JP2013024227A - Internal combustion engine for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、車両(自動車)に搭載される火花着火方式の内燃機関に関し、より詳しくは、プレイグニッション対策を施した車両用内燃機関に関するものである。 The present invention relates to a spark ignition internal combustion engine mounted on a vehicle (automobile), and more particularly to a vehicle internal combustion engine with pre-ignition measures taken.
車両用の火花着火式内燃機関(ガソリンエンジン)では、機関本体が高温になるとプレイグニッション(過早着火)の現象が生じることがある。このプレイグニッション現象は、ピストンの上死点近傍で混合気に点火プラグで着火される前に混合気が燃焼室の高温部分に触れて自然着火する現象であり、ハイオクガソリン対応の機関にレギュラーガソリンを使用したときに発生し易い。 In a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) for a vehicle, a phenomenon of pre-ignition (premature ignition) may occur when the engine body becomes hot. This pre-ignition phenomenon is a phenomenon in which the air-fuel mixture touches the high-temperature part of the combustion chamber before it is ignited by the spark plug near the top dead center of the piston and spontaneously ignites. It is easy to occur when using.
また、このプレイグニッション現象は、アイドル状態の低回転・低負荷域からアクセルを踏み込み込んで低回転・高負荷域に移行する発進段階で発生しやすい。つまり、低回転域では1サイクルの時間が長いため、混合気が燃焼室における高温部の影響を受けて自然着火し易い状態になっており、その状態でアクセルの踏み込みによって混合気が大量供給されるため、混合気が自然着火してしまうのである。このプレイグニッション現象は低回転域に特有の現象なので、発生時間は数サイクルだけで、機関の回転数増大に伴って発生しなくなるが、異音が発生したり機関損傷の原因になるおそれがあるため、防止する必要がある。 The pre-ignition phenomenon is likely to occur at the start stage where the accelerator is depressed from the low rotation / low load range in the idle state to shift to the low rotation / high load range. In other words, since the time for one cycle is long in the low rotation range, the air-fuel mixture is easily ignited due to the influence of the high temperature portion in the combustion chamber. Therefore, the air-fuel mixture will ignite spontaneously. Since this pre-ignition phenomenon is a phenomenon peculiar to the low engine speed range, the generation time is only a few cycles, and it does not occur as the engine speed increases. Therefore, it is necessary to prevent it.
このプレイグニッション現象の発生防止手段として、特許文献1では、プレイグニッション現象がレギュラーガソリンを使用したときに発生し易いことに着目し、機関に使用されるガソリンがハイオクかレギュラーであるかを判定する燃料判定手段を設け、使用されるガソリンがレギュラーと判定されたときにはハイオク使用時よりも高いアイドル回転数に設定することが開示されている。
As a means for preventing the occurrence of this pre-ignition phenomenon,
他方、プレイグニッション現象は機関がある程度以上に高温になったときに発生するものであり、そこで特許文献2は、機関が高温化した状態では吸気通路を通る吸気の温度も高くなることに着目し、吸気系に吸気温度検出手段を設け、吸気温度に基づいてアイドル回転速度を高くするように制御することを提案している。
On the other hand, the pre-ignition phenomenon occurs when the temperature of the engine becomes higher than a certain level. Therefore,
プレイグニッション現象は既述のとおり低回転域に特有の現象であり、回転数がある程度高くなると発生しない。両特許文献はこの特質に着目し、アイドル回転数をプレイグニッション現象が発生しない回転領域に高くするものであるが、両特許文献とも機関のアイドル回転数が目標回転数になるように制御されるフィードバック制御装置を搭載していることを前提として、燃料判定手段や吸気温度検出手段を設けるものであるため、コストが嵩むという問題がある。 The pre-ignition phenomenon is a phenomenon peculiar to the low rotation range as described above, and does not occur when the rotation speed increases to some extent. Both patent documents pay attention to this characteristic and increase the idling engine speed in a rotation region in which the pre-ignition phenomenon does not occur, but both patent documents are controlled so that the engine idling engine speed becomes the target engine speed. On the premise that the feedback control device is mounted, there is a problem that the cost increases because the fuel determination means and the intake air temperature detection means are provided.
本願発明はかかる現状に鑑み成されたものであり、ごく簡単な構造でプレイグニッション現象を防止せんとするものである。 The present invention has been made in view of the present situation, and is intended to prevent the pre-ignition phenomenon with a very simple structure.
