JPS63266170A - 内燃エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

内燃エンジンの点火時期制御装置

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JPS63266170A
JPS63266170A JP13866785A JP13866785A JPS63266170A JP S63266170 A JPS63266170 A JP S63266170A JP 13866785 A JP13866785 A JP 13866785A JP 13866785 A JP13866785 A JP 13866785A JP S63266170 A JPS63266170 A JP S63266170A
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ignition
engine
ignition angle
signal
reference position
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JP13866785A
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Makoto Kawai
誠 川合
Haruhiko Yoshikawa
晴彦 吉川
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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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】 炎五ユI 本発明は、内燃エンジンの点火時期制御装置に関する。
丘1ffL語 内燃エンジンのシリンダヘッド等の燃焼室を構成する部
材に燃焼室に連通1“る貫通孔を穿ら、これに圧電素子
等を用いた圧ノコセン1すを挿入した構成としてシリン
ダ内圧変化をいわゆる指圧信号として1りることが出来
る。また、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間の
結合部分に圧力ゲージを介装して指圧信号を得る方式も
考えられる。
内燃エンジンの運転状態のにお1ノるエンジンシリンダ
内圧変化は第1図に曲線へに示す如くなっていることが
分る。点火角θTGにて点火系を!−リガすると点火遅
れθdをもって混合気に点火され、シリンダ内圧はその
後急上胃して最大圧力ピークP(以下指圧ピークと称す
る)を経て降下する過程をたどる。
ところで指圧ピークのクランク角度位置は、エンジンが
最大出力を発揮する状態と関係することが知られており
、この最大出力を与えることができる指圧ピークのクラ
ンク角度位置は、図示のように上死点後(以下ATDC
という)12°〜13°にあることが実験的に確かめら
れた。よって、このATDCI 2°〜13°の理想の
クランク角度位置とする。したがって、指圧ピークがA
TDC12°〜13°の理想のクランク角度位置となる
ように、点火時期θIGを定めるようにするのが望まし
い。
ところが、点火時期θIGを一定にしても指圧ピークは
、エンジン運転状態によって刻々変化するものであり、
指圧ピークを最適位置に保持する点火時期制御装置が望
まれる。
そこで、シリンダ内圧を表わす指圧信号を得てこのピー
ク値のクランク角上での位置を指圧ピーク位置データと
してエンジン号イクル毎に検知してこれにより次回エン
ジンサイクルのための点火角を設定するフィードバック
点火時期制御系を構成することが考えられる。
ところが、クランキング後必ずエンジンがスタートして
安全なエンジン作動が継続するとは限らず、再クラン4
:ングすることも良くある。最初のクランキング期間中
にフィードバック点火11:¥期制罪系に用いられるマ
イクロブロゼッザに−fJIiL!憶された指圧ピーク
−データと再クランキング期間中に生ずる指圧ピーク位
