JPS635167A - 内燃機関の点火時期制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、より具体
的には其の気筒内圧力及びノッキングを検出しつつ点火
時期を制御する装置において、圧力最大位置信号発生手
段及びノッキング信号発生手段を単一の回路で構成する
と共に、該回路の出力信号より気筒内圧力検出手段の異
常をも検出可能とした内燃機関の点火時期制御装置に関
する（従来の技術） 内燃機関の気筒内圧力を検出して其の圧力最大値発生位
置を求めると共にノッキングをも検出しつつ点火時期を
制御する点火時期制御装置としては、特開昭５９−３９
９７４号公報記載の技術を挙げることが出来る。

この従来例にあっては、気筒内圧力検出器１４で検出さ
れた圧力値は、低周波バンドパスフィルタ１１０を介し
てサンプルホールド回路１３３に入力され、続いてＡ／
Ｄコンバータ１３５に入力されてクランク角センサ１２
よりの１度刻みのタイミング信号でディジタル変換され
、ＣＰＵｌ３２に変換値を入力して其処で圧力最大値発
生位置を検出している。他方、其れと平行して気筒内圧
力検出器１４の出力からノッキングをも弁別すべ（、其
の出力を前記低周波バンドパスフィルタ１１０と並列に
設けられた高周波バンドパスフィルタ１２０を通し、通
過信号をノック判定レベル作成回路１３６で積分して判
定レヘル信号を作成して次段の比較器１３７へ送り、其
処で前記フィルタ１２０の出力と比較して比較結果を前
記ｃｐＵ１３２に送出し、該ＣＰＵでノッキング発生を
識別している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の如く、この従来例にあっては圧力最大位置信号発
生手段及びノッキング信号発生手段を別種の回路で構成
している結果、回路構成が複雑となって信頼性が低下す
る不都合があった。

更に、上記従来例においては必ずしも分明ではないが、
かかる装置において同時に気筒内圧力検出器の異常をも
検出せんとする場合、別途比較器を設けたる後該圧力検
出器の出力を積分器で積分して入力し、其処で予め運転
状態により定められたセンサフェール基準レベルと比較
して異常を検出するのが通例であり、其の結果専用の圧
力最大位置信号発生回路及びノッキング信号発生回路に
加えて、かかる異常検出回路も必要となり、回路構成が
一層複雑となって信卸性が更に低下すると云う不都合が
あった。

従って、本発明の目的は従来技術の前記した欠点を解消
することにあり、圧力最大位置信号発生手段及びノッキ
ング信号発生手段を単一の回路で構成すると共に、該回
路の出力信号から圧力検出器の異常をも検出可能とした
内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。

（問題を解決するための手段及び作用）上記の目的を達
成するために、本発明は第１図に示す如く、内燃機関の
燃焼室近傍に配され其の気筒内圧力を検出する気筒内圧
力検出手段ＩＯ１内燃機関ピストンのクランク角位置を
検出するクランク角検出手段１２、前記気筒内圧力検出
手段の出力を入力して其の圧力最大値発生位置で信号を
出力する圧力最大位置信号発生手段１４、前記気筒内圧
力検出手段の出力を入力してノッキング発生の有無に応
じて信号を出力するノッキング信号発生手段１６、前記
クランク角検出手段及び圧力最大位置信号発生手段及び
ノブキング信号発生手段の出力を入力し圧力最大値発生
位置を算出すると共にノッキング発生の有無を識別して
点火時期を演算する点火時期演算手段１８及び該点火時
期演算手段の出力を入力して機関燃焼室混合気に点火す
る点火手段２０を備えた内Ｊｕｌ関の点火時期制御装置
において、前記圧力最大位置信号発生手段及びノッキン
グ信号発生手段を単一の回路２２で構成すると共に、併
せて該回路の出力信号から前記気筒内圧力検出手段の異
常をも判別可能である如く構成した。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の詳細な説明する。