既述のとおり、プレイグニッション現象は機関がある程度高温になると発生する。本願発明者たちはこの点に着目して、本願発明を完成させた。 As already mentioned, the pre-ignition phenomenon occurs when the engine becomes hot to some extent. The inventors of the present application paid attention to this point and completed the present invention.
すなわち本願発明は車両のエンジンルーム内に配置される内燃機関に係り、請求項1の発明に係る内燃機関は、火花着火方式の機関本体とこれに吸気装置とを有しており、前記吸気装置には、吸気通路の開度を調節するスロットル部材が設けられており、アクセルペダルを踏み込むと前記スロットル部材が吸気通路の開度を大きくする方向に動くように前記スロットル部材とアクセルペダルとを連動部材で連結している構成において、前記連動部材の一部が熱膨張又は熱変形する感熱体で支持されており、前記感熱体が熱膨張又は熱変形すると前記連動部材にテンションが掛かって前記スロットル部材が吸気通路開方向に動くようになっている。
That is, the present invention relates to an internal combustion engine disposed in an engine room of a vehicle. The internal combustion engine according to
請求項2の発明は請求項1の発明を具体化したもので、この発明は、前記連動部材は可撓性を有するスロットルケーブルである一方、前記スロットル部材は回転式のスロットル軸を有しており、前記スロットル軸に、外周にケーブル保持溝を有するスロットルリンクが固定されており、前記スロットルリンクのケーブル保持溝に前記スロットルケーブルの一端寄り部位が巻き掛けされていると共に、前記スロットルケーブルの一端は前記スロットルリンクに抜け不能に保持されており、かつ、前記スロットルリンクのスロットルケーブル保持溝に、前記スロットルケーブルを支持する感熱体が、前記スロットルケーブルの一端に近い部位が最も薄くてスロットルケーブルの一端から遠ざかるに従って厚さが徐々に厚くなる状態で設けられている。
The invention of
さて、シリンダやピストンを有する機関本体が高温になっていてプレイグニッションが発生し易い状態では、エンジンルームの温度(雰囲気温度)も高くなっており、また、補機類や連動部材の温度も高くなっている。 When the engine body with cylinders and pistons is hot and pre-ignition is likely to occur, the temperature in the engine room (atmosphere temperature) is high, and the temperature of the auxiliary machinery and interlocking members is high. It has become.
そして、本願発明では、機関本体が高温になっている状態では感熱体は周囲の熱を受けて熱膨張し、この感熱体の熱膨張によって連動部材にテンションが掛けられてスロットル部材が吸気通路開方向に動く。その結果、アイドル回転数をプレイグニッション現象が発生しない回転数まで高くすることができる。このように本願発明では、スロットル部材とアクセルペダルとの連動系に感熱体を配置するだけのごく簡単な構成でプレイグニッション現象を防止できる。従って、プレイグニッション現象を、低コストで防止し得る。 In the present invention, when the engine body is at a high temperature, the heat sensitive body receives the ambient heat and thermally expands, and the interlocking member is tensioned by the thermal expansion of the heat sensitive body, so that the throttle member opens the intake passage. Move in the direction. As a result, the idle rotation speed can be increased to a rotation speed at which the pre-ignition phenomenon does not occur. Thus, in the present invention, the pre-ignition phenomenon can be prevented with a very simple configuration in which the heat sensitive body is disposed in the interlocking system of the throttle member and the accelerator pedal. Therefore, the pre-ignition phenomenon can be prevented at a low cost.
さて、連動部材としてスロットルケーブルを採用して、このスロットルケーブルを扇型又は円形のスロットルアームに巻き掛けることは、本願出願人の出願に係る特開2005−344584号公報に開示されているとおりである。そして、この特開2005−344584号公報に開示されている構成に本願発明を適用して請求項2のように構成すると、アクセルペダルの踏み込みに対するスロットル軸の回転の応答性を、踏み込み初期には低くて(鈍くて)踏み込み終期には高くなるように徐々に変化させることができるため、機関の回転数が十分に高くなっていないアクセルペダルの踏み込み初期に混合気が大量に供給されることを防止して、プレイグニッション現象をより的確に防止できる利点がある。
Now, adopting a throttle cable as the interlocking member and winding the throttle cable around a fan-shaped or circular throttle arm is as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-344484, which is filed by the present applicant. is there. When the present invention is applied to the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-344484 and configured as in
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1〜図4の第1実施形態から説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 will be described.
