JPH01195975A - フェールセーフ機能付き電子配電式点火装置 - Google Patents

フェールセーフ機能付き電子配電式点火装置

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JPH01195975A
JPH01195975A JP1980388A JP1980388A JPH01195975A JP H01195975 A JPH01195975 A JP H01195975A JP 1980388 A JP1980388 A JP 1980388A JP 1980388 A JP1980388 A JP 1980388A JP H01195975 A JPH01195975 A JP H01195975A
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sensor
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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、多気筒ガソリンエンジンに用いて好適な電子
配電式(または低圧配電式)の点火装置に関し、特に気
筒識別情報が検出されない場合にもエンジンの始動を可
能にするフェールセーフ機能をもった電子配電式点火装
置に関する。
[従来の技wI] 従来より、クランク角センサからの気筒識別情報とクラ
ンク角度情報とに基づき点火時期を演算し、この演算結
果に基づき点火時期制御信号を点火コイル側へ出力する
ことにより、各気筒の点火プラグを順次点火させていく
多気筒エンジンの電子配電式点火装置が提案され、実用
化されている。
かかる点火装置では、コンピュータで点火時期を演算し
て、所要のタイミングで1点火コイル邸動用のパワート
ランジスタへ制御信号を出力することにより1点火プラ
グでの点火を所要の順序で行なっているので、ディスト
リビュータは不要である。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の電子配電式点大装置で
は、もし気筒識別信号がクランク角センサの断線等によ
って得られなくなった場合は、エンジン回転中に断線し
た場合であれば、同一順序で配電するプログラムにより
点火は続行できるものの、エンジンを始動しようとする
前に断線した場合は、配電光が不明となり、点火できな
いため、エンジンを始動させることができない。
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、断線
等により気筒識別情報が検出されない場合にもエンジン
の始動を可能にするフェールセーフ機能をそなえること
により、エンジンを始動しようとする前に断線した場合
でも、エンジンの始動を可能にした、フェールセーフ機
能付き電子配電式点火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] 上述の目的を達成するため、本発明のフェールセーフ機
能付き電子配電式点火装置は、気筒識別情報とクランク
角度情報とに基づき点火時期を演算し、この演算結果に
基づき点火時期制御信号を点火コイル側へ出力すること
により、各気筒の点火プラグを順次点火させていく多気
筒エンジンの電子配電式点火装置において、上記気筒識
別情報が入力されない場合に点火を開始すべきある気筒
を仮定する気筒仮定手段と、この気筒仮定手段によって
仮定された気筒から点火を開始させる点火試験手段とが
設けられるとともに、上記点火試験手段による点火試験
によってはエンジンが始動しない場合に上記気筒仮定手
段による気筒の仮定を変更させる仮定気筒変更手段が設
けられたことを特徴としている。
[作 用] 上述の本発明のフェールセーフ機能付き電子配電式点火
装置では、気筒識別情報が入力されない場合には、気筒
仮定手段により、点火を開始すべきある気筒を仮定する
ことが行なわれ、その後点火試験手段により、気筒仮定
手段によって仮定された気筒から点火を開始させること
が行なわれる。
この点火試験により、エンジンが始動すれば、そのまま
この順序で点火をつづけるが、点火試験手段による点火
試験によっては、エンジンが始動しない場合は、仮定気
筒変更9手段によって、気筒仮定手段による気筒の仮定
を変更し、更に点火試験手段により、気筒仮定手段によ
