CN102112723B - 燃气发动机的爆震控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的爆震控制装置（1）具备每一周期判断在燃气发动机（2）的汽缸（3）中是否发生规定强度以上的爆震的爆震判定装置（24）、在爆震判定装置（24）判定为发生规定强度以上的爆震的情况下，在累计变数（CT）上加1，在爆震判定装置（24）判定为没有发生规定强度以上的爆震的情况下，从累计变数（CT）减去1的累计变数运算部（30）、以及在累计变数（CT）为阈值以上的情况下使汽缸（3）的输出降低的主控制装置（20）。

Description

燃气发动机的爆震控制装置
技术领域
本发明涉及使用天然气或都市煤气等气体燃料的燃气发动机的爆震控制装置。
背景技术
近年来，在工厂等场所，提供电力公司供给的系统电力，与用工厂内设置的燃气发动机驱动发电机而发电得到的电力联网使用的电力系统。燃气发动机在稀燃状态下进行燃烧时能量效率良好，适合使用于以一定的负载运行的发电设备。但是燃气发动机在运行时有时候会发生爆震等异常燃烧。爆震是在燃烧行程中未燃烧的混合气体自燃，在火焰传播过来之前发生燃烧的现象，那时候发生的压力波对发动机施加了负载，也有发动机损伤的情况发生。因此有必要适当控制发动机的输出以抑制规定强度以上的爆震发生。
日本特开2007－247569号公报公开了防止发动机发生爆震的爆震控制装置。该装置计算作为评价对象的爆震在设定周期中发生的频度，在该爆震发生频度超过规定的频度时使提供给该汽缸的燃料供给量减少。因此如果采用这种装置，则能够抑制燃气发动机的爆震的发生。
发明内容
但是在上述公报中公开的装置中，经过设定的周期数计算出爆震频度之前爆震发生状况没有反映于燃料供给量的控制中。因此爆震的控制发生延迟，控制响应性不能够说好，不能够说的确避免了爆震。而且即使是爆震连续发生，汽缸温度上升的情况下，在设定周期中的爆震频度超过规定的频度之前不进行减少燃料供给量的控制。因此不能够充分抑制爆震的发生，也会发生发动机热负载变得很大的情况。而且在使某一个汽缸的燃料供给量减少的情况下，为了维持发动机的总体输出，有时候其他汽缸会发生过载的情况。
因此本发明的目的在于，提供控制响应性能良好，能够充分抑制爆震的发生，控制发动机汽缸的热负载使其不过大的控制装置。
本发明的燃气发动机爆震控制装置特征在于，具备能够每一周期判断在燃气发动机的汽缸中是否发生规定强度以上的爆震的爆震判定部、在所述爆震判定部判定为发生规定强度以上的爆震的情况下，在累计变数上加规定的数目，在所述爆震判定部判定为没有发生规定强度以上的爆震的情况下，从所述累计变数减去规定的数目的累计变数运算部、以及在所述累计变数为阈值以上的情况下使所述汽缸的输出降低的控制部。
如果采用上述结构，则在累计变数上累加规定强度以上的爆震的发生次数，在该累计变数在阈值以上的情况下，使汽缸的输出降低，因此即使不等待经过某一周期数，爆震的发生状况也会反映于汽缸输出的控制中。因此在爆震控制中能够实现不发生延迟的控制，提高控制响应性。而且即使是爆震判定部判定为没有发生规定强度以上的爆震的情况下，累计变数也可以不进行复位（Reset），只从累计变数减去规定的数目，因此在爆震集中发生于瞬间的情况下，累计变数为阈值以上，能够迅速抑制爆震的发生。
也可以所述控制部在所述累计变数为所述阈值以上的情况下通过减少对所述汽缸的燃料供给时间使所述汽缸的输出减小。
如果采用上述结构，则提供给燃气发动机的汽缸的混合气体的空气过剩率增加，因此汽缸的输出减小，能够抑制爆震的发生。还可以调节燃料供给压力使汽缸的输出减小。
也可以所述控制部在所述爆震判定部判定的规定强度以上的爆震在设定的周期数中发生的次数在规定的次数以上时，对所述汽缸的点火正时进行延迟。
如果采用上述结构，则即使是累计变数不在阈值以上的状态下大量发生爆震的情况下，通过使点火正时延迟，能够抑制爆震的发生。还有，在通过延迟使输出效率降低的情况下，也可以通过延迟使汽缸的输出减小。
也可以所述燃气发动机具有多个汽缸，所述控制部在所述累计变数为规定的阈值以上的汽缸超过规定的数目的情况下使所述燃气发动机的输出上限值降低。
例如全部汽缸中在多个汽缸同时实施使所述输出减小的控制的情况下，为了使整个发动机实现目标输出，其余的汽缸要增加负载而有可能诱发爆震。但是如果采用上述结构，则在超过规定的数目的多个汽缸同时执行上述使输出减小的控制的情况下，发动机的输出上限值下降，因此能够防止在其余的汽缸诱发爆震，也能够防止这些汽缸过载。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态的燃气发动机的爆震控制装置的结构图；
图2是对图1所示的爆震判定装置进行的燃烧状态判定进行说明的示意图；
图3表示图1所示的主控制装置的有关爆震控制的功能框图；
图4是对图1所示的主控制装置执行的爆震控制进行说明的流程图；
