JPS6241968A - 点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業−１−の利用分野〕 本発明は、エンジンのノッキングを検出して点火時期を
補正制御する点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジンの燃費、出力等の性能は点火時期の影響を強く
受ける。これら燃費、出力等の性能が最良となるように
点火時期を制御するとノッキングを発生することがある
。強いノッキングは不快な打音を生じると共にエンジン
に損傷をりえる虞れがあり好ましくない。通常の点火時
期においては、点火時期が早くなる程ノッキングが強く
なることはよく知られており、ノッキングを発生直前の
状態若しくは極く軽微な状態に抑制するように点火時期
を補正制御することが望ましい。そこで、エンジンのシ
リングブロック等に機械的振動を検出するノックセンサ
を取付けてノッキングを検出し、点火時期を補正制御す
る点火時期制御装置が用いられる。ノッキング時に検出
される機械的振動は、第８図に示すように、６〜１５Ｋ
Ｉ（Ｚの７ツキング固有の周波数の振動が急激に１−昇
し、減衰していく波形を示す。そして７ンキングが強い
ほど振幅が大きく、滅貨するまでに時間を要する。それ
故、ノックセンサの出力信号Ａを所定の判定レベルＣと
比較し、ノックセンサからの出力信号Ａｆｒｔ判定レベ
ルＣを上まわる毎にノックパルス信号りを出力すること
により、ノッキングの強さに応じたパルス数のノックパ
ルス信号りを得ることがで慇る。

そこで、上記ノックパルス信号りを割込信号としてマイ
クロコンピュータに入力し、割込処理を繰返すことによ
りノッキングの大きさを判定し、点火時期を補正する方
式が提案されている（特開昭５６−３８５６１号）。こ
の方式では、７ツキングの強さに応じて点火時期が補正
できるが、ノックパルス信号りが高周波（６〜１５ＫＩ
−１２）　　で発生するため割込処理が頻発し、７ツキ
ング補正のための処理時間が増大し他の処理が遅れてし
まうなど、マイ、。３２３．−ア〜。□７．□、ユヶ、
□５、うｎｎ　　　　　’照点があった。そのため、外
付のカウンタを設け、ノックパルス信号をそのカウンタ
に入力して計測し、マイクロコンピュータは所定のタイ
ミング毎にカウント値を読込む方式が採用されている。

この方式では、ノッキングが発生しでいない場合におい
ても、所定タイミングたとえば所定のクランク角毎にカ
ウンタのデート処理、データ読込処理が必要になりマイ
クロコンピュータへの負担が増大し、かつカウンタ及び
ラッチ回路等による回路ｍ成が複雑になるという問題点
があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、」−記の問題点を解決するためなされたもの
であり、ノッキングの強さに応じた点火時期補正がで外
、かつマイクロコンピュータへの負担が小さく回路構成
も簡県な点火時期制御装置を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するだめの手段〕

このため本発明では、エンシンのクランク角位置と運転
状態を検出して点火時期をマイクロコンピユータを用い
て計算し制御する点火時期制御装置において、入力パル
スをカウントするイベントカウンタとそのイベントカウ
ンタに対応した比較レジスタとを内蔵し、イベントカウ
ンタのカウント値と比較レジスタの設足値とが−・致し
た時に内部割込信号を発生する手段を有するマイクロコ
ンピュータと、エンジンのノッキングによる振動を検出
するノックセンサと、前記ノックセンサの出力信号から
ノッキングの大きさに応じたパルス数のノックパルス信
号を出力するノック検出回路と、前記ノックパルス信号
を前記マイクロコンピュータのイベントカウンタ端子に
入力し、前記内部割込信号に基き点火時期を補正する補
正手段とを備えることを特徴とする点火時期制御装置が
提供される。

〔実施例〕 本発明の実施例について図面に従って具体的に説明する
。

第１図は本発明に係る、（χ火時期制御装置の全体構成
を示すブロック図である。

基準角センサ１及び角度センサ２はディストリビュータ
内に組込まれ、クランク軸の回転角を検出する電磁ピッ
クアップ式の検出器である。基準角センサ１は各気筒の
上死点から数度進角した特定のクランク角で基準角信号
を発生し、角度センサ２はクランク軸の３０°回転毎に
角度信号を発生する。基準角センサ１及び角度センサ２
からの電圧信号は波形整形回路３に導びかれ、パルス状
に整形された基準角信号Ｇ及び角度信号Ｎｅとしてマイ
クロコンピュータ４に出力される。