って再仮定された気筒から点火を開始させることが行な
われる。
その後は、エンジンが始動するまで、仮定気筒変更手段
による仮定気筒の変更と、点火試験手段による点火試験
とを繰り返す。
[実施例コ 以下、図面により本発明の一実施例としてのフェールセ
ーフ機能付き電子配電式点火装置について説明すると、
第1図はその要部制御ブロック図、第2図はその制御ブ
ロック図、第3図は本装置を有するエンジンシステムを
示す全体構成図、第4図は上記エンジンシステムの制御
ブロック図、第4図は上記エンジンシステムの燃料制御
ブロック図、第5図はその作用を説明するためのフロー
チャート、第6図はその作用を説明するためのグラフで
ある。
さて、本装置によって制御される車載用ガソリンエンジ
ンシステムは、第3図のようになるが、この第3図にお
いて、ガソリンエンジンE(以下、単にエンジンEとい
う)はその燃焼室1に通じる吸気通路2および排気通路
3を有しており、吸気通路2と燃焼室1とは吸気弁4に
よって連通制御されるとともに、排気通路3と燃焼室1
とは排気弁5によって連通制御されるようになっている
また、吸気通路2には、上流側から順にエアクリーナ6
、スロットル弁7および電磁式燃料噴射弁(インジェク
タ)8が設けられており、排気通路3には、その上流側
から順に排ガス浄化用の触媒コンバータ(三元触媒)9
および図示しないマフラ(消音器)が設けられている。
なお、インジェクタ8は吸気マニホルド部分に気筒数だ
け設けられている。今、本実施例のエンジンEが直列4
気筒エンジンであるとすると、インジェクタ8は4個設
けられていることになる。
即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射(MPI)方式の
エンジンであるということができる。
また、スロットル弁7はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、・これによりアクセルペダ
ルの踏込み量に応じて開度が変わるようになっているが
、更にアイドルスピードコントロール用モータ(ISC
モータ)10によっても開閉吐動されるようになってお
り、これによりアイドリング時にアクセルペダルを踏ま
なくても、スロットル弁7の開度を変えることができる
ようになっている。
さらに、第4図に示すごとく、各気筒には、その燃焼室
1へ向けて点火プラグ18−1.18−2.18−3.
18−4が設けられている。
ここで、第1.4気筒用の点火プラグ18−1゜18−
4は相互に直列な状態で点火コイル51Aに接続される
とともに、第2,3気筒用の点火プラグ18−2.18
−3は相互に直列な状態で点火コイル51Bに接続され
ている。
そして、各・点火コイル51A、51Bには、パワート
ランジスタ52A、52Bが接続されており、対応する
パワートランジスタ52A、52Bのオフ動作によって
点火コイル51A、51Bに高い電圧が発生して、2組
の点火プラグ群18−1.18−4i18−2.18−
4のいずれががスパーク(点火)するようになっている
。なお。
パワートランジスタ52A、52Bのオン動作によって
対応する点火コイル51A、51Bは充電を開始する。
従って、このエンジンシステムは2点火コイル方式の電
子配電式点火装置を装備していることになる。
このような構成により、スロットル弁7の開度に応じエ
アクリーナ6を通じて吸入された空気が吸気マニホルド
部分でインジェクタ8からの燃料と適宜の空燃比となる
ように混合され、燃焼室1内で点火プラグ18−1.1
8−2.18−3゜18−4を適宜のタイミングで点火
させることにより、燃焼せしめられて、エンジントルク
を発生させたのち、混合気は、排ガスとして排気通路3
へ排出され、触媒コンバータ9で排ガス中のcO9HC
,NOXの3つの有害成分を浄化されてから、マフラで
消音されて大気側へ放出されるようになっている。
さらに、このエンジンEを制御するために1種々のセン
サが設けられている。まず、第3,4図に示すごとく、
吸気道l112側には、そのエアクリーナ配設部分に、
吸入空気量をカルマン渦情報から検出する体積流量計と
してのエアフローセンサ11、吸入空気温度を検出する
吸気温センサ12および大気圧を検出する大気圧センサ
13が設けられており、そのスロットル弁配設部分に、
スロットル弁7の開度を検出するポテンショメータ式の