图5是对图1所示的主控制装置执行的爆震控制中的减少燃料喷射时间的控制进行说明的正时图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。
图1是表示本发明的实施形态的燃气发动机2的爆震控制装置1的结构图。如图1所示，燃气发动机2是以天然气或都市煤气等气体燃料为主燃料的往复式多汽缸四冲程发动机，作为发电设备的原动机使用。在图1中，以燃气发动机2的汽缸3中的一个为代表表示，其他未图示的汽缸也可以具有相同的结构。
在汽缸3中插入可往复运动的活塞4，活塞4与作为输出轴的曲轴（未图示）连结。在汽缸3中的活塞4的上方形成主燃烧室5。在主燃烧室5，通过进气门6连接进气道7，同时通过排气门8连接排气道9。在进气道7内设置喷射气体燃料的主燃料气体供给阀10。而且副燃烧室11与主燃烧室5邻接。副燃烧室11借助于隔板12与主燃烧室5区隔，通过形成于隔板12上的连通孔13与主燃烧室5连通。在该副燃烧室11设置喷射气体燃料的副燃料气体供给阀14、以及使混合气体燃烧用的火花塞15。
如果采用这种燃气发动机2，则在进气行程中，从进气道7对主燃烧室5提供包含空气与主燃料气体供给阀10喷射的气体燃料的混合气体，对副燃烧室11提供包含副燃料气体供给阀14喷射的气体燃料的混合气体。在压缩行程中将主燃烧室5与副燃烧室11内的混合气体进行压缩之后，火花塞15在规定的正时动作，副燃烧室11内的混合气体被点火。在副燃烧室11内发生的火焰通过连通孔13传播到主燃烧室5内，主燃烧室5内的混合气体被点火。借助于此，活塞4向下运动（膨胀行程）。然后，在排气行程中，主燃烧室5内的气体通过排气道9向外部排出。还有，连接于排气道9的排气通道16连接于未图示的增压器，在介入该排气通道16的旁通通道17上设置调整进气压力用的排气旁通阀18。
燃气发动机2将所述四冲程作为一个周期工作，在该一个周期中活塞4二次往复，曲轴旋转2周。而且将一周期中活塞4的位置或曲轴的旋转角（曲轴角）作为燃气发动机2的相位角对待。
爆震控制装置1具备CPU及具有存储装置和输入输出接口的主控制装置20（控制部）。存储装置存储下述爆震控制程序，利用CPU执行该程序。
主控制装置20连接于对主燃料气体供给阀10和副燃料气体供给阀14进行驱动的气体阀控制装置21，对该气体阀控制装置21输出指令信号而对各燃料气体供给阀10、14进行驱动控制。而且主控制装置20连接于对火花塞15进行驱动的火花塞驱动器22。主控制装置20对该驱动器22输出指令信号，对火花塞15进行驱动控制，借助于此对混合气体的点火正时进行控制。还有，燃料气体供给阀10、14以及火花塞15的驱动控制对于每一汽缸3独立进行。
爆震控制装置1具备检测燃气发动机2的相位角用的相位角检测装置23，从相位角检测装置23向主控制装置20输出相位角信息。相位角检测装置23也可以由电磁检测头、近接开关、或旋转编码器构成。
爆震控制装置1具备检测爆震的出现的爆震判定装置24（爆震判定部）。该爆震判定装置24上连接相位角检测装置23以及检测汽缸3的内压的缸内压力传感器25。爆震判定装置24根据相位角检测装置23来的相位角信息把握燃气发动机2的周期，根据汽缸3的内压变动在各周期判定汽缸3内的燃烧状态是属于“正常”、“不点火”、“小爆震”、以及“大、中爆震”这4个状态中的哪一个。缸内压力传感器25在各汽缸3中分别设置，爆震判定装置24分别判定各汽缸3的燃烧状态。对主控制装置20输入爆震判定装置24得到的判定结果。
主控制装置20中此外还输入发电机输出、进气压力、进气温度等数据。主控制装置20进行控制，相对于发电机的输出，对排气旁通阀18的开度进行调节以达到规定的进气压力。又，气体阀控制装置21调整得使气体燃料的喷射压力比进气压力大规定值以上，借助于此，作为电磁阀的主燃料气体供给阀10与进气压力的大小无关地进行稳定的开闭动作。
图2是对图1所示的爆震判定装置24进行的燃烧状态判定进行说明的示意图。如图2所示，利用缸内压力传感器25测量缸内压力的波形时，爆震判定装置24使该波形通过滤波器提取出高频成分。提取数据的范围设定为活塞到达上止点后的规定时间（例如20毫秒）。然后将该时间内的高频成分取样多个（N个），计算取样的各成分的压力Pf的平均值。在该平均值为第1阈值以上的情况下，判定为汽缸的燃烧状态是“大、中爆震”状态，在该平均值未满第1阈值而且在第2阈值以上的情况下，判定为汽缸的燃烧状态是“小爆震”状态（还有，第2阈值比第1阈值小）。“小爆震”和“大、中爆震”都表示汽缸3中发生爆震，但是“大、中爆震”表示发生规定强度以上的爆震，“小爆震”表示发生低于规定强度的爆震。
而利用缸内压力传感器25测定缸内压力的波形时，爆震判定装置24比较上止点前后的缸内压力，判断利用该比较得到的压力差△P是否超过阈值。在压力差△P未满阈值的情况下，判断为汽缸的燃烧状态为不点火状态，压力差△P在阈值以上，上述平均值未满第2阈值的情况下，判断为汽缸的燃烧状态为“正常”状态。