(1).第1実施形態
図1は車両のエンジンルーム1の内部を側方から見た図であり、例えば図1の右側が車両の前方向で左が奥方向になる。敢えて述べるまでもないが、エンジンルーム1と車室とはダッシュボードで仕切られている。エンジンルーム1には、内燃機関(ガソリンエンジン)の機関本体2が配置されており、機関本体2にはインテークマニホルド(図示せず)が接続されている。インテークマニホルドに、エアクリーナ3やサージタンク4を有する吸気装置5から新気が送気される。
(1) First Embodiment FIG. 1 is a view of the inside of an
エアクリーナ3とサージタンク4との間にはスロットルボデー6が介在しており、このスロットルボデー6には、その内部を横切るように延びるスロットル軸7が貫通している。かつ、スロットルボデー6の内部にはスロットル軸7に固定されたスロットル弁8が配置されており、スロットル軸7が回転すると、スロットルボデー6の内部の吸気通路の開度がスロットル弁8で調節され、これにより、機関本体1の回転数が変化する。従って、本実施形態ではスロットル軸7とスロットル弁8とで請求項に記載したスロットル部材が構成されている。
A
スロットル軸7の一端部7aはスロットルボデー6の外側に突出しており、このスロットル軸7の一端部7aにブラケット9を介してスロットルアーム10がナット11で固定されている。スロットルアーム10は側面視で扇形のケーブル保持部10aを有しており、このケーブル保持部10aの外周面に、スロットルケーブル12の一端部が嵌まるケーブル保持溝13を形成している。ケーブル保持溝13は、スロットル軸7の軸心を中心とした円弧状に形成されている。
One
スロットルケーブル12の一端にはボール15が固定されており、このボール15はスロットルアーム10に設けたボール保持部16に嵌まっている。従って、スロットルケーブル12の一端12aはスロットルアーム10に抜け不能に保持されていると共に、スロットルケーブル12が引っ張られるとスロットルアーム10は回動し、その結果、スロットル軸7が回転する。
A
図2に示すように、スロットルアーム10には、スロットル軸7に外側から嵌まると共にスロットルボデー6に向けて突出した筒部10bが一定に形成されている一方、スロットルボデー6にもスロットルアーム10に向けて突出した筒部6aが形成されており、これら筒部6a,10bにトーションコイルばね17を外側から嵌め込んでいる。トーションコイルばね17の一端はスロットルボデー6の筒部6aに固定され、他端はスロットルアーム10の筒部10bに固定されている。このトーションコイルばね17により、スロットル軸7はスロットル弁8が吸気通路を塞ぐ方向に付勢されている。
As shown in FIG. 2, the
スロットルボデー6には、スロットル弁8の閉じ位置を規制するため、スロットルアーム10のケーブル保持部10aが当たるストッパー18を設けている。なお、スロットル軸7の他端部にはその回転度合いを検知するセンサーを設けているが、本願発明との直接の関係はないので説明は省略する。
The
スロットルケーブル12はチューブ19にスライド自在に挿通されており、チューブ19の一端はスロットルボデー6に固定した支持ブラケット20に固定されている。すなわち、支持ブラケット20は板金製であってボルト21でスロットルボデー6に固定されている一方、チューブ19の一端にはねじ筒19aを固定しており、支持ブラケット20の上部に設けたチューブ支持部22にねじ筒19aをナット23で固定している。
The
スロットルケーブル12の他端は、アクセルペダル(図示せず)に直接に又は連動部材を介して連結されている。従って、アクセルペダルを踏み込むとアクセルケーブル12が引っ張られてスロットルアーム10が回動し、これにより、スロットル軸7が回転して吸気量が増大する。なお、チューブ19の他端も適当な支持部材に固定されている。
The other end of the
図1(B)に示すように、スロットルアーム10のケーブル保持溝13には、スロットルケーブル12を支持する感熱体24が接着等の適宜手段で固定されている。感熱体24は熱膨張する素材からなっており、全体として等しい厚さになっている。
As shown in FIG. 1B, a heat
そして、アイドリング時にはスロットル弁8は図3に一点鎖線で示すように少しだけ開いた状態になっているが、長時間の運転や高負荷の運転、或いは気温が高い状況下での運転等によって機関本体2が高温になると、エンジンルーム1の温度が高くなったり、スロットルアーム10に機関本体2の熱が伝熱されたりすることで、図4に示すように感熱体24が熱膨張してその厚さが厚くなり、すると、スロットルケーブル12が引っ張られてスロットルアーム10が回動し、スロットル弁8の開度が通常のアイドル状態よりも高くなって、内燃機関のアイドル回転数は少し高くなる。その結果、アイドリング状態からアクセルペダルを踏み込んで発進するに際して、プレイグニッション現象が生じることを防止できる。
When idling, the
さて、スロットルケーブル10が単位長さだけ引っ張られたときにスッロトル軸7がどれだけ回転するかは、スロットル軸7の軸心から感熱体24の外周までの距離L0に依存するが、感熱体24が熱膨張して厚さが厚くなると距離L0が大きくなるため、スロットルケーブル12の引っ張りに対するスロットル軸7の回転の応答性は低くなる。すなわち、アクセルの踏み込みに対してスロットル軸7の回転が少し鈍感になる。このため、内燃機関の回転数がまだ上がっていないアクセルの踏み込み初期に混合気が大量供給されることが抑制されることになり、その結果、プレイグニッション現象をより的確に防止できる。
Now, how much the
図4では、感熱体24は膨張した状態で、スロットルケーブル12の一端12aに近い部位が最も薄くて、一端12aから遠ざかるに従って厚くなるように描いているが、これは感熱体24が加圧によって圧縮変形することを想定している。加圧で圧縮変形しない場合は、図4に一点鎖線で示すように、感熱体24は全長にわたって等しい厚さに膨張した状態が保持され、その外周面にスロットルケーブル12が載ることになる。