第２図において、符号２４は前記した気筒内圧力検出手
段たる圧電型圧力センサを示し、該センサは内燃機関２
６の燃焼室（図示せず）を臨む位置に配設される。実施
例において内燃機関は４気筒であり、該圧力センサ２４
は各気筒毎に配設される。該センサ２４の出力は、電荷
−電圧変換増幅器（図示せず）を介してローパス・フィ
ルタ２８に入力される。該フィルタのカットオフ周波数
は予想されるノッキング周波数よりも高く設定し、ノッ
キングをも検出可能である如く構成する該ローパス・フ
ィルタ２８の次段には、マルチプレクサ３０が設けられ
、圧力センサ２４の出力を気筒爆発順に後述の制御ユニ
ットの指令に応じて択一的に次段に送出する。該次段に
は、前記した圧力最大位置信号発生手段及びノッキング
信号発生手段並びに異常検出手段として機能する単一の
回路たる最大位置・ノッキング信号発生回路３２が接続
されており、該回路３２は具体的には微分回路３４、比
較回路３６及びパルスダウンエツジ検出回路３８から構
成される。微分回路３４は、抵抗３４ａ１コンデンサ３
４ｂ１抵抗３４ｃ、コンデンサ３４ｄ及び演算増幅器３
４ｅより構成される。この微分回路３４は第３図（ａ）
に示す如く、センサ出力波形が圧力最大値発生位置でゼ
ロクロスする如（位相を９０度ずらすためのものである
ので、同図（ｂ）に示す如く該波形にノッキングを示す
高周波が重畳した場合にも該高周波が上下する限り其の
位置で微分回路出力はゼロクロスする。尚、演算増幅器
３４ｅの非反転入力端子には電圧Ｖｒｅｆ　　１が入力
される。比較回路３６は、抵抗３６ａ及び演算増幅器３
６ｂより構成され、前記微分回路出力を入力して基準電
圧Ｖｒｅｆ２を越えている場合パルスを出力するので、
前記微分回路が圧力最大値発生位置で及び高周波重畳の
場合該高周波が上下するごとにゼロクロス波形を出力す
る結果、それに応じて１個又は２個以上のパルスを出力
する。尚、演算増＠器３６ｂの非反転入力端子の比較基
準電圧Ｖｒｅｆ　２は前記微分回路の演算増幅器３４ｅ
の電圧Ｖｒｅｆ　　１より僅かに低く設定する。比較回
路３６の出力は、パルスダウンエツジ検出回路３８に入
力される。該回路３８は、抵抗３８ａ、コンデンサ３８
ｂ１抵抗３８ｃ、インバータ３８ｄ及びＮＯＲゲート３
８ｅより構成され、前記比較回路出力パルスの立ち下が
りエツジ・タイミングを把え、後段の制御ユニットが処
理し易い様所定時間幅のパルスを出力する。

内燃機関２６の回転部４０の近傍には、機関ピストン（
図示せず）のクランク角位置を検出する前記したクラン
ク角検出手段たるクランク角センサ４２が配され、クラ
ンク角７２０度当たり１回気筒判別信号を、１８０度当
たり１回ＴＤＣ信号を、又通宜度数当たり１回該ＴＤＣ
信号を細分した単位角度信号を出力する。更に、内燃機
関２６の吸気路のスロットル弁４４の下流の適宜位置に
は、負圧センサ４６が設けられて機関の負荷状態を示す
信号を出力する。

パルスダウンエツジ検出回路３８の次段には、前記した
点火時期演算手段たる制御ユニット４８が接続されて其
の出力を入力する。又、クランク角センサ４２の出力も
波形整形回路５０で波形整形された後制御ユニット４８
に入力され、更に負圧センサ４６の出力もＡ／Ｄ変換回
路′５２でデジタル変換された後制御ユニット４８に入
力される。該制御ユニット４８は実施例の場合マイクロ
・コンピュータから構成され、入出力インタフェース４
８　ａＳＣＰＵ４８　ｂ、クロック４’８ｃ及びメモリ
４８ｄより構成される。更に、該制御ユニット４８には
、クロック４８ｃの出力パルスの発生を計数して所定位
置からパルスダウンエツジ検出回路３８の出力パルス発
生時点までの経過時間を計測する前記した第１の計数手
段たるタイマカウンタ４８ｅ及び該出力パルスの個数を
計数する前記した第２の計数手段たるパルスカウンク４
８ｆが設けられる。両カウンタ４８ｅ、４８ｆ’の計数
値はＣＰＵ４８　ｂに送られる。尚、両カウンタはＣＰ
Ｕ４８　ｂの内部カウンタとして構成しても良い。

