JPS641663B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の運転条件に応じて点火時
期を最適値にフイードバツク制御する点火装置に
関する。

一般に、内燃機関が最も効率よく運転するとき
の点火時期は、負荷や回転速度に代表される運転
条件に応じて変化し、例えば燃焼状態が悪化しや
すい低負荷時或いは高速時には点火進角度を大き
くする必要がある。

これは、機関の仕様にもよるが、最高燃焼圧力
がある一定の時期に作用するようにしたとき最も
効率の良い運転がなされるためで、運転条件に応
じた燃焼状態の変化に合わせて、このときに最高
燃焼圧力が作用するように点火時期を早めたり
（進角度大）遅らせたり（進角度小）するわけで
ある。

このような点火時期の調節をなす手段として従
来賞用されてきたものに、第１図に示したような
機械的な自動進角システムがある。

これは、機関１と同期して作動する配電器２
と、配電器２を介して所定の点火栓３にスパーク
電流（点火二次電流）を供給する点火コイル４
と、点火コイル４の一次電流を遮断して高圧の点
火二次電流を誘起させる断続器５とを備えた点火
系統に対して、断続器５のポイント開時期（点火
時期）を進めたり遅らせたりする点火時期制御系
統として、遠心進角装置６ならびに負圧進角装置
７を備えるものであり、両進角装置６，７の機械
的な作用に基づいて運転条件に合致した点火時期
設定をなすものである。

ここで、第一に遠心進角装置６とは、機関回転
速度Ｎを一つの運転条件として進角度を調節する
装置であり、回転速度Ｎの上昇に応じて増大する
遠心力を利用して、最高燃焼圧力作用時期が遅れ
る高速時ほど断続器５の開時期を早めてこれを補
うものであり、第二に負圧進角装置７とは、絞り
弁８の開度に応じて変化する負圧Ｐを運転条件と
して断続器５の開時期を調節する装置であり、原
則として絞り弁８の開度が小さく、燃焼条件の芳
しくない低負荷時ほど進角度を大きくして、所定
の時期に最高燃焼圧が作用するように設定されて
いる。

つまり、このシステムは、機関の性状や予め想
定された運転条件に対応して両進角装置６，７の
特性が決められ、その範囲内で最適と考えられる
点火時期を設定するものである。

しかしながら、このような従来のシステムにあ
つては、その性質上一律の点火時期設定がなされ
るため、予想された運転条件の範囲内であつても
近似的に点火時期制御がなされるにすぎず、常に
最適の点火時期が設定されるとは限らなかつた。
その一方、吸気温度・湿度、大気圧の影響や、燃
料の物性に基づく燃焼速度の変化、あるいは暖機
運転のような特殊な条件など、最適点火時期を左
右しうる他の要因については対処すべくもなかつ
たので、実際の運転条件に対応した最適の点火時
期を設定して燃費や出力を可及的に向上させるの
は極めて困難な課題であつた。

本発明はこのような現状に着目してなされたも
のであり、機関運転時の最高燃焼圧力を検出し
て、その作用時期の変動に基づいて点火時期を最
適値にフイードバツク制御することにより上記課
題を解決するようにした内燃機関の点火時期制御
装置を提供するものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の概要を示し、図の燃焼室内圧
センサ９の出力に基づいて圧力ピーク時期検出装
置１０が最高燃焼圧力を検出し、その検出時期と
目標値（後述）とのずれがなくなるように点火時
期可変装置１１を介して点火コイル４の一次電流
遮断時期（点火時期）を変化させるのであり、そ
の際必要に応じて点火時期可変装置１１に対して
基準点火時期信号Ａを付与して点火時期制御の基
準とする。

ここで、最高燃焼圧力が作用すべき時期の目標
値は、既に述べたように、機関が同一であればそ
の機関については一義的に決まり、最も効率の良
い運転がなされる時期として、クランク角にして
上死点後18±５度に決まる。この時期は燃焼室形
状、回転速度、排気還流率、着火点数、空燃比な
どの如何んにかかわらずほぼ一定であり、例えば
第３図に示したように、最良の燃費率を与える
MBT時の最高燃焼圧力作用時期は負荷の大小に
よらず18度前後になることが確認されている（図
中、破線は低負荷時、実線は高負荷時である）。

