(57)【要約】【課題】ノッキングの発生を抑制する点火時期制御の機能を有しない内燃機関に対して、点火時期制御の機能を容易に与えるノッキング検出装置を提供する。【解決手段】補正点火信号に基づいて通電制御を行うイグナイタ４８Ａの搭載によって、点火時期演算回路４２と１つの第１共通配線パターン４４Ａとを電気的に接続し、点火コイルの通電制御を可能とする第１配線パターン４６Ａと、補正点火信号に基づいてオン・オフ制御されるスイッチング素子４８Ｂの搭載によって、点火時期演算回路４２と第１共通配線パターン４４Ａとを電気的に接続し、スイッチング素子で生成されるオン・オフ信号を外部の電子制御装置に出力可能とする第２配線パターン４６Ｂと、が設けられ、イグナイタ４８Ａ及びスイッチング素子４８Ｂのいずれか一方を回路基板上に搭載することで、第１配線パターン４６Ａ及び第２配線パターン４６Ｂのいずれかを選択的に接続することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のノッキングを検出するノッキングセンサと、
前記ノッキングセンサから得られる前記ノッキングの状態を示すノッキング信号と、外部の電子制御装置から得られる前記内燃機関の点火時期に関する信号と、に基づいて、補正点火信号を算出する点火時期演算回路を実装した回路基板と、を備え、
前記回路基板には、
前記補正点火信号に基づいて通電制御を行うイグナイタの搭載によって、前記点火時期演算回路と前記回路基板上に形成された１つの第１共通配線パターンとを電気的に接続し、外部の点火コイルの通電制御を可能とする第１配線パターンと、
前記補正点火信号に基づいてオン・オフ制御されるスイッチング素子の搭載によって、前記点火時期演算回路と前記第１共通配線パターンとを電気的に接続し、前記スイッチング素子のオン・オフ制御に伴って生成されるオン・オフ信号を前記外部の電子制御装置に出力可能とする第２配線パターンと、が設けられ、
前記イグナイタ及び前記スイッチング素子のいずれか一方を前記回路基板上に搭載することで、前記第１共通配線パターンに対して、前記第１配線パターン及び前記第２配線パターンのいずれかを選択的に接続することを特徴とするノッキング検出装置。
【請求項２】
前記回路基板は、グランド電位部を有し、前記イグナイタまたは前記スイッチング素子は、当該回路基板上に形成された第２共通配線パターンを介して前記グランド電位部に接続されることを特徴とする請求項１に記載のノッキング検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）のノッキングの状態によって点火時期を制御するノッキング検出装置に関し、例えば小型船舶、小型発電機、芝刈機等に使用される汎用エンジン、２輪車用のエンジン、各種の建設機械に用いられるエンジン等に適用可能なノッキング検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのノッキングを防止してエンジンを好適に動作させる制御技術として、エンジンに取り付けられたノッキングセンサの出力に基づいて点火時期を制御する技術（点火時期制御）が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
点火時期制御では、一般的に、ノッキングセンサによってノッキングが検出されない際には段階的に点火時期を進角させる制御を行い、ノッキングが検出された際には点火時期を遅角させる制御を行っている。この制御を行うことにより、ノッキングの発生を防止しつつ、エンジンの出力を最大限に発揮させることができる。
【０００４】
４輪の自動車に搭載されるエンジンでは、上述の点火時期制御が一般的に行われている。しかしながら、例えば小型発電機等に用いられる汎用エンジンや、２輪車に搭載されるエンジンなどに代表される構造がシンプルなエンジンでは、上述の点火時期制御は行われていないのが現状である。
【０００５】
つまり、エンジンの構造をシンプルにする場合、回転数制御などのエンジン制御を行う電子制御装置は必要性が高いため用いられるが、必要性がそれほど高くないもの、例えばノッキングセンサは用いられない。そのため、ノッキングセンサの出力を必要とする点火時期制御は、構造がシンプルなエンジンに適用されないことが多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２１５１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、汎用エンジンや２輪車用エンジンなどの構造がシンプルなエンジンにおいても、燃費の向上と出力の最適化を図るために、精密な点火制御が求められ始めている。この求めに応じるために、構造がシンプルなエンジンにノッキングセンサを搭載し、上述の点火時期制御を行うことが考えられる。
【０００８】
しかしながら、構造がシンプルなエンジンにノッキングセンサを取り付けて点火時期制御を行う場合には、点火時期制御を行うための各種設計の見直しが必要になり、点火時期制御に対応させるための手間（工数）やコストが膨大になる。この手間やコストの増大が、上記求めに応じる際の障害になるという問題があった。
【０００９】
例えば、構造がシンプルなエンジンにノッキングセンサを取り付けて点火時期制御を行うには次の２つの方法が挙げられる。第１の方法は、電子制御装置から出力された点火信号を、ノッキングセンサの出力に基づいて補正し、自らエンジンの点火を制御する外付けの電子制御回路を設ける方法である。この場合、元々エンジンに設けられていた電子制御装置は、点火信号を出力するが、点火の制御は行わない。