制御ユニット４８の次段には、前記した点火手段たる点
火装置５４が接続され、其の点火指令に応じて機関燃焼
室の混合気に点火する。又、制御ユニット４８の出力は
、前述の如くマルチプレクサ３０に送出されて其のゲー
ト切り換えを指令する。

次に、第３図タイミング・チャートを参照しつつ第４図
フロー・チャートに基づいて本装置の動作を説明する。

先ず、ステップ６０においてクランク角センサ４２より
送出されるＴＤＣ信号の到着を確認し、ステップ６２に
おいて同センサ４２から送出されている気筒判別信号を
勘案して気筒を判別して気筒アドレス（Ｃ／Ａ＝ｎ）を
付すと共に、ステップ６４においてタイマカウンタ４８
ｅ及びパルスカウンタ４８ｆをスタートさせる。

続いて、ステップ６６においてＡＴＤＣ３０度に至らな
いことを確認した後、ステップ６８において最初のパル
スの発生を確認する。第３図（ａ）に示す如く、圧力セ
ンサ２４の出力波形は、微分回路３４において其の圧力
最大値発生位置でゼロクロスする結果比較回路３６から
パルスが出力され、そのパルスはパルスダウンエツジ検
出回路３８に入力されて所定幅のパルスが出力されるの
で、ステップ６８において此のパルスの発生を待機し、
発生するとステップ７０においてタイマカウンタ４８ｅ
を停止して時間計測を停止する。このカウント値をＴｐ
ｍａｘとする。又、パルスが発生しない場合にもＡＴＤ
Ｃ３０度に到達した時点でタイマカウンタ４８ｅを停止
する（ステップ６６．６８．７０）。尚、第３図（ｂ）
に示す如（、ノッキング発生時には圧力センサ出力波形
が上下する度に複数個のパルスが出力され、又第３図（
Ｃ）に示ス如＜圧力センサ２４のフェール時には前述の
如く電圧Ｖｒｅｆ　　１はＶｒｅｆ　２より若干高く設
定しであるので、パルスを生じないため、パルス発生時
点までの経過時間を計測することで圧力最大値発生位置
が、パルスの個数を計数することでノッキング発生の有
無が、更に両者を勘案することでセンサフェールが検出
出来るのであり、単一の最大位置・ノッキング信号発生
回路３２の出力信号のみから以上の情報を得ることが出
来る。

続いて、ステップ７２においてＡＴＤＣ３０度への到達
を確認し、ステップ７４においてパルスカウンタ４８ｆ
を停止する。ＡＴＤＣ３０度までとしたのは、計数区間
をノッキングを検出するのに必要且つ最小限の範囲に制
限するためである次いで、ステップ７６においてカウン
タ値が前記した第２所定値以外、即ちタイマカウンタ値
がオーバーフロー且つパルスカウンタｇが一０゛である
か否か判断する。前述の如く、圧力センサ２４に異常が
発生した場合パルスが出力されず、従ってタイマカウン
タ値はオーバーフローすると共にパルスカウンタ値は０
゛となる。従って、両カウンタ値を参照すればセンサフ
ェールを検出することが出来る。

センサフェールが検出されない場合、続いてステップ７
８においてパルスカウンタ値が前記した第１所定値以上
か否か判断する。第３図（ｂ）に示した如く、ノッキン
グが発生した場合にはパルスが複数個出力されるので、
該第１所定値を例えば２゛としておくことにより、ノッ
キング発生の有無を検出することが出来る。尚、不感帯
を設ける意味で其れ以上の値としても良い。又、ノッキ
ング発生時にもステップ６８乃至ステップ７０において
最初のパルスを第１パルスと判断してタイマカウンタ４
８ｅを停止することになるが、その際にはノッキング制
御に移行するので同等支障ない。

ステップ７８においてノッキングも検出されない場合に
は、ステップ８０において前記タイマカウンタ値Ｔ　ｐ
ｍａｘに時間角度変換値ｋを乗して圧力最大角θＰｍａ
ｘを求める。尚、この変換値には、回転数ｒｐｍ　Ｘ　
３６０度 に＝　　□ ６０秒 で算出する。