従つて、機関の運転中常に最高燃焼圧力が目標
値で得られるように点火時期をフイードバツク制
御することにより、機関を最も効率良く働かせる
ことができるわけである。

ところで、いわゆるノツキングを伴つた運転状
態は、内燃機関の出力燃費性能という点ではむし
ろ好ましいことが知られており、例えば第４図に
示したように、ノツク領域ｎと非ノツク領域ｍと
の境界にあたるトレースノツク領域ｔ、すなわち
機関の耐久性・運転性を損わない程度に軽いノツ
キングを生じる領域に沿つて運転がなされれば、
大きなノツキングによつて機関性能を損なうこと
なく、最大限の効率を得ることができる。

従つて、第５図に示したように、燃焼室内圧セ
ンサ９の信号に基づいてノツキングを検出するノ
ツキング検出装置１２を介して、トレースノツク
をたらす点火時期が設定されるように、圧力ピー
クを示すクランク角が目標値より後（遅角側）に
あつても進角しないようにフイードバツク制御を
規制することにより、さらに好ましい点火時期制
御を行なうことができる。なお、圧力ピークを示
すクランク角が目標値よりも前（進角側）にある
場合は、ノツキングにかかわらず、圧力ピークが
目標値となるように点火時期を遅らせる。

本発明は上記の内容をなすものであり、次に第
６図に示した実施例に基づいてさらに説明する。

図において、圧力ピーク時期検出装置１０は、
シリンダヘツド１ａに設けた燃焼室内圧センサ９
の出力Ｂに基づいて燃焼圧力を検出する一組の瞬
時出力検出器１４ａ，１４ｂと、これら検出器１
４ａ，１４ｂの出力Ca，Cbを比較して最高燃焼
圧力時の信号（ピーク位置信号）Ｄを出力する比
較器１５と、同じく検出時期をクランク角センサ
１６の信号Ｅに基づいて指令する検出制御器１７
とを備え、交互に検出したシリンダ内圧の変化を
比較して得られたピーク位置信号Ｄを出力する。

一方、点火時期可変装置１１は、クランク角セ
ンサ１６の第２の信号である要求ピーク位置信号
（すでに述べたところの、機関に応じてほぼ一定
に決まる最適ピーク位置に対応した信号）Ｆと上
述のピーク位置信号Ｄとを比較して要求ピーク位
置に対する実ピーク位置のずれ（進み遅れ）を検
出する遅進角度検出器１８と、その遅進角度に対
応して出力された信号Ｇに応じて点火コイル４の
一次電流遮断時期を相対的に変化させる点火時期
制御器１９とを備え、要求ピーク位置に対する実
ピーク位置の進み遅れを補正して、例えば実ピー
ク位置が遅れたときには点火時期を早めて要求ピ
ーク位置と一致するように点火時期を制御する。

つまり、圧力ピーク時期検出装置１０と点火時
期可変装置１１とが協働して、常時理想的な時期
に最高燃焼圧力が作用するように点火時期のフイ
ードバツク制御がなされる。

ところで、トレースノツク領域またはその附近
で運転するように点火時期を制御すればなお好ま
しいことは既述した通りであるが、その場合、第
６図に示したように、フイルタ２０と比較器２１
とを備えたノツキング検出装置１２を介して点火
時期可変装置１１の特性を補正する。

ここで、フイルタ２０（バンドパスフイルタま
たはハイパスフイルタ）は、燃焼室内圧センサ９
の出力Ｂのうち、ノツキングを生じたときに特有
の高周波成分（約６〜15KHz）のみを通過させる
ものであり、通過後の出力をＨとすると、その波
形は第７図に示したようになる。なお、第７図
で、イが点火時期制御に関係するノツキング成分
であり、ロは他気筒のノツキングの影響を示して
いる。

また、比較器２１は、所定のスライスレベルＩ
とフイルタ２０の出力Ｈとを比較して、スライス
レベルＩを超えたノツキング成分をパルスＪとし
て出力する。このパルスＪはノツキングの強弱に
比例した量だけ得られ、これに対応して点火時期
制御器１９は点火時期を調節する。すなわち、点
火時期制御器１９は、パルスＪが所定値よりも多
く入力した場合には点火時期を相対的に遅らせ、
一定のノツキング状態（例えばトレースノツク）
若しくはノツキング限界以下での運転状態を保持
させるのである。