【００１０】
第２の方法は、電子制御装置から出力された点火信号を、ノッキングセンサの出力に基づいて補正した補正信号を電子制御装置に出力する外付けの電子制御回路を設ける方法である。この場合、元々エンジンに設けられていた電子制御装置は、点火信号を出力すると共に、補正信号に基づいて点火の制御も行う。
【００１１】
第１の方法および第２の方法には、それぞれ異なる長所と短所があるため、どちらか一方のみを採用することは難しく、さまざまな事情を考慮した上でどちらかの方法を選択することになる。その結果、上述の外付けの電子制御回路も、第１の方法および第２の方法に対応したものを準備することが必要となる。すると、どちらか一方の方法のみを採用した場合と比較して、製造や管理に要するコストが更に増大するという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ノッキングの発生を抑制する点火時期制御の機能を有しない内燃機関に対して、点火時期制御の機能を容易に与えることができるノッキング検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の課題を解決するためのノッキング検出装置としては、内燃機関のノッキングを検出するノッキングセンサと、前記ノッキングセンサから得られる前記ノッキングの状態を示すノッキング信号と、外部の電子制御装置から得られる前記内燃機関の点火時期に関する信号と、に基づいて、補正点火信号を算出する点火時期演算回路を実装した回路基板と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明のノッキング検出装置はノッキングセンサと回路基板とを備えるため、点火時期制御の機能を有しない内燃機関に対して、点火時期制御の機能を与えることができる。回路基板には点火時期演算回路が実装されているため、ノッキング検出装置はノッキングセンサから入力されるノッキング信号と、外部の電子制御装置から入力される点火時期に関する信号とに基づいて、点火時期を適切なタイミングに調整する（例えば進角や遅角などの調整をする）補正点火信号を得ることができる。この補正点火信号に基づいて点火を制御することにより、最適な点火時期で内燃機関を点火させることができる。
【００１５】
ところで、本発明のノッキング検出装置には、主に次の２つのニーズが存在すると考えられる。まず、本発明のノッキング検出装置にイグナイタを備えて内燃機関の点火制御を行うことを求める第１のニーズがある。その他に、内燃機関の電子制御装置側で点火制御を行うため、本発明のノッキング検出装置にイグナイタを備えることを求めない第２のニーズがある。これらのニーズに応えるために、異なる配線パターンを有する２種類の回路基板を用意するとなると、本発明のノッキング検出装置の製造コストが増加するおそれがあり、また、汎用性が失われるおそれがある。
【００１６】
上記観点を考慮して、本発明のノッキング検出装置では、さらに、前記回路基板には、前記補正点火信号に基づいて通電制御を行うイグナイタの搭載によって、前記点火時期演算回路と前記回路基板上に形成された１つの第１共通配線パターンとを電気的に接続し、外部の点火コイルの通電制御を可能とする第１配線パターンと、前記補正点火信号に基づいてオン・オフ制御されるスイッチング素子の搭載によって、前記点火時期演算回路と前記第１共通配線パターンとを電気的に接続し、前記スイッチング素子のオン・オフ制御に伴って生成されるオン・オフ信号を前記外部の電子制御装置に出力可能とする第２配線パターンと、が設けられ、前記イグナイタ及び前記スイッチング素子のいずれか一方を前記回路基板上に搭載することで、前記第１共通配線パターンに対して、前記第１配線パターン及び前記第２配線パターンのいずれかを選択的に接続することを採用している。
【００１７】
このように、回路基板上に第１共通配線パターン、第１配線パターン及び第２配線パターンを設けることにより、１種類の回路基板で上述の第１のニーズおよび第２のニーズに対応することができる。つまり、第１のニーズに対応する場合には、イグナイタを回路基板に搭載することにより、第１共通配線パターンと第１配線パターンとが電気的に接続される。これにより回路基板に搭載されたイグナイタを用いた内燃機関の点火制御を行うことができる。第２のニーズに対応する場合には、スイッチング素子を回路基板に搭載することにより、第１共通配線パターンと第２配線パターンとが電気的に接続される。これにより回路基板から出力される補正点火信号を用いて、内燃機関の電子制御装置が点火制御を行うことができる。
【００１８】
上記発明において前記回路基板は、グランド電位部を有し、前記イグナイタまたは前記スイッチング素子は、当該回路基板上に形成された第２共通配線パターンを介して前記グランド電位部に接続されることが好ましい。
【００１９】