图3表示图1所示的主控制装置20的有关爆震控制的功能框图。还有，在图3中，上部表示每一汽缸分别实施的功能，下部表示全部汽缸一起实施的功能。如图3所示，主控制装置20具有累计变数运算部30、阈值存储部31、比较器32、燃料减少控制部33、发生频度判定部34、延迟控制部35、输出限制部37、发动机负载控制部38、以及减燃料汽缸数判定部39。
累计变数运算部30从爆震判定装置24输入“大、中爆震”时在累计变数CT上加1，从爆震判定装置24输入“小爆震”、“正常”或“不点火”时从累计变数CT减1。比较器32将该累计变数CT与阈值存储器31中存储的规定的阈值进行比较，判断累计变数CT是否在阈值以上。在比较器32判断为累计变数CT在阈值以上的情况下，燃料减少控制部33进行使主燃料气体供给阀10（参照图1）的开阀时间、即燃料喷射时间减少的控制。作为阈值存储部31中存储的规定的阈值，可以是3，也可以是2，还可以是其他值。
发生频度判定部34在规定的设定周期数中判断“大、中爆震”是否发生了规定的次数以上。具体地说，例如判断在发动机2的50个周期中是否发生2次以上的“大、中爆震”。延迟控制部35在50个周期中“大、中爆震”发生2次以上的情况下执行使点火正时延迟的控制。还有，如众所周知，一旦点火正时延迟，该汽缸的输出减少，而点火正时提前，则该汽缸的输出增加。
输出限制部37设定燃气发动机2（参照图1）的输出上限值。还有，燃气发动机2的输出就是连接于其上的发电机（未图示）的输出。发动机负载控制部38控制主燃料气体供给阀10的燃料喷射时间，使发电机（未图示）的输出测量值接近通过输出限制部37输入的输出设定值。减燃料汽缸数判定部39计算执行使燃料喷射时间减少的控制的汽缸的数目N，在该数目N超过规定数目的情况下，降低输出限制部37的输出上限值的设定。具体地说，如果将输出限制部37的初始输出上限值记为LD1，则输出上限值LD按照下述公式设定。也就是说，随着同时执行利用燃料减少控制部33进行的控制的汽缸数目N增加，输出上限值逐次减少3％。
（数学公式1）
LD＝｛1－0.03（N－1）｝·LD1
图4是对图1所示的主控制装置20执行的爆震控制进行说明的流程图。图5是对图1所示的主控制装置20执行的爆震控制中的减少燃料喷射时间的控制进行说明的正时图。下面参照图3和图5按照图4说明爆震控制的流程。如图3和图4所示，首先，爆震判定装置24在每一周期判断燃气发动机2的汽缸3内的燃烧状态是“正常”、“不点火”“小爆震”或“大、中爆震”这四种状态中的哪一种（步骤S1）。
接着，在爆震判定装置24的判定结果为“大、中爆震”的情况下（步骤S2），发生频度判定部34判断“大、中爆震”在设定周期数（例如50个周期）内是否发生规定次数（例如2次）以上（步骤S3）。在步骤S3中判断为“是”的情况下，延迟控制部35在设定周期数（例如50个周期）期间执行使点火正时延迟的控制（步骤S4）。在步骤S3判定为“否”的情况下，原封不动进入步骤S5。
接着如图3～5所示，累计变数运算部30在累计变数CT上加1（步骤S5）。还有，累计变数CT的初始值为0。在步骤S2判定为“否”的情况下，累计变数运算部30从累计变数CT中减1（步骤S6）。接着，累计变数运算部30判断累计变数CT是否比0大（步骤S8）。在步骤S8中判定为“否”的情况下，将0代入累计变数CT，然后再返回步骤S1（步骤S7）。
在步骤S8判定为“是”的情况下，比较器32判断累计变数CT是否在规定阈值（例如3）以上（步骤S9）。在步骤S9判断为“否”的情况下，返回步骤S1。在步骤S9判定为“是”的情况下，燃料减少控制部33执行使主燃料气体供给阀10（参照图1）的一周期的燃料喷射时间减少的控制（步骤S10）。还有，在其后的规定时间（例如30秒），如果累计变数CT不在阈值（例如3）以上，则燃料减少控制部33停止减少燃料喷射时间的控制，燃料喷射时间恢复到正常的情况。
接着，如图3和图4所示，减燃料汽缸数判定部39判断全部汽缸中执行减少燃料喷射时间的控制的汽缸数目N是否超过规定值（例如1）（步骤S11）。在步骤S11判定为“否”的情况下，将“0”代入累计变数CT然后返回步骤S1（步骤S7）。在步骤S11判定为“是”的情况下，输出限制部37用上述数学公式1执行使燃气发动机2（参照图1）的输出上限值降低的输出限制控制（步骤S12）。在使输出上限值降低后，将“0”代入累计变数CT（步骤S7），然后返回步骤S1。
如果采用以上说明的结构，则在累计变数CT中累计规定强度以上的爆震的发生次数，在该累计变数CT为阈值以上的情况下，借助于燃料减少控制部33减少燃料喷射时间，因此即使不等待经过设定的周期数目，爆震的发生状况也能够反映在汽缸3的输出控制中。因此能够防止爆震控制发生延迟，能够提高控制响应性能。而且即使在爆震判定装置24判定为没有发生规定强度以上的爆震的情况下，累计变数CT也不复位，只要从累计变数CT中减去规定数目（例如1），因此在爆震集中于瞬间发生的情况下，累计变数CT迅速达到阈值以上，能够充分抑制爆震的发生。