マイクロコンピュータ４にはこの他に、吸入空気量を検
出するエア７０−メータ５１、スロットル操作量を検出
するスロットルセンサ５２、冷却水温を検出する水温セ
ンサ５３、バッテリ電圧を検出する電圧センサ５４、排
気〃スの酸素濃度を検出する０２センサ５５等の各種運
転状態センサ５が接続され、機関の運転状的に関する情
報を入力する。

マイクロコンピュータ４は基準角センサ１及び角度セン
サ２からの回転角情報と、各種運転状態センサ５からの
運転状態情報とに基いて燃費及び出力等の性能が最良と
なる最適な点火時期及び点火コイルへの通電時間を算出
し、点火信号ＩＧｔを出力する。そして、出力バラ７７
６を介してパワートランジスタ７を駆動し点火コイル８
に通電し、演Ｗ−された点火時期に通電を遮断すること
により通電遮断時に発生する高電圧をディストリビュー
タ９を経由して所定の気筒の烈火プラグ１０に導き、各
気筒に順次点火する。

また、圧電形の振動検出器であるノックセンサ１１がエ
ンジンブロック１こ取付られ、エンジンの振動波形を検
出する。ノックセンサは圧電形の他、動電形、ピエゾ抵
抗形、ひずみゲージ形等何を用いてもよいことは勿論で
ある。ノックセンサ１１の出力（ａ）はノック検出回路
１２に入力される。

７７り検出回路１２は、ノイズを除去しノッキング固有
の周波数成分のみを取出すバンドパスタイ　　　　　　
、１ルタ１３、その出力（ｂ）を半波整流し、積分増巾
する積分回路１４、積分回路１４の出力に所定のオフセ
ット電圧を加え、判定レベル信号（ｅ）を出力するオフ
セット回路１５、そして、その判定レベル信号（Ｃ）と
バンドパスフィルタ１３の出力である振動信号（ｂ）と
を比較し、振動信号（ｂ）が判定レベル信号（ｅ）を上
まわる時にノックパルス信号（ｄ）を出力する比較器１
６からなる。ノック検出回路１２の出力であるノックパ
ルス信号（ｄ）はマイクロコンピュータ４のイベントカ
ウンタ端子２１に入力される。

第２図はマイクロコンピュータ４内部の本実施例に関連
する部分を示すブロック図である。

イベントカウンタ端子２１からの入カパルス訃カウント
するイベントカウンタＥＣＲ２２のカウント１（ｆ）と
、そのイベントカウンタＥＣＲ２２と対応した比較レジ
スタであるタイマレジスタＥＣＴＲ２３の設定値とがコ
ンパレータ２４で比較され、両者の値が一致すると内部
割込１６号（ｇ）が出力され、プロセッサＣＰＵ２５に
割込要求をしノック割込を示す割込フラグを立てると共
に、イベントカウンタＥＣＲ２２をリセットする。タイ
Ｂ− マレジスタＥＣＴＲ２３は内部バス２６に接続すれ、プ
ロセッサＣＰＬＪ２５により任意の値に設定される。＊
た、イベントカウンタＥＣＲ４２もプロセッサＣＰ［Ｊ
２５から任意の値に設定することが可能である。

同様にして、内部クロックをカウントし現在時刻を示す
タイマカウンタ２７の値と、タイマレジスタ２８の設定
値とがコンパレータ２９で比較され、両者の値が一致す
ると点火割込による内部割込信号を発生し、プロセッサ
ＣｌｌＩ２５１こ割込要求をする。

マイクロコンピュータ４では、演算された通電開始時期
及び通電連断時期に該当する時刻をタイマレジスタ２８
に順次設定し、点火割込による内部割込処理により点火
信号ＩＧｔをオンオフする。

以上の構成に基か、点火時期の補正手段について説明す
る。

第３図は作動を説明するタイミングチャート、第４図は
ノックパルス信号数と補正遅角量との関係を示す特性図
である。

ノックセンサ１１からの出力（＠号（、）は７ツキング
による振動だけではなく、エンジンの運転に伴う種々の
振動をも含んでいる。／ツキング固有の周波数帯域だけ
取出された振動信号（ｂ）を半波整流積分槽中しオフセ
ット電圧を加えた判定レベル信号（ｃ）は、エンジンの
平均的な振動レベルに応じて緩やかに変動する信号であ
り、ノッキング以外の振動によるいわゆるノイズレベル
に依存する信号である。波畠値がこのＩＩＩ定レベル信
号（ｅ）を超える振動信号（ｂ）がノッキングに起因す
る振動信号と見做され、ノックパルス信号（ｄ）がノッ
ク検出回路１２から出力される。ノックパルス信号（ｄ
）によりイベントカウンタＥＣＲ２２の値（「）が歩進
される。