このように、第２共通配線パターンを介して、イグナイタまたはスイッチング素子がグランド電位部に接続されることにより、１種類の回路基板で上述の第１のニーズおよび第２のニーズに対応することができる。言い換えると、イグナイタが搭載される回路基板と、スイッチング素子が搭載される回路基板とを別々に設ける必要がなく、同じ回路基板上にイグナイタまたはスイッチング素子を搭載することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のノッキング検出装置によれば、回路基板上に第１共通配線パターン、第１配線パターン及び第２配線パターンを設けることにより、１種類の回路基板でノッキング検出装置にイグナイタを備えて内燃機関の点火制御を行うニーズ、およびノッキング検出装置にイグナイタを備えることを求めないニーズに対応することができる。そのため、ノッキングの発生を抑制する点火時期制御の機能を有しない内燃機関に対して、点火時期制御の機能を容易に与えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による点火時期制御装置が用いられる内燃機関のシステム構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）は実施例１の点火時期制御装置を一部破断して示す平面図、（ｂ）はその点火時期制御装置を一部破断して示す正面図である。
【図３】点火時期調整装置に設けられた第１共通配線パターン、第１配線パターン、第２配線パターン、および第２共通配線パターンを説明する模式図である。
【図４】点火時期調整装置にイグナイタを搭載する場合の構成を説明する図である。
【図５】基準点火信号と補正点火信号と中心電極の電圧との関係を説明する図である。
【図６】点火時期の進角や遅角による調整の状態を説明するグラフである。
【図７】補正点火時期算出処理を説明するフローチャートである。
【図８】ノッキング検出処理を説明するフローチャートである。
【図９】点火時期調整装置にスイッチング素子を搭載する場合の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について図１から図９を参照しながら説明する。本実施形態に係る点火時期制御装置３１（ノッキング検出装置）は、汎用エンジンや２輪車用エンジンなどの各種のエンジン（内燃機関１）に用いられるものであり、内燃機関１のノッキングを防止するために、点火時期を制御する装置である。なお、以下では、４サイクルの２輪車用エンジンを例に挙げて説明する。
【００２３】
まず、本実施例の点火時期制御装置３１を備えた内燃機関１の全体について説明する。
図１に示すように、内燃機関１は、エンジン本体３と、エンジン本体３に空気を導入する吸気管５と、吸入空気量を検出するエアフローメータ７と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ９と、スロットルバルブ９の開度を検出するスロットル開度センサ１１と、燃焼室１３内に空気を導入する吸気マニホールド１５と、燃料を吸気マニホールド１５内に噴射する燃料噴射弁１７と、エンジン本体３から（燃焼後の）空気を排出する排気マニホールド１９と、排気マニホールド１９から排出される排気から空燃比を検出する空燃比センサ（又は酸素センサ）２１などを備えている。
【００２４】
また、エンジン本体３のシリンダヘッド２３には、点火プラグ２５が取り付けられ、エンジン本体３には、エンジン回転数（回転速度）を検出するエンジン回転数センサ２７や、クランク角を検出するクランク角センサ２９が取り付けられている。
【００２５】
更に、エンジン本体３には、後述する点火時期制御装置３１が取り付けられている。この点火時期制御装置３１には、点火コイル３５が接続され、点火コイル３５は点火プラグ２５に接続されている。
【００２６】
また、内燃機関１には、エンジン本体３等の運転状態（例えばエンジン回転数や空燃比センサ２１の出力に基づく空燃比フィードバック制御など）を総合的に制御する内燃機関用制御装置（外部の電子制御装置）３７が設けられている。この内燃機関用制御装置３７は、図示しないが、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を有するマイコンを備えた電子制御装置（ＥＣＵ）である。また、以下では、点火時期制御装置３１と内燃機関用制御装置３７とを備えたシステムを、点火時期制御システム３８と称する。
【００２７】
内燃機関用制御装置３７の入力ポート（図示せず）には、エアフローメータ７、スロットル開度センサ１１、空燃比センサ２１、エンジン回転数センサ２７、クランク角センサ２９、点火時期制御装置３１が接続されており、これらの各機器からの信号（センサ信号等）が入力ポートに入力する。
【００２８】
一方、内燃機関用制御装置３７の出力ポート（図示せず）には、燃料噴射弁１７、点火時期制御装置３１が接続されており、これらの機器に対して、内燃機関用制御装置３７から、各機器の動作を制御するための制御信号が出力される。
【００２９】
次に、本実施形態の点火時期制御装置３１について説明する。図２に示すように、本実施形態の点火時期制御装置３１は、ノッキングセンサ４１と点火時期調整装置４３（回路基板）とが、接続ケーブル４５を介して、電気的及び機械的に分離不可能に一体に構成されたものである。
【００３０】
ノッキングセンサ４１は、周知の圧電素子６５を用いた非共振型ノッキングセンサであり、主体金具４７の軸孔４７ａに取付用ボルト（図示せず）が挿入される構造を有し、取付用ボルトによってエンジン本体３のシリンダブロック４９（図１参照）に固定されるものである。
【００３１】
詳しくは、ノッキングセンサ４１は、ほぼ全体が樹脂成形体５１によってモールドされており、略円筒形状の本体部５３と本体部５３の側面から突出する略直方体形状のコネクタ部５５とを備えている。
【００３２】