スロットルセンサ14.アイドリング状態を検出するア
イドルスイッチ15およびISCモータ10の位置を検
出するモータポジションセンサ16゛が設けられている
また、排気通路3側には、触媒コンバータ9の上流側で
燃焼室1に近い部分に、排ガス中の酸素濃度(0,′a
度)を検出する酸素濃度センサ(02センサ)17が設
けられている。ここで、0.センサ17は固体電解質の
酸素濃淡電池の原理を応用したもので、その出力電圧は
理論空燃比付近で急激に変化する特性を持ち、理論空燃
比よりもリーン側の電圧が低く、理論空燃比よりもリッ
チ側の電圧が高い。
さらに、その他のセンサとして、エンジン冷却水温を検
出する水温センサ19が設けられるほかに、クランク角
度を検出するクランク角センサ21(このクランク角セ
ンサ21はエンジン回転数Nを検出するエンジン回転数
センサも兼ねているので、以下、必要に応じ、このクラ
ンク角センサ21をエンジン回転数センサと称すること
がある)および第1気筒(基準気筒)の上死点を検出す
るTDCセンサ22がそれぞれ設けられている。
ところで、上記のセンサ11〜17,19゜21.22
からの検出信号は、電子制御ユニット(ECU)23へ
入力されるようになっている。
なお、ECU23へは、バッテリ24(第4図参照)の
電圧を検出するバッテリセンサ25がらの電圧信号やイ
グニッションスイッチ(キースイッチ)26からの信号
も入力されている。
また、ECU23のハードウェア構成は第4図のように
なるが、このECU23はその主要部としてCPU27
をそなえており、このCPU27へは、吸気温センサ1
2.大気圧センサ13.スロットルセンサ14,02セ
ンサ17.水温センサ19およびバッテリセンサ25か
らの検出信号が入力インタフェイス28およびA/Dコ
ンバータ30を介して入力され、アイドルセンサ15お
よびイグニッションスイッチ26からの検出信号が入力
インタフェイス29を介して入力され、エアフローセン
サ11.クランク角センサ21およびTDCセンサ22
からの検出信号が直接に入力ポートへ入力されるように
なっている。
さらに、CPU27は、パスラインを介して、プログラ
ムデータや固定値データを記憶するROM31.更新し
て順次書き替えられるRAM32およびバッテリ24に
よってバッテリ24が接続されている間はその記憶内容
が保持されることによってバックアップされたバッテリ
バックアップRAM (BURAM)33との間でデー
タの授受を行なうようになっている。
なお、RAM32内データはイグニッションスイッチ2
6をオフすると消えてリセットされるようになっている
また、CPU27からは点火時期制御信号が点火ドライ
バ53を介してパワートランジスタ52A、52Bへ出
力され、更には点火コイル51A。
51Bから4つの点火プラグ18−1.18−2゜18
−3.18−4を順次スパークさせてゆくようになって
いる。
ところで1点火時期制御のための基本ブロック図を更に
詳細に示すと、第2図に示すようになる。
すなわち、この装置は、第2図に示すごとく、2次元の
基本点火時期データ(進角データ)Ooを記憶する点火
時期マツプMP3をもった点火時期設定手段(点火時期
算出手段)58のほかに、水温補正マツプMP5をもっ
た水温補正手段59゜加速時補正マツプMP6をもった
加速時補正手段60、吸気温補正マツプMP7をもった
吸気温補正手段(点火時期補正量設定手段)61.アイ
ドル安定化補正マツプMP8をもったアイドル安定化補
正手段62をそなえて構成されている。
二二で、点火時期マツプMP3では、吸入空気量/エン
ジン回転数、即ち体積効率とエンジン回転数Neとがわ
かれば、マツプ値から基本点火時期θ。が決まるように
なっているが、この場合。
この体積効率の値については、予め大気圧補正が施され
ている。
そして、このように体積効率に予め大気圧補正を施す(
このように大気圧補正を施すことによって、得られた体
積効率をEvpという)には、まず、吸入空気量A、エ
ンジン回転数Ne、大気圧Pを入力し、AX (P/7
60)をA′とおくことにより、吸入空気量Aを1気圧
で正規化し、A’/NeをEvpとおくことが行なわれ
る。このようにして、点火時期マツプMP3の体積効率
に予め大気圧補正が施すことができたが、その後は、こ
のEvpとNeとに基づき基本点火時期データ(進角デ
ータ)θ。を設定し、これらの関係を点火時期マツプM