置データとの間には連続性がないにも拘らず、マイクロ
ブロセッリにおいては識別出来ず、エンジン再スタート
時にJ3Lノる点火時期制御が必ずしも適確に行なわれ
ない可能性があった。
発明の概要 そこで、本発明の目的は、エンジン再スタート直後にお
いても適確な点火時期制御をなすことの出来る指圧ピー
ク−データに基づく点火時期制御装置を提供することで
ある。
本発明による点火時期制wJ装置においては、エンジン
回転角爪位置が基準角度位置に達する亀にL(準位置信
号を生成し、該基準位置信号が所定11.1問以−F得
られない場合に設定点火角を初期値にリセットすると共
に指圧ピーク位置データも一旦全てキャンセルするよう
にしている。
尖」[倒 第2図は、本発明による点火時期制御装置を示しており
、この装δにおいては、内燃エンジン(図示せず)の燃
焼室を形成するシリンダヘッド等の部材にn通孔を穿ち
これに圧電素子等の圧カセンザをその検出ヘッドが燃焼
室内に露出するが如く密着挿通せしめるなどして得られ
る指圧信り発生回路1が含まれている。クロック発生回
路2は、所定周期の又はエンジン回転に同期したクロッ
クパルスを生ずる。エンジン回転に同期したクロックパ
ルスを得る手段としてはクランクシャフトの回転に応動
して回転する円盤であって、等間隔にて多数のスリット
を有するスリブ1〜円盤にフォトカブラを組み合せてフ
ォトカブラの出力信号によってクロックパルスを得る手
段が公知である。
基準位置発生回路3は、クランク角度位置すなわらエン
ジン回転角度位置が基準位置に達したことを示11基準
位置信号例えばTDC(TopDead  Cente
r)パルスを発生する。このTDCパルスはクロック発
生回路2に用いたスリット円盤にTDCパルス用スリス
リットに設置ノかつ■DCパルス生成用フォトカプラを
設りることにより得ることが出来る。ピークホールド回
路4は基準位置信りによってクリアされた後指1モ信号
に最大値を保持し比較回路5は該最大値を指圧信号自信
が下回ったとき指圧信号を発する。クランク角度位置計
測用のカウンタ6はクロックパルスを力ラン1−シかつ
基準位置信号によりクリアされており、カウンタ6のカ
ウント値は例えば8ピツトデータでありクランク角の現
在値を示している。ラッチ回路10は比較回路5からの
ピーク検出信号がそのゲート端子qに供給される毎にカ
ウンタ6のカウント値をラッチするようになっているー
・方、デコーダ11は、カウンタ6のカウント値が例え
ば63になったとき読取指令信号を点火角設定回路8に
供給する。カラン1−値63は、指圧ピーク値が生ずる
と予測されるクランク角より大きいクランク角に対応し
てJ3す、排気弁のパルプシーテイングノイズが指圧信
号に混入しても影響を受けないような読み取りタイミン
グを得ている。点火角設定回路8は、これに応じてラッ
チ回路10の内容を読み取、ってこのラッチ内容をクラ
ンク角度上のピーク位I+11θpxと判断する。なお
、デ:1−ダ11からの味取指令信号によってゲートを
聞くグー1−回路を経てラッチ内容を点火角設定回路8
に供給する構成も考えられる。点火角設定回路8は、マ
イクロプロセッサ等によって構成され、供給されるピー
ク位置情報(データ)Opxを元にして後述するプログ
ラムに従って、所望の点火角θ+cデータを点火指令回
路9に供給する。点火指令回路9は、基準位置信号を基
準どしてり[1ツクパルスをカラン1〜してクランク角
度現在1fi Oi2を知り、この現在値θt2と入力
θIGとが一致したとき点火スイッチSWの開成をなし
、これにより点火]・ランスTの1次コイルに点火電流
が流れて点火プラグ(図示せず)にて点火がなされる。
なお、点火角設定回路8と点火指令回路つとによって点
火指令手段が形成される。また、点火角設定回路8はエ
ンジンパラメータセンサ12からの諸エンジンパラメー
タすなわちエンジン回転数Ne1吸入負圧Paスロツト
ル間麿θth等を塁にして動作するモードも備え得る。
第3図(A)〜(F)は上記実施例回路の動作を説明す
る信号波形図である。すなわち、基準位置信号及びクロ