このうち、本体部５３は、円筒形状の筒状部５７とその一端側（図２（ｂ）の下方）に設けられた環状の鍔部５９とからなる主体金具４７を有している。筒状部５７には、鍔部５９側から、環状の第１絶縁板６１、環状の第１電極板６３、環状の圧電素子６５、環状の第２電極板６７、環状の第２絶縁板６９、環状のウエイト７１、環状の皿バネ７３、環状のナット７５が配置されている。また、第１電極板６３と第２電極板６７とには、両電極板６３、６７間に発生した出力信号を取り出すための第１出力端子８１と第２出力端子８３とが、それぞれ接続されている。
【００３３】
点火時期調整装置４３は、点火時期を調節する制御装置であり、内燃機関用制御装置３７と同様に、周知のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を有するマイコン（図示せず）を備えた電子制御装置である。ＣＰＵは、後述する点火時期演算回路４２として機能するものでもある（図３など参照。）。
【００３４】
更に、点火時期調整装置４３には、図３（ａ）に示すように、第１共通配線パターン４４Ａと、第１配線パターン４６Ａと、第２配線パターン４６Ｂと、第２共通配線パターン４４Ｂと、が設けられている。これら第１共通配線パターン４４Ａ、第１配線パターン４６Ａ、第２配線パターン４６Ｂ、および第２共通配線パターン４４Ｂは、点火時期調整装置４３を構成する配線基板の上に形成された配線であり、配線を形成する公知の材料から形成されたものである。
【００３５】
第１共通配線パターン４４Ａは、イグナイタ４８Ａが搭載された際には、イグナイタ４８Ａを介して点火コイル３５の通電制御を可能とするものであり、スイッチング素子４８Ｂが搭載された際には、スイッチング素子４８Ｂのオン・オフ制御に伴って生成されるオン・オフ信号を内燃機関用制御装置３７に出力可能とする配線である。
【００３６】
第１共通配線パターン４４Ａには、共通配線部分から分岐するイグナイタ４８Ａに接続する枝配線およびスイッチング素子４８Ｂに接続する枝配線が設けられている。第１共通配線パターン４４Ａには、図３（ｂ）に示すように、点火時期調整装置４３に搭載された補正点火信号に基づいて通電制御を行うイグナイタ４８Ａが電気的に接続可能に搭載でき、図３（ｃ）に示すように、点火時期調整装置４３に搭載された補正点火信号に基づいてオン・オフ制御されるスイッチング素子４８Ｂが電気的に接続可能に搭載できる。
【００３７】
第１配線パターン４６Ａは、図３（ｂ）に示すように、点火時期調整装置４３に搭載された補正点火信号に基づいて通電制御を行うイグナイタ４８Ａと、リード線１０５とを電気的に接続する配線である
第２配線パターン４６Ｂは、図３（ｃ）に示すように、点火時期調整装置４３に搭載された補正点火信号に基づいてオン・オフ制御されるスイッチング素子４８Ｂと、リード線９９とを電気的に接続する配線である。
【００３８】
第２共通配線パターン４４Ｂは、点火時期調整装置４３に搭載されたイグナイタ４８Ａ又はスイッチング素子４８Ｂと、点火時期調整装置４３に設けられたグランド電位部４４Ｃと、を電気的に接続する配線である。
【００３９】
第２共通配線パターン４４Ｂには、グランド電位部４４Ｃから延びる共通配線部分から分岐するイグナイタ４８Ａに接続する枝配線およびスイッチング素子４８Ｂに接続する枝配線が設けられている。第２共通配線パターン４４Ｂには、図３（ｂ）に示すように、イグナイタ４８Ａが電気的に接続可能に搭載でき、図３（ｃ）に示すように、スイッチング素子４８Ｂと電気的に接続可能に搭載できる。
【００４０】
接続ケーブル４５は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、内部に第１出力端子８１と第２出力端子８３とに接続された各電気配線（図示せず）が設けられているケーブルであり、この接続ケーブル４５の両端には、両電気配線と接続された第１コネクタ８５と第２コネクタ８７とが設けられている。
【００４１】
つまり、第１コネクタ８５は、ノッキングセンサ４１のコネクタ部５５の開口部５５ａに嵌め込まれるとともに、各電気配線が第１、第２出力端子８１、８３に接続されている。また、第２コネクタ８７は、点火時期調整装置４３の凹状のコネクタ部８９に嵌め込まれるとともに、各電気配線が、点火時期調整装置４３内の内部配線（図示せず）と接続されている。
【００４２】
特に本実施例では、接続ケーブル４５の第１コネクタ８５は、ノッキングセンサ４１のコネクタ部５５に嵌め込まれるとともに、接着剤等によって固定されて分離不可能に一体に構成されている。同様に、接続ケーブル４５の第２コネクタ８７は、点火時期調整装置４３のコネクタ部８９に嵌め込まれるとともに、接着剤等によって固定されて分離不可能に一体に構成されている。
【００４３】
次に、点火時期調整装置４３にイグナイタ４８Ａを搭載する場合の点火時期制御装置３１に関する電気的構成などについて説明する。図４（ａ）は、点火時期調整装置４３にイグナイタ４８Ａを搭載する場合の電気的な構成を説明する模式図であり、図４（ｂ）は電気回路を簡略に示したものである。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、点火時期制御装置３１の点火時期調整装置４３には、バッテリ９１から電力が供給されている。また、点火時期調整装置４３は、１組のリード線（信号線）９７、９９を介して、内燃機関用制御装置３７と着脱可能に接続されている。なお、リード線９７、９９は、点火時期調整装置４３及び内燃機関用制御装置３７の両方に対して着脱可能とされている。
【００４５】