最後に、ステップ８２において点火時期θｉｇを演算し
、点火装置５４に点火指令する。点火時期の演算に際し
ては、圧力最大角θＰｍａｘのみに基づいて決定しても
良く、クランク角センサ４２及び負圧センサ４６を通じ
て機関回転数及び機関負荷状態を検出して基本点火時期
を決定した後該圧力最大角θｐｍａｘに基づいて補正す
る如く行っても良い。尚、ステップ７６においてセンサ
フェールが検出された場合（ステップ８４）、点火時期
を所定量遅角する。但し、トルク変動、燃費悪化等の不
都合が生じない様、点火時期は機関回転数に応じてメモ
リ４８ｄにマツピングされた適宜値とするか、或いは他
の正常な圧力センサを備えた気筒群の点火時期の中量も
遅角された値、乃至は其の値から更に所定角遅角させた
値或いは其の平均値等から算出しても良い。又、ステッ
プ７８においてノッキングが検出された場合（ステップ
８６）も適宜量遅角させる。尚、ノッキング回避後は、
適宜進角補正する。

第５図及び第６図は、本装置の別の実施例を示す。前記
第１実施例と相違する点は、最大位置・ノッキング信号
発生回路３２の一部が微分回路ではなく、ピークホール
ド回路３４１より構成されていることのみである。比較
回路３６には、−方ではピークホールド回路出力が入力
されると共に他方ではマルチプレクサ３０の出力が直接
入力されるので、両入力間に微差を与えてピーク位置で
パルスを発生させる。ノッキング周波数は圧力周波数よ
り１０倍程度高いので、抵抗３４“ｆ及びコンデンサ３
４゛ｇで決定される充電時定数を、第６図（ｂ）に示す
如く、ノッキング周波数に対して鈍化せしめておき、動
作レベルがノッキング周波数のピークを下用るようにし
ておくのが望ましい。尚、信号線３４°ｈはリセント用
である（発明の効果） 本発明は上記の如く、圧力最大位置信号発生手段及びノ
ッキング信号発生手段を単一の回路で構成すると共に併
せて該回路の出力信号から気筒内圧力検出手段の異常を
も判別可能である如く構成したので、従来の如く複数の
回路を備える必要がなく、回路構成を簡素化出来、信頼
性が向上する利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明に係
る装置の実施例を示すブロック図、第３図は其の動作を
示すタイミング・チャート、第４図は同様に其の動作を
示すフロー・チャート、第５図は本発明の第２実施例を
示すブロック図及び第６図は其の動作を示すタイミング
・チャートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１） ａ、内燃機関の燃焼室近傍に配され、其の気筒内圧力を
   検出する気筒内圧力検出手段、 ｂ、内燃機関ピストンのクランク角位置を検出するクラ
   ンク角検出手段、 ｃ、前記気筒内圧力検出手段の出力を入力して其の圧力
   最大値発生位置で信号を出力する圧力最大位置信号発生
   手段、 ｄ、前記気筒内圧力検出手段の出力を入力してノッキン
   グ発生の有無に応じて信号を出力するノッキング信号発
   生手段、 ｅ、前記クランク角検出手段及び圧力最大位置信号発生
   手段並びにノッキング信号発生手段の出力を入力し、圧
   力最大値発生位置を算出すると共にノッキング発生の有
   無を識別して点火時期を演算する点火時期演算手段、 及び、 ｆ、該点火時期演算手段の出力を入力して機関燃焼室混
   合気に点火する点火手段、 を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、前記圧
   力最大位置信号発生手段及びノッキング信号発生手段を
   単一の回路で構成すると共に、併せて該回路の出力信号
   から前記気筒内圧力検出手段の異常をも判別可能とした
   ことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. （２）前記点火時期演算手段は、前記単一回路出力信号
   の発生時点を所定位置から計測する第１の計数手段及び
   該出力信号の個数を計数する第２の計数手段を備え、該
   第２計数値が第１所定値以上の場合ノッキングと判定す
   ると共に、該第１及び第２計数値が第２所定値以外の場
   合前記気筒内圧力検出手段の異常を判定することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火時期
   制御装置。
3. （３）前記点火時期演算手段は、前記気筒内圧力検出手
   段の異常が検出された場合点火時期を所定量遅角するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の内燃機関の
   点火時期制御装置。