ックパルスは各々第3図(A)、(B)において示され
るが如くである。指圧信号は第3図(C)の実線で示さ
れるが如く変化し、従って、ピークホールド回路4の出
力は第4図(C)の点線で示されるが如くである。比較
回路5は、指圧信号の極大点毎に第3図(D)の如きピ
ーク検出パルス信号を発する。第3図(E)はカウンタ
のカウント値の変化の様子を数字にて示している。
第3図(F)はラッチ回路10のラッチ内容の変化の様
子を数字にC示している。第4図(G)はデコーダ11
の出力変化を示し、この場合、高レベルが読取指令信号
である。
第4図は第1図に示した装置の点火角設定回路8の点火
制御に関するプログラム例を示している。
すなわち、点火角設定回路8は、点火制御ll動作をな
すに当って、まず、点火角θTGを初期値θIaOに設
定しておいてデコーダ11からのの読取指令信号を持ち
、読取指令信号を受けるとラッチ回路10のラッチ内容
をピーク位置情報Oρ×として取り込むのである(ステ
ップS+ 、32 )。
次いでこのピーク位置情報θpxが上死点角度01OC
と例えば12″の角度αとの和より大なるか小なるかを
判断しくステップS3)、大なれば点火角01Gを八〇
だけ進角uしめ(ステップS4)また、小なれば点火角
θICを△0だり遅角uしめる(ステップSs)。以上
のスター1−からエンドまでのステップS+ないしS5
の1サイクルの動作が、クロックパルスに応じて順次実
行されかつ該(ナイクル?)J+¥が繰り返されるので
ある。この点については以下のプログラムも同様である
第5図は点火指令回路9をマイクロプロはツサによって
形成した場合の動作プログラム例を示している。すなわ
ら、点火指令回路9は基準装置信号を検知すると(ステ
ップSo)、内蔵レジスタのクランク角現在値θi7を
θTDC(若しくは所定値)にセラ1−する(ステップ
512)。次いで、点火角設定回路8からの点火角デー
タθIGを取り込んで(スアーツブ12)これをクラン
ク角現在値θどλと比較しoi2−DIGの条件が成立
したとき直ちに点火指令を発して(ステップ814,5
15)、点火スイッチSWを開成「しめる。一方、θを
牙≠θIGの場合Ot、2に単位クランク角δθを加え
て次のプロゲラl−サイクルに備える(ステップ816
)。ステップS 14においては、019−DIGか否
かの判断ではなく、01gとDIGどの差がδθより小
なるか否かの判断とすることも占えられる。
」−2例においては、ピーク位置データθρ×が丁ンジ
ン11イクル毎に得られ、各サイクルにおける/7px
によって次の1ナイクルのための点火角が決定される訳
である。
第6図は、本発明による点火時期制御装置にJ3()る
点火角設定回路8の動作プログラム例を示している。こ
のプログラムにおいては、デコーダ11からの読取指令
信号の存在時に指圧ピークデータθP×を読み取って(
ステップS+、5za)、θρ×と(07oc−1−α
)どの大小を知って進角若しくは8角せしめる(ステッ
プS3 a 、 S4 a 。
55a)j;%水内な流れは第4図のフローチ17−1
〜にて示したプログラムと変らない。
しかし乍ら、本例においては、θρ×を時系列的に生起
するデータ群として把え、N回目のエンジンサイクルに
おいて1qられる指圧ピーク位置データをOpx (N
)と表わすことにしている(ステップ52a)。
ところで、エンジン失火の場合は、シリンダ内の燃焼が
発生せず、指圧ピーク位置G、U Or o cの近傍
に生ずる。また、エンジン失火のlLじたサイクルにお
ける指圧ピーク位置データは正常燃焼によるものではな
いので次のサイクルの指圧ピーク位置制御の基礎とする
ことは適当でない。よって、まず、0ρ×(N)とθT
DCを比較してその差が△θを越えた場合のみθρ×(
N)の演けに移る(ステップS?o、2+)。この演算
ステップS2+においては 0px  (N)  −Σωn Opx(N−n)なる
数式によって過去のエンジンサイクル(N−1)、(N
−2>、・・・・・・(N−n )回目のエンジンサイ
クルにJ3ける指圧ピーク位置データ値によって今回デ