点火時期調整装置４３には、内燃機関用制御装置３７から後述する点火信号（Ａ）を受信するとともに、点火時期調整装置４３から内燃機関用制御装置３７に対して、詳述は省略するが、ノッキングセンサ４１又は点火時期調整装置４３の故障（異常）を示す信号を出力している。更に、点火時期調整装置４３は、１本のリード線１０５を介して点火コイル３５と接続されている。
【００４６】
詳しくは、図４（ｂ）に示す様に、点火コイル３５は、一次巻線３５ａと二次巻線３５ｂとを備えており、一次巻線３５ａの一端には、バッテリ９１の正極が接続され、他端には、ｎｐｎ型のパワートランジスタであるイグナイタ４８Ａのコレクタが接続されている。このイグナイタ４８Ａは、一次巻線３５ａへの通電・非通電を切り替えるスイッチング素子である。なお、イグナイタ４８Ａのエミッタは、図３（ｂ）に示すように、バッテリ９１の負極と同電位のグランド電位部４４Ｃに接続されている。
【００４７】
一方、二次巻線３５ｂの一端は、バッテリ９１の負極に接続され、他端は、点火プラグ２５の中心電極２５ａに接続されている。なお、点火プラグ２５の接地電極２５ｂは、バッテリ９１の負極と同電位のグランドに接地されている。
【００４８】
また、本実施例では、内燃機関用制御装置３７と点火時期調整装置４３とが接続され、この点火時期調整装置４３の点火時期演算回路４２から、イグナイタ４８Ａのベースに対して点火信号（Ｂ）が出力され、この点火信号（Ｂ）に基づいて、イグナイタ４８Ａがスイッチング動作を行って、点火コイル３５の一次巻線３５ａへの通電・非通電が切り替えられる。
【００４９】
次に、図４に示す点火時期制御装置３１を用いた点火時期制御の基本的な動作について説明する。内燃機関用制御装置３７では、例えばエンジン回転数や吸入空気量などに基づいて、点火時期の基準となる基準点火時期を決定する。この基準点火時期とは、内燃機関１毎のばらつきや気候変化等を考慮したときにも当該内燃機関１が破損しないような十分なマージンを持って設定された点火時期を、内燃機関１の運転状態毎に複数設定したマップを用いた上で、このマップと現在の運転状態とを対応（照合）して設定されるベースとなる点火時期（即ち、点火時期調整装置４３によって調整される対象の点火時期）である。
【００５０】
なお、この基準点火時期を示す信号が、点火時期に関する信号としての基準点火信号（即ち点火信号（Ａ）：図５（ａ）参照）である。そして、この基準点火信号（Ａ）が、点火時期調整装置４３に対して出力される。
【００５１】
基準点火信号（Ａ）を受信する点火時期調整装置４３の点火時期演算回路４２では、ノッキングセンサ４１にからの信号（ノッキング信号）を受信し、そのノッキング信号に基づいて、ノッキング（ノック）の発生の有無を検出する。例えば、ノッキング信号のピーク値の大きさに基づいて、ノッキングの有無を判定する。
【００５２】
そして、点火時期演算回路４２では、ノッキングの発生状態等に応じて、点火時期を調整（補正）して、補正点火時期を決定する。なお、この補正点火時期を示す信号が、補正点火信号（即ち点火信号（Ｂ）：図５（ｂ）参照）である。
【００５３】
具体的には、図６に示す様に、ノッキングが発生していない場合には、所定期間毎に、点火時期を最大進角に至るまで徐々に進角させ、ノッキングが発生すると基準点火時期に戻すように、補正点火時期を設定する。なお、図５に示す様に、エンジン起動時や加速時等の運転過渡期といったエンジン回転数の変動が大きな場合には、点火時期を補正する処理は行わない。
【００５４】
次に、上述のように補正点火時期が決定されると、図４（ｂ）に示す様に、点火時期演算回路４２から、イグナイタ４８Ａに対して、補正点火信号（Ｂ）が出力される。イグナイタ４８Ａであるパワートランジスタのベースに、補正点火信号（Ｂ）が与えられると、この補正点火信号（Ｂ）のオン・オフに応じてイグナイタ４８Ａのスイッチング動作が行われる。
【００５５】
詳しくは、補正点火信号（Ｂ）がオフ（ローレベル：一般にグランド電位）である場合には、ベース電流が流れずイグナイタ４８Ａはオフ状態（遮断状態）となり、一次巻線３５ａに電流（一次電流ｉ１）が流れることはない。また、補正点火信号（Ｂ）がオン（ハイレベル：点火時期調整装置４３からの正の電圧が供給される状態）である場合には、ベース電流が流れてイグナイタ４８Ａはオン状態（通電状態）となり、一次巻線３５ａに電流（一次電流ｉ１）が流れる。この一次巻線３５ａへの通電により、点火コイル３５に磁束エネルギーが蓄積される。
【００５６】
また、補正点火信号（Ｂ）がハイレベルであり一次巻線３５ａに一次電流ｉ１が流れている状態で、補正点火信号（Ｂ）がローレベルになると、イグナイタ４８Ａがオフ状態となり、一次巻線３５ａへの一次電流ｉ１の通電が遮断（停止）される。すると、点火コイル３５における磁束密度が急激に変化して、二次巻線３５ｂに点火用電圧が発生し、これが点火プラグ２５に印加されることで、点火プラグ２５の中心電極２５ａと接地電極２５ｂとの間に火花放電が発生する（図５（ｃ）参照）。このときに二次巻線３５ｂに流れる電流が二次電流ｉ２である。
【００５７】
なお、上述した基準点火信号（Ａ）及び補正点火信号（Ｂ）には、ローレベルからハイレベルになるタイミングと、ハイレベルからローレベルになるタイミングとの情報が含まれている。このうち、ハイレベルからローレベルになるタイミングは、所望の点火時期（発火する時期）である。また、ハイレベルの期間は、必要な磁束エネルギーが蓄積されるように所定の期間が設定される。
【００５８】
