JP3335628B2 - 内燃機関のノッキング検出装置 - Google Patents
内燃機関のノッキング検出装置Info
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- JP3335628B2 JP3335628B2 JP51283893A JP51283893A JP3335628B2 JP 3335628 B2 JP3335628 B2 JP 3335628B2 JP 51283893 A JP51283893 A JP 51283893A JP 51283893 A JP51283893 A JP 51283893A JP 3335628 B2 JP3335628 B2 JP 3335628B2
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- knocking
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- internal combustion
- combustion engine
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/22—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines
- G01L23/221—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines
- G01L23/225—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid for detecting or indicating knocks in internal-combustion engines; Units comprising pressure-sensitive members combined with ignitors for firing internal-combustion engines for detecting or indicating knocks in internal combustion engines circuit arrangements therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明は、主請求範囲の上位概念に示されているノッ
キング検出装置に関する。
キング検出装置に関する。
内燃機関におけるノッキング燃焼を検出する装置は通
常はフィルタを有しており、このフィルタにノッキング
センサの出力信号が導びかれ、この信号から、ノッキン
グ燃焼を特徴づける周波数成分が取り出される。次にこ
の周波数成分から後置接続の比較装置において、ノッキ
ングを特徴づける信号成分が、信号スペクトル全体から
求められた背景信号よりも、またはノッキングを特徴づ
ける成分のない信号スペクトルから求められた背景信号
よりも高い時に、ノッキングが検出される。
常はフィルタを有しており、このフィルタにノッキング
センサの出力信号が導びかれ、この信号から、ノッキン
グ燃焼を特徴づける周波数成分が取り出される。次にこ
の周波数成分から後置接続の比較装置において、ノッキ
ングを特徴づける信号成分が、信号スペクトル全体から
求められた背景信号よりも、またはノッキングを特徴づ
ける成分のない信号スペクトルから求められた背景信号
よりも高い時に、ノッキングが検出される。
前述の方法を含むノッキング検出装置または方法は、
ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3342466号に示さ
れている。ノッキング検出の信頼性を向上させる目的で
この公知の装置またはこの方法の場合は、ノッキングセ
ンサの出力信号が濾波の前に付加的に可調整の増幅器に
おいて、信号の高さが回転数に依存せずにほぼ一定に維
持される様に、増幅される。さらにフィルタがディジタ
ルフィルタとして構成されており、このディジタルフィ
ルタの伝達関数はフィルタ係数Ｋの制御により回転数ま
たは負荷に依存して選定できる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3342466号に示さ
れている。ノッキング検出の信頼性を向上させる目的で
この公知の装置またはこの方法の場合は、ノッキングセ
ンサの出力信号が濾波の前に付加的に可調整の増幅器に
おいて、信号の高さが回転数に依存せずにほぼ一定に維
持される様に、増幅される。さらにフィルタがディジタ
ルフィルタとして構成されており、このディジタルフィ
ルタの伝達関数はフィルタ係数Ｋの制御により回転数ま
たは負荷に依存して選定できる。
しかしこの公知の装置または方法は、発生することの
ある周波数ドリフトが考慮されず、そのため確実なノッ
キング検出が困難である欠点を有する。
ある周波数ドリフトが考慮されず、そのため確実なノッ
キング検出が困難である欠点を有する。
発明の効果 これに対して、本発明の内燃機関のノッキング検出装
置は作動パラメータがクランク軸角度であり、中心周波
数は上死点後のノッキング信号においてクランク軸角度
が増大するにつれて発生する周波数変化が考慮されるよ
うに制御されることを特徴とする。本発明では、フィル
タ手段の可制御の中心周波数により、フィルタ手段を発
生したノッキング信号の周波数ドリフトへ適合化できる
利点を有する。こうした中心周波数の追従制御によりS/
N比が改善され、著しく有利なノッキング検出が保証さ
れる。
置は作動パラメータがクランク軸角度であり、中心周波
数は上死点後のノッキング信号においてクランク軸角度
が増大するにつれて発生する周波数変化が考慮されるよ
うに制御されることを特徴とする。本発明では、フィル
タ手段の可制御の中心周波数により、フィルタ手段を発
生したノッキング信号の周波数ドリフトへ適合化できる
利点を有する。こうした中心周波数の追従制御によりS/
N比が改善され、著しく有利なノッキング検出が保証さ