ータ値を補正してフィードバック系の安定性を増してい
るのである。
上記数式のωnの具体例として、ω0=ω1=ω2;ω
3#ω4=115.ω5−ω6=・・・=ωn=Qとし
て、過去4回のデータと今回データとの平均値を今回デ
ータとすることも考えられる。
平均の方式はこれに限定されず、適当な回数のデータの
平均を取るのである。また、ωn = (1/L、)’
  (L>1、n>6)とすることも考エラレる。
こうして1qられたOpx (N>と(θTC)C+α
)との大小によって進角及びd角制御をなすのであるが
(ステップ34a、5sa)、進角■△θ1と遅角量△
θ2とを必ずしも等しい値とじず、フィードバック系の
特性に応じてΔ0(>Δ0゜あるいはΔθ1くΔθ2と
することが出来る。また・△θI、Δ02はOpx(N
)と(oroc+2)との差の関数とすること6出来る
一方、Opx (N)と0TDCとの差がΔ0以下のと
きはに+<K+mである限りに1をに+41 +!:L
/T (ステラ7S22.823 ) n角制御II(
ステップ5sa)をなし、失火が連続して生じてに1≧
に+mとなれば点火時期を再設定すべく初期化する(ス
テップ524)。なお、1θP×−θ丁D(1>Δθの
ときはに+を0として次のステップに入る(ステップ5
25)。なお、破線す1にて示す如く、エンジン失火の
際匠角制御をせずにそのまま次のプログラムサイクルに
入るJ:うにしても良い。これは、4サイクルエンジン
にこの点火時IJ制御装置を用いた場合に排気行程デー
タを無視するようにするのにもよい。こうす゛れば排気
工程判別ヒンリーが不要となる。
第7図1.1、点火角設定回路8の更に別の動作ブDグ
ラ6例を示している。すなわち、このプログラムにおい
ては/7Px (N)の制御目(票(直OP×iを(θ
T D CI−α)の単一の角度にぜず八〇PXi±β
(×)として制御[]標領域としている(ステップ53
0)。こうすることにより、フィードバック系全体の安
定性を向上「しめている。なお、β(×)の×はエンジ
ン回転数Ne1ス[lットル聞度OT H%エンジン吸
入負圧PRのいずれ/)11とすることが出来る。また
、これらのエンジンパラメータの組み合けを変数として
βの値を変えることも考えられる。その他の点は第6図
のプログラムと同様である。なお、β(X)を定数βと
することも出来る。
第8図は、点火角設定回路8の別の動作プログラム例を
示している。すなわち、このプログラムに、υいてはO
px(N’)の制御目標値θpxiを固定せずOpx 
(N)の平均値θρx (N>  (=n+へ 1/△・Σθρx(N))とθpxiとの差を元N=n の0Pxiに加味して(20pxi−Opx (N))
を新たなθpxiとしている(ステップ531)。・そ
の他の部分は、第7図のフローチャー1〜にて示したプ
ログラム例と同様である。
第9図は点火角設定回路8の別のf)+作プログラムを
示している。すなわち、このプログラム例においては、
θρ×(N)の制御目標値θpxiを単一の角度にU゛
ずθpxi±β(×)の目標領域にOpx (N)を収
めるようにフィードバック制m−する点等については第
7図のプログラムと同様である。しかし乍ら、本プログ
ラムにおいてはDIGの補正量をOpx(N)のθ[・
×iからの偏位量〔Opx (N)−17pxi )を
変数とする奇数次関数値F(Opx (N>−〇pxi
 )としている。この奇数次関数F (Z)は例えば、
7.。
z’ 、zs等の一般式(7−γ) にて表わされる単
一変曲点を有する奇数次関数である。、11に、n≧3
とするとOpx(N)の目標値θI)×1からの偏位置
の増加に従ってフィードバック星が増すことになり、素
甲いフィードバック制御が期待出来る。一方、フィード
バックQが大きくなり過ぎるとフィードバック系がハン
チング状態になる恐れもある故、最大フィードバックm
を制限している。以上の動作を第8図のプローチ1!−
トのステップSη、833,334によって遂行するの
Cある。
また、この場合、失火が生じたら所定角度Δθだけ遅角