次に、点火時期調整装置４３の点火時期演算回路４２にて行われる補正点火時期算出処理について説明する。本処理は、基準点火信号（Ａ）に基づいて補正点火時期を算出するとともに、基準点火信号（Ａ）を利用してエンジン回転数を算出する処理である。
【００５９】
図７のフローチャートに示す様に、ステップ（Ｓ）１００では、タイマー記憶変数Ｎをリセット（０に設定）する。続くステップ１１０では、回転数格納／ノックウィンドウ（Ｗｉｎｄｏｗ）変数Ｓをリセットする。この回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓとは、ステップ２４０にてエンジン回転数を順次記憶させていったときの時系列を示す変数、かつ、ステップ２５０にてノッキングを検出するクランク角ウィンドウの値を順次記憶させていったときの時系列を示す変数である。
【００６０】
続くステップ１２０では、タイマーＴの初期値Ｔ（０）を０に設定する。続くステップ１３０では、ノック検知ウィンドウＫＮＷの初期値ＫＮＷ（０）を０に設定する。このノック検知ウィンドウＫＮＷとは、ノッキングの発生する可能性のある領域（所定の回転角の区間）を示すものであり、点火時期を起点に設定される特定の期間に相当し、ノッキング信号の解析区間に相当するものである。
【００６１】
続くステップ１４０では、内燃機関用制御装置３７から受信した基準点火信号（Ａ）に基づいて、基準点火時期（入力点火時期）ＴＩＧＩＮを補正点火時期ＴＩＧとして設定する。なお、ここでの補正点火時期ＴＩＧの値は、まだ補正が行われていない値である。
【００６２】
続くステップ１５０では、点火信号間隔測定タイマーＴ１をリセットする。続くステップ１６０では、基準点火信号（Ａ）が入力したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１７０に進み、一方否定判断されると待機する。
【００６３】
ステップ１７０では、基準点火信号（Ａ）が入力してからの時間を計測するために、点火信号間隔測定タイマーＴ１をスタートする。続くステップ１８０では、再度基準点火信号（Ａ）が入力したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ１９０に進み、否定判断されると待機する。
【００６４】
ステップ１９０では、基準点火信号（Ａ）が入力したので、前記タイマー記憶変数Ｎをカウントアップする。続くステップ２００では、今回（Ｎ回目）、基準点火信号（Ａ）が入力した時間を、タイマーＴ（Ｎ）として記憶する。即ち、点火信号間隔測定タイマーＴ１の計数値を、タイマーＴ（Ｎ）の値として記憶する。
【００６５】
続くステップ２１０では、今回（Ｎ回目）、基準点火信号（Ａ）が入力した時間（Ｔ（Ｎ））と、前回（Ｎ−１回目）、基準点火信号（Ａ）が入力した時間（Ｔ（Ｎ−１））との差ΔＴ（Ｎ）を求める。即ち、連続する基準点火信号（Ａ）の間の時間を求める。
【００６６】
続くステップ２２０では、「２回転×６０ｓｅｃ／ΔＴ（Ｎ）」の演算（４サイクルエンジンにて１点火／２回転の場合）によって、エンジン回転数（ｒｐｍ）を算出する。続くステップ２３０では、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓをカウントアップする。
【００６７】
続くステップ２４０では、前記ステップ２２０で求めたエンジン回転数、即ち、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓに対応したエンジン回転数を、ＲＰＮ（Ｓ）として格納（記憶）する。続くステップ２５０では、ノック検知ウィンドウＫＮＷ（Ｓ）の演算を行う。即ち、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓに対応したノック検知ウィンドウＫＮＷ（Ｓ）の演算を、公知の演算手法によって行って、その値を記憶する。
【００６８】
続くステップ２６０では、回転数格納／ノックウィンドウ変数Ｓが２を上回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ２７０に進み、一方否定判断されると前記ステップ１８０に戻る。
【００６９】
ステップ２７０では、後述するノッキング検出処理を行って、ノッキングを検出する。
続くステップ２８０では、エンジン回転数の「ＲＰＮＳ（Ｓ）／ＲＰＮＳ（Ｓ−１）」の演算、即ち、今回（Ｓ回目）のエンジン回転数ＲＰＮＳ（Ｓ）を前回（Ｓ−１回目）のエンジン回転数ＲＰＮＳ（Ｓ−１）で割ることにより、エンジン回転数の変動の大きさを示すエンジン回転数の偏差（回転数偏差）ΔＲＰＮを算出する。
【００７０】
続くステップ２９０では、回転数偏差ΔＲＰＮが所定の判定値ＲＰＮｓを下回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ３００に進み、一方否定判断されるとステップ３１０に進む。
【００７１】
ステップ３１０では、回転数偏差ΔＲＰＮが大きく、点火時期を進角させることは適当ではないので、基準点火時期ＴＩＧＩＮそのものを補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ１８０に戻る。
【００７２】
一方、ステップ３００では、ノッキングが発生しているか否かを、後述するノッキング検出処理にて設定されるノック検知フラグＫＮＳが１であるか否かによって判定する。ここで肯定判断されるとステップ３２０に進み、一方否定判断されるとステップ３３０に進む。