In FIG. 4, the heat
(2).第2実施形態
第1実施形態は感熱体24を全体にして等しい厚さに形成しているが、図5に示す第2実施形態では、感熱体24は、スロットルケーブル12の一端12aに近い部位が最も薄くて一端12aから遠ざかるに従って徐々に厚くなるように形成している。この第2実施形態の利点を図6に基づいて説明する。
(2) Second Embodiment In the first embodiment, the heat
図6では、アクセルペダル25を踏み込むとその動きがロッド26を介してリンク27に伝わるようになっており、リンク27の一端にスロットルケーブル12の他端を接続している(スロットルケーブル12を直接アクセルペダル25に接続してもよい。)。
In FIG. 6, when the
さて、第1実施形態においても説明したように、アクセルペダル25が単位角度θ1だけ回転したときのスロットルケーブル12の単位引っ張り長さをL1とすると、スロットルケーブル12が単位長さL1だけ引かれたときにスロットル軸7が(或いはスロットルアーム10が)どれだけ回転するかは、スロットルケーブル12と感熱体24とが当接している部位のうち端部(当接端部という)28の半径Rに依存しており、Rが大きくなるとスロットル軸7の回転角度θ2は小さくなり、Rが小さくなるとスロットル軸7の回転角度θ2は小さくなる。
As described in the first embodiment, when the unit pull length of the
そして、本実施形態では、感熱体24の厚さが徐々に変化しているため、スロットルアーム10が回転して行くに連れて、当接端部28の半径Rは徐々に小さくなり、このため、アクセルペダル25の単位踏み込み角度θ1に対するスロットル軸7の回転角度θ2はアクセルペダル25の踏み込み量に応じて大きくなる。換言すると、アクセルペダル25の踏み込み当初はスロットル軸7の回転は応答性が低く、踏み込み量が多くなるに従って応答性が高くなる。
In the present embodiment, since the thickness of the heat
従って、アクセルペダル25の踏み込み当初でまだ機関本体2の回転数が十分に高くなっていないのに混合気が機関本体2に急激に供給される現象を的確に防止できるのであり、その結果、プレイグニッション現象を確実に防止できると共に、アクセルペダル25の踏み込みによるスロットル軸7の回転応答性を尻上がり的に高くして、車両の加速応答性も確保できるのである。
Therefore, the phenomenon in which the air-fuel mixture is suddenly supplied to the
(3).他の実施形態
図7では他の実施形態を示している。このうち(A)に示す実施形態では、アクセルケーブル12の一部をローラ31で支持すると共に、ローラ31を感熱体24で支持したものである。この実施形態でも、エンジンルーム1の温度が高くなると感熱体24が熱膨張してローラ31の位置が変化することで、アクセルケーブル12にテンションが付与されてる。なお、シリンダブロックやシリンダヘッドのような機関本体に固定した伝熱部材で感熱体24を支持することにより、機関本体の温度に対する感熱体24の応答性を向上させることも可能である。
(3). Other Embodiments FIG. 7 shows another embodiment. Among these, in the embodiment shown in (A), a part of the
図7(B)(C)では、感熱体として、熱で伸び変形する素材を使用している。このうち(B)に示す第3実施形態では、スロットルアーム10に、板ばねや鋼板のような弾性板32を、アクセルケーブル12の一端部から遠い部分が自由端32aになるようにして固定し、弾性板32のうち自由端32aの近傍部とスロットルアーム10との間にV形又はU形のように屈曲した板状の感熱体24を配置している。この実施形態では、エンジンルーム1の温度が高くなると感熱体24は直線状に伸びようと変形し、それにより、弾性板32の自由端32aがスロットル軸7から遠ざかり、その結果、スロットルケーブル12にテンションが掛かる。
In FIGS. 7B and 7C, a material that stretches and deforms due to heat is used as the heat sensitive body. Among these, in the third embodiment shown in (B), an
図7(C)に示す第4実施形態では、スロットルアーム10に、熱で伸びようとする性質を有する板材からなる感熱体24を、スロットルケーブル12の一端12aから遠い部分が自由端部24aになるように固定し、更に、自由端部24aをスロットルアーム10に向いて折り返された略U字状に形成している。この実施形態でも、エンジンルーム1の温度が高くなると感熱体24の自由端部24aは直線状に伸びる方向に変形し、その結果、スロットルケーブル12にテンションが掛かる。
In the fourth embodiment shown in FIG. 7C, the heat
(4).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば吸気装置の構造やスロットル部材の構造は様々に具体化できる。連動部材はスロットルケーブル(スロットルケーブル)である必要はなく、例えばロッドを使用することも可能である。
(4). Others The present invention can be embodied in various ways other than the above embodiment. For example, the structure of the intake device and the structure of the throttle member can be embodied in various ways. The interlocking member does not need to be a throttle cable (throttle cable), and for example, a rod can be used.