P3に記憶するのである。
なお、点火時期マツプMP3の体積効率については、予
め大気圧補正を施さなくてもよい。
水温補正マツプMP5は、冷却水温WTと進角量θWT
どの関係を記憶しており、その関係は水温が高いほど、
進角値θWTが小さくなるようになっている。
加速時補正マツプMP6は加速し始めてがらの時間tと
遅角量θACとの関係を記憶しており、その関係は、加
速開始時は大きく遅角させ、その後徐々に遅角量θAC
を小さくしてゆくようになっている。
そして、この加速時補正マツプMP6をもった加速時補
正手段60では、加速判定するための情報としてスロッ
トル開度変化力1用いられている。
つまり、スロットルセンサ14で検出されたスロットル
開度の値θを、スロットル開度変化演算手段71で時間
微分してスロットル開度変化の値(dθ/dt=Δθ)
を算出する。そして、加速判定手段72において、スロ
ットル開度変化の値Δθを基準値α□(α□〉0)と比
較し、Δθが基準値α、よりも大きい(Δθ〉α1)時
に、エンジンが加速状態にあると判定する。
吸気温補正マツプMP7は、吸気温ATと遅角、進角量
OATとの関係を記憶しており、その関係は、吸気温A
Tが低いところと、高いところとで、遅角させ、吸気温
ATが中くらいのところではOとなっている。
アイドル安定化補正マツプMP8としては、例えば比例
制御(P制御)用と微分制御(D制御)用とがあるが、
P制御用は、エンジン回転数Neと点火時期情報θID
Pとの関係を記憶しており、その関係は、エンジン回転
数Neがl5C(アイドルスピードコントロール)目標
エンジン回転数設定手段73で設定されるISO目標エ
ンジン回転数N −e 0よりも高いと、遅角させ、エ
ンジン回転数NeがISCSC目標ニンジン数Neoよ
りも低いと、進角させるようになっている。また、D制
御用は、エンジン回転数変化ΔNeと点火時期情報θI
DDとの関係を記憶していて、その関係は、エンジン回
転が上がっている状態で、遅角させ、エンジン回転が下
がっている状態で、進角させるようになっている。なお
、いずれもハンチング防止のため、不感帯が設けられて
いる。
また、点火時期設定手段58からの点火時期データO6
と水温補正手段59からの水温補正データO’dTは加
算手段63で加算され、加速時補正手段60からの加速
時補正データθACと吸気温補正手段61からの吸気温
データθATは加算手段64で加算され、この加算手段
64からのデータ(OAC+θAT)は、運転状態補正
手段69によって、エンジン運転状態によって適宜の補
正を施されるようになっている。
さらに、運転状態補正手段69からのデータは、加算手
段65によって、加算手段63からのデータ(0゜+θ
VT)に加算されるようになっている。
この加算手段65からのデータは、加算手段66にて、
更にアイドル安定化補正手段62からのアイドル安定化
データ0よりPy θよりDと足し合わせられて、タイ
ミング制御部68へ送られるようになっている。
また、吸気温補正手段61と加算手段64との間には、
スイッチ76が介装されており、このスイッチ76は、
点火時期補正禁止手段としてのスイッチ制御手段75に
よって開閉制御されるよう、になっている。そして、こ
のスイッチ制御手段75は、エンジン運転ゾーン検出手
段74からの検出信号に基づき作動するようになってい
る。
ここで、エンジン運転ゾーン検出手段74は、吸気温補
正手段61からの吸気温補正データθATを用いた点火
時期補正を禁止すべきエンジンの特定運転ゾーン(この
運転ゾーンとしては定常走行ゾーンが考えられる)を検
出するもので、このエンジン運転ゾーン検出手段74に
よって上記の特定運転ゾーンが検出されると、スイッチ
制御手段75からスイッチ開信号が出力されて、スイッ
チ76がオフとなるため、吸気温補正手段61からの吸
気温補正データθATを用いた点火時期補正が禁止され
る。
また、エンジン運転ゾーン検出手段74によって上記の
特定運転ゾーンが検出されずに、非特定ゾーンが検出さ
れると、スイッチ制御手段75からスイッチ閉信号が出
力されて、スイッチ76がオンとなるため、吸気温補正
手段61からの吸気温補正データf)ATを用いた点火
時期補正が実施されるようになっている。
なお、エンジン運転ゾーン検出手段74は、特定運転ゾ
ーンであるか、非特定ゾーンであるかは、2次元マツプ
に基づいて判断する。