【００７３】
ステップ３２０では、ノッキングが発生しているので、ノッキングの発生を防止するために、点火時期を遅角する。具体的には、基準点火時期ＴＩＧＩＮそのものを補正点火時期ＴＩＧとして設定し（図６参照）、前記ステップ１８０に戻る。
【００７４】
一方、ステップ３３０では、ノッキングが発生していないので、点火時期（補正点火時期ＴＩＧ）が最大進角ＴＩＧＭか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ３４０に進み、一方否定判断されるとステップ３５０に進む。
【００７５】
ステップ３４０では、補正点火時期ＴＩＧが最大進角ＴＩＧＭであるので、その最大進角ＴＩＧＭの値を補正点火時期ＴＩＧの値として設定し、前記ステップ１８０に戻る。
一方、ステップ３５０では、補正点火時期ＴＩＧが最大進角ＴＩＧＭではないので、点火時期を所定値ΔＴＩＧ分進角させる。具体的には、補正点火時期ＴＩＧから所定値（補正進角値）ΔＴＩＧを引いて、今回の補正点火時期ＴＩＧとして設定し、前記ステップ１８０に戻る。
【００７６】
ノッキング検出処理は、ノッキング信号に基づいて、ノッキングを検出する処理である。本処理は所定期間毎に実施される。
図８に示す様に、ステップ４００にて、ノック検知フラグＫＮＳをクリア（０に設定）する。続くステップ４１０では、点火時期か否か（点火信号がハイレベルからローレベルになるタイミングであるか否か）を判定する。ここで肯定判断されるとステップ４２０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【００７７】
ステップ４２０では、ノック検知ウィンドウ測定タイマーをスタートする。続くステップ４３０では、ステップ２５０にて演算したノック検知ウィンドウＫＮＷに対応する期間内にあるか否か（換言すれば、ノック検知ウィンドウＫＮＷ内であるか否か）をノックウィンドウ測定タイマーの値に基づき判定する。ここで肯定判断されるとステップ４４０に進み、一方否定判断されると前記ステップ４３０に戻って同様な処理を繰り返す。
【００７８】
ステップ４４０では、ノッキングセンサ４１から得られたノッキング信号が有効であると設定する。続くステップ４５０では、ステップ２５０にて演算したノック検知ウィンドウＫＮＷに対応する期間が経過したか否か（換言すれば、ノック検知ウィンドウＫＮＷ外であるか否か）をノックウィンドウ測定タイマーの値に基づき判定する。ここで肯定判断されるとステップ４６０に進み、一方否定判断されると前記ステップ４４０に戻って同様な処理を繰り返す。
【００７９】
ステップ４６０では、ノックウォンドウ測定タイマーをリセットする。続くステップ４７０では、ノッキング信号のピーク値ＫｎｉｎＰｋを算出する。続くステップ４８０では、ノッキング信号のピーク値ＫｎｉｎＰｋが、ノッキングの有無を判定する所定の判定値Ｔｈを上回るか否か、即ち、ノッキングが発生したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ４９０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。ステップ４９０では、ノッキングが発生しているので、そのことを示すノック検出フラグＫＮＳをセット（１に設定）し、本処理を終了する。
【００８０】
上述のように、点火時期調整装置４３にイグナイタ４８Ａが搭載される他に、スイッチング素子４８Ｂが搭載される場合もある。次に、点火時期調整装置４３にスイッチング素子４８Ｂを搭載する場合の点火時期制御装置３１に関する電気的構成などについて説明する。図９（ａ）は、点火時期調整装置４３にスイッチング素子４８Ｂを搭載する場合の電気的な構成を説明する模式図であり、図９（ｂ）は電気回路を簡略に示したものである。
【００８１】
図９（ａ）に示すように、点火時期制御装置３１の点火時期調整装置４３には、バッテリ９１から電力が供給されている。また、点火時期調整装置４３は、１組のリード線（信号線）９７、９９を介して、内燃機関用制御装置３７と着脱可能に接続されている。
【００８２】
点火時期調整装置４３には、内燃機関用制御装置３７から基準点火信号（Ａ）を受信するとともに、点火時期調整装置４３から内燃機関用制御装置３７に対して、詳述は省略するが、ノッキングセンサ４１又は点火時期調整装置４３の故障（異常）を示す信号を出力している。更に、内燃機関用制御装置３７は、１本のリード線１０５を介して点火コイル３５と接続されている。
【００８３】
詳しくは、図５（ｂ）に示す様に、点火コイル３５は、一次巻線３５ａと二次巻線３５ｂとを備えており、一次巻線３５ａの一端には、バッテリ９１の正極が接続され、他端には、内燃機関用制御装置３７に搭載されたｎｐｎ型のパワートランジスタ３３のコレクタが接続されている。このパワートランジスタ３３は、一次巻線３５ａへの通電・非通電を切り替えるスイッチング素子である。なお、パワートランジスタ３３のエミッタは、バッテリ９１の負極と同電位のグランド電位部４４Ｃに接地されている。
【００８４】
一方、二次巻線３５ｂの一端は、バッテリ９１の負極に接続され、他端は、点火プラグ２５の中心電極２５ａに接続されている。なお、点火プラグ２５の接地電極２５ｂは、バッテリ９１の負極と同電位のグランドに接地されている。
【００８５】
また、ここでは、内燃機関用制御装置３７と点火時期調整装置４３とが接続され、この点火時期調整装置４３から、内燃機関用制御装置３７のパワートランジスタ３３のベースに対して点火信号（Ｂ）が出力され、この点火信号（Ｂ）に基づいて、パワートランジスタ３３がスイッチング動作を行って、点火コイル３５の一次巻線３５ａへの通電・非通電が切り替えられる。