而且在爆震判定装置24判定的规定强度以上的爆震在设定周期数中发生的次数在规定次数（例如2次）以上的情况下，利用延迟控制部35对该汽缸3的点火正时进行延迟，因此即使是累计变数CT不在阈值以上的状态下发生许多爆震的情况下，也能够抑制爆震的发生。
又，燃气发动机2的全部汽缸中，多个汽缸3同时执行减少燃料喷射时间的控制的情况下，为了整个燃气发动机2能够实现目标输出，其余汽缸增加负载有可能引发爆震，而且有可能发生过载。但是在本发明中，在累计变数CT为阈值以上的汽缸3超过规定数目（例如1）的情况下，在输出限制部37降低燃气发动机2的输出上限值LD，因此能够防止在其余的汽缸中诱发爆震，也能够防止过载。
还有，在本实施形态中，对混合气体点火的方式采用利用火花塞15对副燃烧室11内的混合气体进行点火的所谓副燃烧室·火花点火方式，但是也可以采用其他方式。例如也可以采用在燃气发动机中设置喷射高压气体燃料的引导燃料喷射阀，利用引导燃料喷射阀对燃烧室内的压缩的混合气体喷射高压气体燃料，使混合气体点火的所谓引导燃料喷射方式。

Claims (4)

1.一种具有多汽缸的发电用燃气发动机的爆震控制装置，
各汽缸分别配置有每一周期判断在汽缸中是否发生规定强度以上的爆震的爆震判定部；和
在所述爆震判定部判定为发生规定强度以上的爆震的情况下，在累计变数上加规定的数目，在所述爆震判定部判定为没有发生规定强度以上的爆震的情况下，从所述累计变数减去规定的数目的累计变数运算部；以及
所述爆震控制装置还具备设定所述燃气发动机的整体的输出上限值的输出限制部和控制部，
其中所述控制部配置为在所述累计变数为阈值以上的情况下使所述汽缸的输出降低，在所述累计变数为规定的阈值以上的多个汽缸超过规定的数目的情况下使所述输出上限值降低。
2.根据权利要求1所述的燃气发动机的爆震控制装置，其特征在于，
所述控制部在所述累计变数为所述阈值以上的情况下通过减少对所述汽缸的燃料供给时间使所述汽缸的输出降低；
执行使所述汽缸的输出降低的控制后的规定时间，如果所述累计变数不在阈值以上，则停止使所述输出降低的控制。
3.根据权利要求1所述的燃气发动机的爆震控制装置，其特征在于，所述累计变数运算部形成在所述输出上限值降低时使所述累计变数返回至初始值的结构。
4.根据权利要求1所述的燃气发动机的爆震控制装置，其特征在于，还具备配置为控制主燃料气体供给阀的燃料喷射时间使发电机的输出测量值接近通过输出限制部输入的输出设定值的负载控制部。
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4772846B2 (ja) 2008-10-01 2011-09-14 川崎重工業株式会社 ガスエンジンのノッキング制御装置
US8260530B2 (en) * 2010-08-05 2012-09-04 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pre-ignition control
US8095297B2 (en) * 2011-03-24 2012-01-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pre-ignition control
US8838365B2 (en) 2011-03-24 2014-09-16 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pre-ignition control
JP5881971B2 (ja) * 2011-04-22 2016-03-09 川崎重工業株式会社 ガスエンジンの制御装置及び制御方法
EP2733338B1 (en) 2011-07-11 2016-03-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
JP5579787B2 (ja) * 2012-06-19 2014-08-27 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP5951537B2 (ja) 2013-03-19 2016-07-13 三菱重工業株式会社 ガスエンジンの燃焼制御装置
US9399968B2 (en) * 2013-09-05 2016-07-26 Ford Global Technologies, Llc Engine control for a liquid petroleum gas fueled engine
US9404407B2 (en) * 2014-01-23 2016-08-02 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pre-ignition control