また、アイドル安定化補正手段62と加算手段66との
間にも、スイッチ67が介装されており、このスイッチ
67は、アイドルスイッチ15がエンジンアイドル時に
オンになると、閉じ、それ以外で開いている。
さらに、タイミング制御部68は、上記の基本点火時期
データθ。に種々の補正データ(θWT+θAC+  
θAT+  θよりPp  θよりD)を加味したデー
タから点火時期を決定するものである。そして、このタ
イミング制御部68からの信号がパワートランジスタ5
2A、52Bへ出力されるのである。
また1本装置は、上記のような電子配電式点火装置の基
本構成ないしは機能のほかに、クランク角センサ21を
通じて気筒識別情報が検出されない場合にもエンジンE
の始動を可能にするフェールセーフ機能を有している。
即ち、第1図に示すごとく、クランク角センサ21から
気筒識別情報が入力されない場合に点火をσn始すべき
ある気筒を仮定する気筒仮定手段100と、この気筒仮
定手段100によって仮定された気筒から点火を開始さ
せる点火試験手段101とが設けられるとともに、この
点火試験手段101による点火試験によってはエンジン
Eが始動しない場合に気筒仮定手段100による気筒の
仮定を変更させる仮定気筒変更手段102が設けられて
いるのである。
なお、第1図中の103は気筒識別情報とフラング角度
情報とに基づき点火時期を演算する演算手段で、この演
算手段103は、前述の点火時期設定手段(点火時期算
出手段)58.水温補正手段59.加速時補正手段60
.吸気温補正手段61、アイドル安定化補正手段62等
の機能を有している。
次に、クランク角センサ21を通じて気筒識別情報が検
出されない場合にも、エンジンEの始動を可能にするフ
ェールセーフ機能について、第5図を参照しながら説明
する。
まず、ステップa1で、エンジンが2回転回ったかどう
か、すなわちエンジンが1サイクル分回ったかどうかを
判定する。もし、エンジンが2回転回った場合は、ステ
ップa2で、気筒が未確定がどうかが判断される。もし
、気筒識別情報が入力されない場合は、点火のタイミン
グをとる気筒が確定されないため、ステップa2でYE
Sルートをとり、気筒仮定手段100により1点火を開
始すべきある気筒を仮定することが行なわれる(ステッ
プa3)。その後は、ステップa4にて、点火試験手段
101により、気筒仮定手段100によって仮定された
気筒から点火を開始させることが行なわれる。この場合
、冷却水温に応じて決まる回数n(第6図参照)だけ点
火する。この回数nは冷却水温が低いほど多く設定され
る。これは低温であるほど、エンジン始動性が悪いから
である。
そして、この点火試験により、エンジンEが始動すれば
、すなわちエンジンが完爆すれば、ステップa6(エン
ジンチエツク点灯)で、アラームランプ70(第4図参
照)を点灯させて、そのままこの順序で点火をつづける
(ステップa8)。
なお、エンジンが完爆したかどうかは、エンジン回転数
が例えば450ppm (この値はスタータではありえ
ない値)以上になったかどうがで判断される。
しかし、上記のような点火試験手段101による点火試
験によっては、エンジンEが始動しない場合は、ステッ
プa5で、NOルートをとり、仮定気筒変更手段102
によって、気筒仮定手段10oによる気筒の仮定を変更
しくステップa7)、更に点火試験手段101により、
気筒仮定手段100によって再仮定された気筒から点火
を開始させることが行なわれる。
その後は、エンジンEが始動するまで、すなわちステッ
プa5でYESルートをとるまで、仮定気筒変更手段1
02による仮定気筒の変更と1点火試験手段101によ
る点火試験とを繰り返す。
即ち、ステップ84〜a7の処理を繰り返す。
このように、断線等により気筒識別情報が検出されない
場合にも、エンジンEの始動を可能にするフェールセー
フ機能をそなえることにより、エンジンEを始動しよう
とする前に断線した場合でも、エンジンの始動が可能に
なるのである。
なお、第4図に示すとと<、CPU27からは燃料噴射
用制御信号がインジェクタドライバ34を介して出力さ
れるようになっており、これにより4つのインジェクタ
8を順次昧動させてゆくことができるようになっている
また、本装置は、各点火プラグ18−1.18−2.1
8−3.18−4毎に点火コイルを設けた4コイル方式
の電子配電式点火装置についても、同様に適用すること