このように、ノツキング状態をフイードバツク
して点火時期を補正する装置としては、第８図に
示したように、フイルタ２０の出力Ｈの最大値を
J′として出力するピーク検出器２２を備えたもの
としてもよい。この場合、出力J′はノツキングの
強弱に比例して変化するから、第６，７図の例と
同様に点火時期を制御できることは明らかであろ
う。

なお、第６図において、２３は吸入空気量信号
ｑと回転速度信号ｒとに対応して、予め想定した
最適点火時期（近似値）を基準点火時期信号Ａと
して点火時期制御器１９に付与する基準点火時期
設定装置である。この基準点火時期設定装置２３
は必ずしも備える必要はないが、点火時期制御器
１９に対して継続的に最適点火時期の基準を付与
することにより、フイードバツク制御の過渡期応
答性を高め、さらにフイードバツク制御系に故障
が起きたときに近似値による点火時期設定をなす
ことが可能であるので、いわゆるフエイルセイフ
の機能を持たせることができる。

以上のように、本発明は、経験則に頼つた機械
的で不確実な従来の点火時期制御システムとは異
なり、最高燃焼圧力を検出して、その作用時期と
目標値とのずれがなくなるように点火時期をフイ
ードバツク制御するようにしたので、機関運転条
件に応じた最適の点火時期設定をなすことが可能
であり、従つて燃費や出力を最良に保つことがで
きる。

また、本発明は、適用する内燃機関が決まれば
ピーク位置の目標値も一律に決まるので、各種仕
様の機関に対して目標値を設定するだけで幅広く
適用することが可能であり、同時に、目標値に対
応する装置の記憶量は１個でよいので、比較的簡
単な回路構成を採れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の点火時期制御システムの概要図
である。第２図、第５図は共に本発明の概要図で
ある。第３図は圧力ピーククランク角度と燃費率
との関係を示すグラフであり、第４図は機関の回
転速度と吸入負圧との関係におけるノツキング領
域についてのグラフである。第６図は本発明の一
実施例の概略構成図である。第７図は第６図の実
施例におけるノツキング検出装置の入出力波形を
示すグラフであり、第８図はノツキング検出装置
の他の実施例の概略構成ないし各部波形を示す説
明図である。 ９……燃焼室内圧センサ、１０……圧力ピーク
時期検出装置、１１……点火時期可変装置、１２
……ノツキング検出装置、２０……フイルタ、２
１……比較器、２２……ピーク検出器、２３……
基準点火時期設定装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の燃焼室内の燃焼圧力を検出する燃
   焼室内圧センサと、このセンサの出力信号に基づ
   いて最高燃焼圧力の作用時期を判別する圧力ピー
   ク時期検出装置と、この検出装置の出力信号に基
   づいて所定の時期に最高燃焼圧力が得られるよう
   に点火時期を進遅角する点火時期可変装置とを備
   え、かつ前記圧力ピーク時期検出装置は、燃焼室
   内圧センサの出力信号に基づいてノツキングの発
   生とそのレベルを検出するノツキング検出装置を
   併有し、このノツキング検出装置の出力信号に基
   づき、所定のトレースノツキング状態が保持され
   るように、点火時期の補正幅をノツキングレベル
   の大きさに応じ変化させて点火時期可変装置の設
   定点火時期を制御するようにしたことを特徴とす
   る内燃機関の点火時期制御装置。 ２ ノツキング検出装置は、燃焼室内圧センサの
   出力信号のうちノツキング時に生じる周波数成分
   を選択して出力させるフイルタとこのフイルタを
   介して出力された信号と所定のスライスレベルと
   を比較して前記信号に相関したパルスを出力する
   比較器とを併有し、このパルスに基づいて点火時
   期可変装置の設定点火時期を制御するようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   内燃機関の点火時期制御装置。 ３ ノツキング検出装置は、燃焼室内圧センサの
   出力信号のうちノツキング時に生じる周波数成分
   を選択して出力させるフイルタと、このフイルタ
   を介して得られた出力の最大値を検出するピーク
   検出器とを併有し、このピーク検出器の出力信号
   をノツクレベルとして点火時期可変装置の設定点
   火時期を制御するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の点火時期
   制御装置。 ４ 点火時期可変装置は、機関の運転条件に対応
   して基準点火時期信号を出力する基準点火時期設
   定装置を併有し、その基準点火時期信号が規制す
   る範囲において設定点火時期が変化するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
   ３項のうち何れか１項に記載の内燃機関の点火時
   期制御装置。