EP2907993B1 (en) * 2014-02-13 2019-11-06 Caterpillar Motoren GmbH & Co. KG Method for balancing cylinders of an internal combustion engine
DE102014007009B4 (de) * 2014-05-13 2018-01-18 Mtu Friedrichshafen Gmbh Motorüberwachung mittels zylinderindividueller Drucksensoren vorzüglich bei Magergasmotoren mit gespülter Vorkammer
US9422002B2 (en) * 2014-06-11 2016-08-23 Ford Global Technologies, Llc Fuel cell and battery powered vehicle parking
AT516426B1 (de) * 2014-10-28 2019-08-15 Innio Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zur Regelung eines Dual-Fuel-Motors
EP3034851B1 (de) * 2014-12-15 2019-06-05 Innio Jenbacher GmbH & Co OG Brennkraftmaschine
AT516543B1 (de) 2014-12-19 2021-01-15 Innio Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zum Betreiben einer funkengezündeten Brennkraftmaschine
JP6470572B2 (ja) 2015-01-08 2019-02-13 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 ノッキング制御方法
JP6264325B2 (ja) * 2015-06-05 2018-01-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
AT517206B1 (de) * 2015-06-30 2016-12-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine
US20170082076A1 (en) * 2015-09-17 2017-03-23 Caterpillar Inc. Pressure regulator for fuel supply system
JP6541586B2 (ja) 2016-01-22 2019-07-10 三菱重工業株式会社 ノッキング検出方法、点火時期制御方法および内燃機関の制御システム
JP6049921B1 (ja) * 2016-01-29 2016-12-21 川崎重工業株式会社 ガスエンジンの制御方法およびガスエンジン駆動システム
JP7287075B2 (ja) * 2019-04-10 2023-06-06 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
US11692523B2 (en) * 2019-11-03 2023-07-04 Clarence Huckaby Engine knock control system for carburetor engines
DE102019131277B4 (de) * 2019-11-20 2022-03-17 Man Energy Solutions Se Verfahren zum Betreiben eines Schiffantriebssystems
CN110878718B (zh) * 2019-12-31 2022-04-19 广西玉柴机器股份有限公司 一种天然气发动机的爆震控制方法
US11982246B2 (en) * 2020-11-23 2024-05-14 Transportation Ip Holdings, Llc Methods and systems for engine
CN114810395B (zh) * 2021-06-29 2023-05-26 长城汽车股份有限公司 发动机控制方法、装置及车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5165378A (en) * 1990-08-11 1992-11-24 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ignition timing control system for internal combustion engine
