝θ_２となり、またt₂の時点でノツキング信号
が出るとt₃の点火時期はθ_２−△θ＝θ_３とな
り、またt₃の時点でノツキング信号が出るとt₄の
点火時期はθ_３−△θ＝θ_４となり、ノツキング
があるごとに△θだけ進角値は小さくなる。つま
り遅角値が大きくなる。そして、t₄の時点ではノ
ツキング信号がないので第６図のフロチヤートの
第６ステツプ側にいき、第６ステツプから第12ス
テツプにより第７図の特性に沿つたホールド回数
H₁がt₄の時点で求まり、ホールドを開始する。次
に、t₅の時点でホールド回数H₂が求まる。このよ
うにしてノツキングがなければクランク半回転毎
にホールド回数が決められていく。一方、メモリ
Z₂にはt₄の時点からカウントを始め、t₅では２、
t₆では３…t₅₃では50という値になる。そして、t₅₄
でホールド回数Ｈの値が求められて50という値に
なるとt₅₅の進角値_５はθ_４＋△θとなる。そし
て、メモリカウンタはクリヤされてからカウント
数が１となる。そして、t₅₆でノツキング信号が
出るとt₅₇の進角値θ_６は_５−△θとなる。そし
て、t₅₆の時点でメモリカウンタZ₂はクリヤされ
る。また、t₅₇でメモリカウンタZ₂はカウントを
開始すると共にホールドを開始する。t₈₀ではホ
ールド回数が50としメモリカウンタZ₂のカウント
値が23であるとする。そして、エンジンスロツト
ル弁を踏み込んで△θｐが大きくなりt₈₁でのホ
ールド回数が17の値になるとホールドは解除にな
り、t₈₂の進角値θ_７はθ_６＋△θとなる。以上
のように作動が繰返し行なわれる。なお、ここで
第７図の特性で判明するように横軸はエンジン回
転数と吸気管圧力とで決まるMBTのプログラム
値に応じた値であり、この値はクランク軸半回転
毎の値の前後の値の差であるので、差が小さけれ
ばホールド回数は大きくなり、差が大きければ例
えば差が４以上はホールドしないというようにホ
ールド回数は小さくなるようになつている。つま
り、エンジン状態が定常状態の時はなるべく進角
値をホールドして安定させ、過渡状態の時は追跡
を速くさせようとするものである。

なお、上述した実施例では進ませる角度を△
θ、遅らせる角度を△θとしたが、遅らせる角度
を２△θ、３△θ、４△θ……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MBT最小値をθminとして制御しており、
MBT〜θmin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、上述した実施例においては内燃機関の過
渡運転状態を検出するのにクランク軸半回転毎の
MBTのプログラム値の差の演算により求めた
が、内燃機関の吸気管負圧や回転数等の変化から
も同様に検出できる。

以上述べたように本発明においては、内燃機関
の過渡運転状態を検出して過渡運転状態と判断し
た場合にノツキング発生状態に対する点火時期の
遅進制御速度を変化させているので、内燃機関の
過渡運転状態において応答性良く点火時期を所望
値に制御でき、その結果、内燃機関の定常運転の
騒音低下と、過渡運転状態の性能向上とを両立さ
せ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図は本発明装置の一実施例を示すブロツク
図、第２図は第１図図示装置に適用する振動検出
器の縦断面図、第３図、第４図、第９図および第
１０図は第１図図示装置における要部回路を詳細
に示す電気回路図、第５図は第４図図示回路の作
動説明に供する各部波形図、第６図は第１図図示
装置に点火角度設定回路として適用したマイクロ
コンピユータのフローチヤート、第７図は第１図
図示装置における内燃機関の運転状態の変化に対
応する点火時期の変化と点火時期遅角量保持回数
との関係を示す特性図、第８図は第１図図示装置
の作動説明に供する要部の各部波形図、第１１図
は第１０図図示回路の作動説明に供する各部波形
図、第１２図は第１図図示装置の基本的技術思想
を概略的に説明するための各部波形図である。１…内燃機関、２０…ノツキング判別回路、２
１…点火時期制御回路を構成する点火角度設定回
路。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関がノツキングしているか否かを判別
するノツキング制御回路と、このノツキング判別
回路により内燃機関がノツキングしていることを
判別すると点火時期を遅角させ、かつノツキング
していないことを判別すると点火時期を進角させ
る点火時期制御回路とを備える内燃機関用点火時
期制御装置において、前記点火時期制御回路は内燃機関の過渡運転状
態を検出する過渡運転状態検出手段と、この過渡
運転状態の検出結果に応じて点火時期のノツキン
グ発生状態に対する遅進制御速度を変化させる制
御速度変化手段とを備えることを特徴とする内燃
機関用点火時期制御装置。２前記点火時期制御回路の制御速度変化手段
は、内燃機関がノツキングしていないときにおい
て点火時期を進角させずに所定点火回数保持する
と共に、この保持する回数を減少させて点火時期
の遅進制御速度を変化させるものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関用
点火時期制御装置。