ノッキングは特定のクランク角区間、たとえば気筒の−
Ｌ死点後１０°〜５０“ＣＡ（ＡＴｒ）Ｃ）で発生する
ことから、ノッキングが出現する所定のクランク角区間
で開かれるデート区間（ｅ）を設定し、デート区間（ｅ
）の開始時点にイベントカウンタＥＣＲ２２を０にセッ
トし、デート区間（ｅ）の開だけノック割込による内部
割込を受付けるようにしている。そして、」−記デート
区間（ｅ）中に発生したノックパルス信号（ａ）のパル
ス数がタイマレジスタＥＣＴＲ２３の設定値に達する毎
にノック割込を要求する内部割込４４号（ｇ）が発生す
る。

第３図及び第４図においてはこの設定値が３の場合を例
示している。

ノック割込による割込処理毎に点火時期を所定量だけ遅
角補正することにより、第４図に示すようにノックパル
ス信号数に応じた、即もノッキングの強さに応じた点火
時期の補正をすることができる。

この実施例では、汎用のマイクロコンピュータに内蔵さ
れているイベントカウンタを利用することによりノック
パルス信号に起因する割込処理回数を減少させることが
でき、マイクロコンピュータの負担を軽くすることがで
かる利息がある。

上記の実施例においては、軽微なノッキング発シ 生時も烈火時期を補止してきめの細い制御をしようとす
ると、タイマレジスタＥＣＴＲ２３への股＝１１一 定位を小さくせざるを得ず、結果的にノック割込処理が
頻発しでしまい本発明の効果を半減することになる。そ
こで、イベントカウンタを２系列用いた第２の実施例が
提供される。

第５図及び第６図は第２の実施例を示し、第５図はマイ
クロコンピュータ４内部の本実施例に関連する部分を示
すブロック図、第６図はノックパルス信号数と補正遅角
量との関係を示す特性図である。

マイクロコンピュータ４は２ｉ列のイベントカウンタ３
１，３２、それぞれの比較レジスタであるタイマレジス
タ３３．３４及び一致検出するコンパレータ３５．３６
を有している。ノックパルス信号（ｄ）は２つのイベン
トカウンタ３１及び３２に入力されそれぞれのカウンタ
値を歩進する。

第１のタイマレジスタ３３には小さな値たとえば２が設
定され、第２のタイマレジスタ３４には大きな値たとえ
ば６が設定される。本実施例ではそれぞれのコンパレー
タ３５．３６の出力である内部割込信号による割込受付
を禁止し、割込処理しよらず、それぞれのコンパレータ
３５．３６出力により立てられる割込フラグ（７−７グ
１及び７ラグ２）を看視することにより点火時期の補正
処理が行なわれる。

すなわち、第３図に示す所定のデート区間（ｅ）の開始
時に各イベントカウンタ３１．３２を０にセットすると
共に７ラグ１及び７ラグ２をクリアしでおき、デート区
間（ｅ）の終了時に７ラグ１及び７ラグ２を調べる。７
ラグ１及び７ラグ２が共に立っていない場合（たとえば
ノックパルス信号数２未満）はノ？キング無しと判定し
、７−７グ１のみが立っている場合（たとえばノックパ
ルス信号数２以−ヒ６未満）は小さなノアキングと判定
し、７ラグ１及び７ラグ２が両者共立っている場合（た
とえばノックパルス信号数６以上）は大きなノッキング
と判定する。そして、その判定結果に応じて点火時期を
遅角補正することにより、第６図に示すよるにノックパ
ルス信号数に応じて２段階の補正をすることができる。

本実施例は、マイクロコンピュータ４への負担を増大さ
せることなく、比較的軽微なノッキングから７ツキング
の強さに応じて点火時期を補正することができる利点が
ある。

以１−述べた２つの実施例においで、ノッキングの強さ
を検出する基礎となるノックパルス信号（ｄ）は振動信
号（ｂ）が判定レベル信号（ｃ）を超えた時に出力され
る。ノッキング以外のエンジンの振動はエンジンの回転
数の−１−碧に伴い強くなり、判定レベル信号（ｃ）も
上列する。一方、ノッキングによる振動はさほど回転数
の影響を受けない。それ故、同じ強さのノッキングが発
生しても、ノックパルス信号数が高回転時には低回転時
より少なくなる傾向がある。これを避けようと１．で、
判定レベル信号（ｃ）を一定のイ７セ・ント電圧とする
と高回転時に重宝なエンノンの振動をノンキングと誤検
出する等の問題が生じる。