本願発明はガソリンエンジンに実際に適用できる。従って、産業上利用できる。 The present invention is actually applicable to gasoline engines. Therefore, it can be used industrially.
1 エンジンルーム
2 機関本体
3 吸気装置を構成するエアククリーナ
5 吸気装置
6 吸気装置を構成するスロットルボデー
7 スロットル軸
8 スロットル弁
10 スロットルアーム
12 スロットルケーブル
12a 一端
13 ケーブル保持溝
20 支持ブラケット
24 感熱体
25 アクセルペダル
DESCRIPTION OF
Claims (2)
火花着火方式の機関本体とこれに吸気装置とを有しており、前記吸気装置には、吸気通路の開度を調節するスロットル部材が設けられており、アクセルペダルを踏み込むと前記スロットル部材が吸気通路の開度を大きくする方向に動くように前記スロットル部材とアクセルペダルとを連動部材で連結している構成であって、
前記連動部材の一部が熱膨張又は熱変形する感熱体で支持されており、前記感熱体が熱膨張又は熱変形すると前記連動部材にテンションが掛かって前記スロットル部材が吸気通路開方向に動くようになっている、
車両用内燃機関。 An internal combustion engine disposed in an engine room of a vehicle,
A spark ignition type engine body and an intake device are provided. The intake device is provided with a throttle member that adjusts the opening of the intake passage. When the accelerator pedal is depressed, the throttle member The throttle member and the accelerator pedal are connected by an interlocking member so as to move in the direction of increasing the opening of the passage,
A part of the interlocking member is supported by a heat-sensitive body that thermally expands or deforms, and when the heat-sensitive body thermally expands or deforms, the interlock member is tensioned so that the throttle member moves in the intake passage opening direction. It has become,
Internal combustion engine for vehicles.
請求項1に記載した車両用内燃機関。 While the interlocking member is a flexible throttle cable, the throttle member has a rotary throttle shaft, and a throttle link having a cable holding groove on the outer periphery is fixed to the throttle shaft, A portion close to one end of the throttle cable is wound around the cable holding groove of the throttle link, and one end of the throttle cable is held so as not to be detached from the throttle link, and the throttle cable holding of the throttle link is held. In the groove, the heat sensitive body that supports the throttle cable is provided in a state where the portion near the one end of the throttle cable is the thinnest and the thickness gradually increases as the distance from the one end of the throttle cable increases.
The internal combustion engine for a vehicle according to claim 1.
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Cited By (2)
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WO2020027711A1 (en) * | 2018-08-02 | 2020-02-06 | Husqvarna Ab | Two-stroke engine control |
US11225922B2 (en) | 2018-08-02 | 2022-01-18 | Husqvarna Ab | Two-stroke engine control |
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