US6328016B1 (en) * 1999-09-20 2001-12-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Knock suppression control apparatus for internal combustion engine
CN200949489Y (zh) * 2006-09-08 2007-09-19 宁波市科技园区金榜汽车电子有限公司 一种燃气发动机闭环控制系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3022307C2 (de) * 1979-06-15 1986-02-20 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung
JPH0833112B2 (ja) * 1987-09-10 1996-03-29 トヨタ自動車株式会社 可変圧縮比内燃機関の制御装置
US5163405A (en) * 1989-06-29 1992-11-17 Orbital Engine Company (Australia) Pty. Ltd. Knock control by reduction of injection period
JP4254605B2 (ja) * 2004-04-27 2009-04-15 日産自動車株式会社 エンジンの点火時期制御装置
JP4600181B2 (ja) * 2005-06-28 2010-12-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
JP4247842B2 (ja) * 2006-03-16 2009-04-02 三井造船株式会社 ガスエンジンのノッキング制御装置
JP4158938B2 (ja) * 2006-06-06 2008-10-01 三菱電機株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
US7546834B1 (en) * 2008-04-29 2009-06-16 Ford Global Technologies, Llc Selectably fueling with natural gas or direct injection ethanol
JP4583477B2 (ja) * 2008-05-14 2010-11-17 三菱電機株式会社 内燃機関の制御装置
JP4772846B2 (ja) * 2008-10-01 2011-09-14 川崎重工業株式会社 ガスエンジンのノッキング制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5165378A (en) * 1990-08-11 1992-11-24 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ignition timing control system for internal combustion engine
US6328016B1 (en) * 1999-09-20 2001-12-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Knock suppression control apparatus for internal combustion engine
CN200949489Y (zh) * 2006-09-08 2007-09-19 宁波市科技园区金榜汽车电子有限公司 一种燃气发动机闭环控制系统

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Publication number Publication date
JP4684327B2 (ja) 2011-05-18
EP2330284A1 (en) 2011-06-08
US9140229B2 (en) 2015-09-22
KR20110030614A (ko) 2011-03-23
WO2010038355A1 (ja) 2010-04-08
KR101235526B1 (ko) 2013-02-21
EP2330284B1 (en) 2019-01-16
JP2010084739A (ja) 2010-04-15
US20110224889A1 (en) 2011-09-15
CN102112723A (zh) 2011-06-29
EP2330284A4 (en) 2016-08-31

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