せしめるステップSsaは残し、かつこれを省略するこ
ともあることを破線92にて示している。
第10図は、点火角設定回路8の更に別の動作プログラ
ム例を示しでいる。すなわち、本プログラムにおいては
、まず、諸エンジンパラメータのうちエンジン回転数の
Ne、スロツl−ル開度θth、吸入負圧PBを所定基
準値Nr、θr、prと各々比較して、これら基準値を
超えない範囲においては、点火角OIGを固定点火角θ
+crに固定するくステップ340.841,842,
543)。基準点火角θ+crはエンジン回転数等のエ
ンジンパラメータによって変動往しめるか該エンジンパ
ラメータによるマツプ値から選択することも考えられる
。また、No、θth、 Psのいずれかが基準値Nr
、θr、Prを各々超えた場合フィードバック制御動作
に入るようになっている。このように、エンジンパラメ
ータに応じてフィードバック制御によるθIG決定と固
定θICとの切換えをなす理由について説明すれば、ま
ず、エンジン回転数が低いときはシリンダ内でのfg、
発による指圧ビークよりも空気圧縮による上死点近傍で
の指圧ピークの方が大きく表われるためである。この場
合の指圧変化を第11図の一点鎖線で丞している。
また、スロットル開度が小又は吸入負圧が大であるとい
うことは低負荷あるいは極低スロワ1間度聞度状態であ
ることを示しており、かかる場合の指圧変化を第11図
の実線カーブにて示す。この場合も最大指圧ピーク位置
がTDC″ii傍にあり、】;、(大角をフィードバッ
ク制御するには適当でないのである。なお、第11図の
点線カーブは通常運転下における指圧変化の様子を示し
ている9なJj、ステップS41とS々はいずれかを省
略することも出来る。
エンジン運転状態が低エンジン回転状態、極低スロワ1
−ル開度、軽負荷状態のいずれでもなく通常の運転状態
であることを判定すると、指圧ピーク位置θpx(N)
の読み取りに入っても良い。
しかし、このプログラムにおいては、前回サイクルでの
設定点火角Ora<N−1)と前々回サイクルでの設定
点火角0!c、 (N−2)との差Δθ+c(N−1>
を演咋しておく(ステップ544)。
次に読取指令信号の存在を検知すると指圧ピークデータ
θpx(N)を取り込むのである(ステップS1.52
a)。この後で、ステップ844の内容を実行するよう
にしても良い。
次いで、今回θrx(N)と前回θpx(N−1)との
差Δθpx(N)を演算しくステップ545)、既に得
ているΔθ+c(N−1)に対する八〇px(N>の比
K(N)を得る(ステップ546)、次いで、ステップ
820,821,322,823゜824、S25,8
38 )にライて第6図と同様に実行する。
ぞうして、Opx(N>の目標値との比較結果に応じて
前回OIc、<N−1)を進角若しくは遅角させるに当
って、KDI)・Δθ1若しくはK(N)・Δθ2だけ
前回OIa (N−1)を減少若しくは増加させるので
ある(ステップ847,548)。
これは、今回ピーク位置θPX(N)は前回の設定点火
角OIa (N−1)にJ:るものであり、前回ピーク
位置Opx (N−1>は前々回設定点火角θ+c(N
−2>に対応することから、01c(N−2)からD■
c、(N−1)への変化分Δe■a (N−1)による
Opx (N−1)からθρ×(N)への変化分Δθp
x(N)への影響の度合をK(N)によって表わしてこ
れを次回エンジンサイクルの点火のための今回設定点火
角θIa (N)の進角若しくは遅角制御に反映させる
訳である。
第12図は、クロック発生回路2として水晶発振器等の
発振器を用いてエンジン回転数に無関係な一定周波数の
クロックパルス信号を発生する。Lうにした場合に点火
角設定回路8に用いて有用なサブルーチンプログラムで
ある。
このサブルーチンプログラムを含む点火角設定回路8は
TDCパルス等の基準位置信号が存在するや否やを判別
して(ステップ550)、存在しない場合は基準位置信
号の不存在閘門が(K2 ra xクロック周期)を超
えたかどうかを判定しくステップ551)、越えていな
ければ定数に2に1を加算して終了する(ステップ55