そこで、比較レジスタである前記夕・ｊマレラスタ２３
．３３．３４への設定値を固定とせず、エンジンの回転
数に応じて低減させる処理を行）ことにより回転数の影
響が補償され、回転数に関係なくノッキングの大きさに
応じた内部割込信号がコンパレータ２４．３５．３６か
ら得られることになる。それ故、エンジンの回転数に影
響される：となく７ツキングの大きさを検出することか
でト、点火時期を適切に補正制御することがで詐る。

この処理は前記２つの実施例のいずれにおいでも実施す
ることが可能である。イベントカウンタを２系列用いる
第２の実施例に適用した場合のエンジン回転数とタイマ
レジスタ設定値との関係の一例を第７図に示す。

〔発明の効果〕

１ユ１−説明したＪ：うに、本発明は上記の構成を有す
るから、ノッキングの強さに応じた点火時期の１１１ｊ
Ｅがで終、マイクロコンピユー・夕への負担が小さく、
回路構成が簡単であるという優れた効果がある。

・′１

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の全体構成を示すブロック図、＝１５− 第２図乃至第４図は第１の実施例に係り、第２図はマイ
クロコンピュータの内部構成の一部を示すブロック図、
第；３図はｆト勤を説明するタイミングチャート、第４
図はノックパルス４ｒ４ち数と補ＴＦ、量との関係を示
す特性図、第５図乃至第７図は第２の実施例に係り、第
５図はマイクロコンピュータの内部構成の一部を示すブ
ロック図、第６図はノックパルス信号数と補正量との関
係を示す特性図、第７図は回転数とタイマレジスタの設
定値との関係を示す特性図、第８図はノックセンサ出力
とノックパルス信号との関係を説明する波形図である。 １・・・基準角センサ、２・・・角度センサ、３・・・
波形整形回路、４・・・マイクロコンピュータ、５・・
・各種運転状態センサ、６・・・出力バラ７Ｔ、８・・
・点火コイル、９・・・ディストリビュータ、１０・・
・点火プラグ、１１・・・ノックセンサ、１２・・・ノ
ック検出回路、１３・・・バンドパスフィルタ、１４・
・・Ｈ５＞　回ＩＩ、１５・・・オフセット回路、２１
・・・イベントカウンタ端子、２２．３１．３２・・・
イベントカウンタＥＣＲ１２３、：（３，３４・・・タ
イマレジスタＥ　ＣＴ　Ｒ（比Ｍレジスタ）、２４．３
５．３６・・・コンパレータ。 （）１５・、′ｌ芥：。 第６図 ノックパルス信号数 第　７　図 第８図 、Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　エンジンのクランク角位置と運転状態を検出して点
   火時期をマイクロコンピュータを用いて計算し制御する
   点火時期制御装置において、入力パルスをカウントする
   イベントカウンタとそのイベントカウンタに対応した比
   較レジスタとを内蔵し、イベントカウンタのカウント値
   と比較レジスタの設定値とが一致した時に内部割込信号
   を発生する手段を有するマイクロコンピュータと、エン
   ジンのノッキングによる振動を検出するノックセンサと
   、 前記ノックセンサの出力信号からノッキングの大きさに
   応じたパルス数のノックパルス信号を出力するノック検
   出回路と、 前記ノックパルス信号を前記マイクロコンピュータのイ
   ベントカウンタ端子に入力し、前記内部割込信号に基き
   点火時期を補正する補正手段とを備えることを特徴とす
   る点火時期制御装置。 ２　前記補正手段が、所定のクランク角区間内に発生し
   た前記内部割込信号の発生回数により点火時期の補正量
   を増加させる手段である特許請求の範囲第１項記載の点
   火時期制御装置。 ３　前記マイクロコンピュータが複数のイベントカウン
   タ及びその比較レジスタを有し、 前記補正手段が、前記ノックパルス信号を複数のイベン
   トカウンタ端子に入力し、その複数の比較レジスタにそ
   れぞれ異った値を設定し、それぞれのイベントカウンタ
   による異った所定パルス数毎の内部割込信号によりそれ
   ぞれ異った補正量だけ点火時期の補正をする手段である
   特許請求の範囲第１項記載の点火時期制御装置。 ４　前記比較レジスタへの設定値を、エンジンの回転数
   に応じて変化させることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第３項いずれかに記載の点火時期制御装置。