【００８６】
次に、図９に示す点火時期制御装置３１を用いた点火時期制御の基本的な動作について説明する。なお、図４に示す点火時期制御装置３１を用いた点火時期制御と同じ動作については、その記載を省略する。
【００８７】
内燃機関用制御装置３７における基準点火時期の決定から、点火時期演算回路４２における補正点火時期の決定までは、図４に示す点火時期制御装置３１を用いた点火時期制御と同じである。補正点火時期が決定されると、図９（ｂ）に示す様に、点火時期演算回路４２から、内燃機関用制御装置３７に対して、補正点火信号（Ｂ）が出力される。
【００８８】
内燃機関用制御装置３７では、この補正点火信号（Ｂ）のオン・オフに応じて内部に搭載されたパワートランジスタ３３のスイッチング動作が行われる。補正点火信号（Ｂ）に対するパワートランジスタ３３の動作は、補正点火信号（Ｂ）に対するイグナイタ４８Ａの動作と同様であるため、その説明を省略する。また、点火時期演算回路４２にて行われる補正点火時期算出処理についても同様であるため、その説明を省略する。
【００８９】
上記の構成の点火時期制御装置３１によれば、ノッキングセンサ４１と点火時期調整装置４３とを備えるため、点火時期制御の機能を有しない内燃機関１に対して、点火時期制御の機能を与えることができる。点火時期調整装置４３には点火時期演算回路４２が実装されているため、点火時期制御装置３１はノッキングセンサ４１から入力されるノッキング信号と、内燃機関用制御装置３７から入力される基準点火信号（Ａ）とに基づいて、点火時期を適切なタイミングに調整する（例えば進角や遅角などの調整をする）補正点火信号（Ｂ）を得ることができる。この補正点火信号（Ｂ）に基づいて点火を制御することにより、最適な点火時期で内燃機関１を点火させることができる。
【００９０】
さらに、点火時期調整装置４３上に第１共通配線パターン４４Ａ、第１配線パターン４６Ａ及び第２配線パターン４６Ｂを設けることにより、１種類の点火時期調整装置４３で点火時期制御装置３１にイグナイタ４８Ａを備えて内燃機関１の点火制御を行う第１のニーズ、および点火時期制御装置３１にイグナイタ４８Ａを備えることを求めない第２のニーズに対応することができる。つまり、第１のニーズに対応する場合には、イグナイタ４８Ａを点火時期調整装置４３に搭載することにより、第１共通配線パターン４４Ａと第１配線パターン４６Ａとが電気的に接続される。これにより点火時期調整装置４３に搭載されたイグナイタ４８Ａを用いた内燃機関１の点火制御を行うことができる。第２のニーズに対応する場合には、スイッチング素子４８Ｂを点火時期調整装置４３に搭載することにより、第１共通配線パターン４４Ａと第２配線パターン４６Ｂとが電気的に接続される。これにより点火時期調整装置４３から出力される補正点火信号（Ｂ）を用いて、内燃機関１の内燃機関用制御装置３７が点火制御を行うことができる。
【００９１】
第２共通配線パターン４４Ｂを介して、イグナイタ４８Ａまたはスイッチング素子４８Ｂがグランド電位部４４Ｃに接続されることにより、１種類の点火時期調整装置４３で上述の第１のニーズおよび第２のニーズに対応することができる。言い換えると、イグナイタ４８Ａが搭載される点火時期調整装置４３と、スイッチング素子４８Ｂが搭載される点火時期調整装置４３とを別々に設ける必要がなく、同じ点火時期調整装置４３上にイグナイタ４８Ａまたはスイッチング素子４８Ｂを搭載することができる。
【００９２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えばノッキングセンサ４１は、非共振型センサに限らず、共振型センサを使用でき、ノッキングを検出できれば、その種類に限定されない。
【００９３】
また、ノッキングを検出する方法についても、ノッキング信号のピークから検出する方法に限らず、周知のノッキング信号に対するＦＦＴ、積分値を利用した方法など、ノッキングを検出できれば、その種類に限定されない。
【００９４】
更に、本発明は、２サイクルのエンジンに適用することもできる。また、内燃機関の運転状態が点火時期の進角を禁止する状態である場合には、ノッキング信号を使用しないので、点火時期調整装置４３に、ノッキング信号を入力しないようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１…内燃機関、３１…点火時期制御装置（ノッキング検出装置）、３７…内燃機関用制御装置（外部の電子制御装置）、４１…ノッキングセンサ、４２…点火時期演算回路、４３…点火時期調整装置（回路基板）、４４Ａ…第１共通配線パターン、４４Ｂ…第２共通配線パターン、４４Ｃ…グランド電位部、４６Ａ…第１配線パターン、４６Ｂ…第２配線パターン、４８Ａ…イグナイタ、４８Ｂ…スイッチング素子
【図１】
2015078612.tif 000003
【図２】
2015078612.tif 000004
【図３】
2015078612.tif 000005
【図４】
2015078612.tif 000006
【図５】
2015078612.tif 000007
【図６】
2015078612.tif 000008
【図７】
2015078612.tif 000009
【図８】
2015078612.tif 000010
【図９】
2015078612.tif 000011