ができるものである。この場合は、最初に仮定された気
筒でエンジンEが始動する確率は、前述の2コイル方式
の電子配電式点火装置の1/2に比べ1/4と小さくな
るが、ハイテンションコード(点火プラグへのコード)
が短くて済む等の長所がある。
[発明の効果コ 以上詳述したように、本発明のフェールセーフ機能付き
電子配電式点火装置によれば、断線等により気筒識別情
報が検出されない場合にも、エンジンの始動を可能にす
るフェールセーフ機能をそなえることにより、エンジン
を始動しようとする前に断線した場合でも、クランキン
グしていくうちに、エンジンの始動が可能になるという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1〜6図は本発明の一実施例としてのフェールセーフ
機能付き電子配電式点火装置を示すもので、゛第1図は
その要部制御ブロック図、第2図はその制御ブロック図
、第3図は本装置を有するエンジンシステムを示す全体
構成図、第4図は上記エンジンシステムの制御ブロック
図、第5図はその作用を説明するためのフローチャート
、第6図はその作用を説明するためのグラフである。 1−燃焼室、2−吸気通路、3−排気通路、4−吸気弁
、5・・−排気弁、6−エアクリーナ、7−・スロット
ル弁、8・・・・電磁弁(インジェクタ)、9・・−触
媒コンバータ、10・・−ISCモータ、11・・・エ
アフローセンサ(体積流量計)、12・−吸気温センサ
、13・・・大気圧センサ、14・−スロットルセンサ
、15・−アイドルスイッチ、16・・・モータポジシ
ョンセンサ、17・−・酸素濃度センサとしての0□セ
ンサ、18−1〜18−4・−・点火プラグ、19・・
−水温センサ、20・・・・スタータスイッチ、21・
・・クランク角センサ(エンジン回転数センサ)、22
・〜・TDCセンサ、23・・・電子制御ユニット(E
CU)、24・・−バッテリ、25・・・バッテリセン
サ、26−・・イグニッションスイッチ(キースイッチ
)、27・−CPU、28,29・・・入力インタフェ
イス、30−・・A/Dコンバータ、31・・ROM、
32−・RAM、33・・・バッテリバックアップRA
M (BURAM) 、34.−インジェクタドライバ
、51A、51B・・・点火コイル、52A、52B−
点火時期制御用バワートランジスタ、53・・−点火ド
ライバ、58・・・点火時期設定手段(点火時期算出手
段)、59−水温補正手段、60・・・加速時補正手段
、61・−・・吸気温補正手段、62・・−アイドル安
定化補正手段、63〜66・・・−加算手段、67・・
・スイッチ、68・・・タイミング制御部、69・−運
転状態補正手段、70−・・アラームランプ、71・・
・スロットル開度変化演算手段、72・−加速判定手段
、73・・・ISC目標エンジン回転数設定手段、74
・・−エンジン運転ゾーン検出手段、75・・−スイッ
チ制御手段、7ロースイツチ、100−・気筒仮定手段
、101・・−点火試験手段、102・・・仮定気筒変
更手段、103・−演算手段、E−エンジン、M P 
1−・基本駆動時間マツプ、MP2・・・・空燃比マツ
プ、MP3・・・基本点火時期マツプ、MP4−・・閉
角度マツプ、MP5・・・水温補正マツプ、MP6・・
・加速時補正マツプ、M P 7−・・吸気温補正マツ
プ、MP8・−アイドル安定化補正マツプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 気筒識別情報とクランク角度情報とに基づき点火時期を
    演算し、この演算結果に基づき点火時期制御信号を点火
    コイル側へ出力することにより、各気筒の点火プラグを
    順次点火させていく多気筒エンジンの電子配電式点火装
    置において、上記気筒識別情報が入力されない場合に点
    火を開始すべきある気筒を仮定する気筒仮定手段と、こ
    の気筒仮定手段によって仮定された気筒から点火を開始
    させる点火試験手段とが設けられるとともに、上記点火
    試験手段による点火試験によってはエンジンが始動しな
    い場合に上記気筒仮定手段による気筒の仮定を変更させ
    る仮定気筒変更手段が設けられたことを特徴とする、フ
    ェールセーフ機能付き電子配電式点火装置。
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