2)。基準信号不存在期間が(K2 m xクロック周
期)と越えると設定点火角etcを初期値01 Goに
戻し、K2をゼロとし、このときの0ρ×データを無視
するキャンセルフラーグをこのθρ×データに付加する
(ステップ553)。なお、基準位置信号の存在を検知
するとに2をU口とする(ステップ554)。
これは、所定時間以上基準位置信号が得られないとエン
ジン停止と判断して次のエンジン始動に備えるためであ
る。
11亘1課 以上のことから明らかな如く、本発明による点火時期制
御装置においては、エンジン再スター1−の際設定点火
角を初期値にリセツl−L、−目記憶した指圧ピーク位
置データも全てキャンセルすることとしてい・るので、
エンジン再スター]一時においても適確な点火時期制御
をなすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、エンジンシリンダの内圧変化を例示するグラ
フ、第2図は、本発明の実施例を示す回路図、第3図は
第2図装置の動作を示す信号波形図、第4図及び第5図
は第2図の装置のマイクロプロセラ1すによって構成さ
れる部分の動作プログラムを示すフローチャー1・第6
図ないし第10図及び第12図は第2図の点火角設定回
路の動作モードプログラムを示す70−チ*y −1−
1第11図は指圧変化カーブが運転状態に依存すること
を示すグラフである。 主要部分の符号の説明 8・・・・・・点火角設定回路 9・・・・・・点火指令回路 10・・・・・・ラッチ回路 11・・・・・・デコーダ SW・・・・・・点火スイッチ ■・・・・・・点火hランス 出願人   本田技研工業株式会社 代理人   弁理士  藤村元彦 第4図 ↓ エンド スタート 第11図 第12図 エンド 手続ネ市正書(自派) 昭和60年12月24日 1、事件の表示 昭和60年特許願第138667号 2、発明の名称 内燃エンジンの点火時期制御装置 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所   東京都港区南青山二丁目1番1号名 称 
  (532)  本田技研工業株式会社4、代理人 
〒104 5、補正命令の日付   自発 8、補正の内容 (■)  [特許請求の範囲一1の欄 別紙の通り (■)  「発明の詳細な説明」の欄 (1) 明細書第8頁第14行、「開成」を「開放」と
訂正し、第15行、11次」を「2次」と訂正する。 (2) 同第16頁第16行、rZsJをrZ  Jと
訂正する。 翼 (3) 同第21竹第13行、[フラーグJを1フラツ
グ」と訂正づ−る (I[[)  第2図を添付図面の如< ifJ正する
。 〔別紙〕 「2、特許請求の範囲

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内燃エンジンのエンジン回転角度位置が基準角度位置に
    達する毎に基準位置信号を発する基準位置信号発生手段
    と、エンジンシリンダ内圧を表わす指圧信号を発生する
    指圧信号発生手段と、1の基準位置パルス発生から次の
    基準位置パルスまでの指圧信号の最大ピーク位置を表わ
    す指圧ピーク位置データ信号を順次発生するピーク位置
    検出手段と、前記指圧ピーク位置データ信号に基づいて
    点火角を順次設定する点火角設定手段と前記点火角設定
    手段による設定点火角にてエンジン点火を指令する点火
    指令手段とからなる内燃エンジンの点火時期制御装置で
    あって、前記点火時期設定手段は、前記基準位置パルス
    の発生から次の基準位置パルスまでの時間が所定時間を
    越えると点火角を初期点火角になす初期化手段を含むこ
    とを特徴とする内燃エンジンの点火時期制御装置。
JP13866785A 1985-06-25 1985-06-25 内燃エンジンの点火時期制御装置 Pending JPS63266170A (ja)

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