れる。
唯１つのフィルタではなく多数のフィルタを並列接続
してこれらのフィルタの各々の中心周波数を追従制御す
ると、別の利点が得られる。個々のフィルタの中心周波
数を、エンジン作動パラメータに依存して例えば瞬時の
クランク軸角度位置、負荷、燃焼室圧力または回転数に
依存して追従制御することにより、ノッキング検出の信
頼性の一層の向上が可能となる。中心周波数の追従制御
は、フィルタの共振周波数を制御するマイクロコンピュ
ータを用いて有利に行なわれる。準備処理されたノッキ
ングセンサの出力信号の周波数および／または位相の変
化を連続的に求めて、 ノッキング検出の目的で周波数の変化を評価すること
により、有利にS/N比を背景ノイズよりも高められる。
してこれらのフィルタの各々の中心周波数を追従制御す
ると、別の利点が得られる。個々のフィルタの中心周波
数を、エンジン作動パラメータに依存して例えば瞬時の
クランク軸角度位置、負荷、燃焼室圧力または回転数に
依存して追従制御することにより、ノッキング検出の信
頼性の一層の向上が可能となる。中心周波数の追従制御
は、フィルタの共振周波数を制御するマイクロコンピュ
ータを用いて有利に行なわれる。準備処理されたノッキ
ングセンサの出力信号の周波数および／または位相の変
化を連続的に求めて、 ノッキング検出の目的で周波数の変化を評価すること
により、有利にS/N比を背景ノイズよりも高められる。
従属形式の請求の範囲に示された構成により、本発明
の装置の有利な拡張および改善が可能となる。
の装置の有利な拡張および改善が可能となる。
図面 第１図に、ドイツ連邦共和国特許出願公開公報第3342
466号公報に記載の様なノッキング検出装置が示されて
いる。第２図〜第４図は本発明の３つの実施例を示す。
466号公報に記載の様なノッキング検出装置が示されて
いる。第２図〜第４図は本発明の３つの実施例を示す。
説明 第１図に示されているノッキング検出装置の場合、出
力信号S1を供給するノッキングセンサ10が例えば物体音
響センサが、増幅器11,フィルタ13,整流器および積分器
14を介して、計算装置17の例えばマイクロコンピュータ
のアナログ／ディジタル変換器16と接続されている。
力信号S1を供給するノッキングセンサ10が例えば物体音
響センサが、増幅器11,フィルタ13,整流器および積分器
14を介して、計算装置17の例えばマイクロコンピュータ
のアナログ／ディジタル変換器16と接続されている。
増幅器11の増幅度は制御または調整可能である。この
場合、入力側12を介して、例えば計算装置17から供給さ
れる相応の信号S2が導びかれる。
場合、入力側12を介して、例えば計算装置17から供給さ
れる相応の信号S2が導びかれる。
フィルタ13は次のように設定される固定の中心周波数
fmを有する。即ちこの中心周波数は、ノッキングに起因
する信号成分は通過させるが、他の周波数を有する信号
成分は濾波除去される。
fmを有する。即ちこの中心周波数は、ノッキングに起因
する信号成分は通過させるが、他の周波数を有する信号
成分は濾波除去される。
整流器と積分器14はフィルタ13から供給された信号S3
を測定窓の間中だけ使用し、これから電圧S4を形成す
る。この電圧は計算装置17においてA/D変換後の背景信
号と比較される。ノッキングは、この比較が所定の条件
を充足する時に検出される。
を測定窓の間中だけ使用し、これから電圧S4を形成す
る。この電圧は計算装置17においてA/D変換後の背景信
号と比較される。ノッキングは、この比較が所定の条件
を充足する時に検出される。
測定窓の持続時間ならびにその位置をクランク軸の位
置に関連づけて設定する信号S5は、入力側15へ導びかれ
る。この信号S5は計算装置17においてクランク軸の位置
に依存して形成される。
置に関連づけて設定する信号S5は、入力側15へ導びかれ
る。この信号S5は計算装置17においてクランク軸の位置
に依存して形成される。
ノッキングに起因する信号の周波数は内燃機関の所定
のパラメータに依存して偏移することが、示された。例
えば上死点OTの後に現われるノッキング信号の周波数
は、クランク軸角度の増加につれて減少する。ノッキン
グセンサの物体音響信号の記録の際に、ピストン運動と
相関される周波数ドリフトが観察された。この事実が本
発明により利用される。
のパラメータに依存して偏移することが、示された。例
えば上死点OTの後に現われるノッキング信号の周波数
は、クランク軸角度の増加につれて減少する。ノッキン
グセンサの物体音響信号の記録の際に、ピストン運動と
相関される周波数ドリフトが観察された。この事実が本
発明により利用される。
周波数ドリフト（チャープ）に応じて選択フィルタの
中心周波数を追従制御することにより、S/N比の明瞭な
改善が達成される。このフィルタは、ノッキングを特徴
づける信号を通過させるように、設計されている。
中心周波数を追従制御することにより、S/N比の明瞭な
改善が達成される。このフィルタは、ノッキングを特徴
づける信号を通過させるように、設計されている。
第２図に本発明の第１の実施例が示されており、これ
は、第１図の公知のノッキング検出装置と同じエレメン
ト10〜17を有する。これらのエレメントも第１図と関係
づけて説明された様に動作して信号を供給して、これら
の信号と共働する。これらの信号は部分的に、第１図に
示された参照記号を有する。フィルタ13ではなく、本発
明の第１の実施例は、可変の中心周波数fm1を有するフ
ィルタ18を有する。このフィルタに入力側25を介して制
御信号S6が導びかれ、信号S7が19で示された整流器と積
分器へ送出される。
は、第１図の公知のノッキング検出装置と同じエレメン
ト10〜17を有する。これらのエレメントも第１図と関係
づけて説明された様に動作して信号を供給して、これら
の信号と共働する。これらの信号は部分的に、第１図に
示された参照記号を有する。フィルタ13ではなく、本発
明の第１の実施例は、可変の中心周波数fm1を有するフ
ィルタ18を有する。このフィルタに入力側25を介して制
御信号S6が導びかれ、信号S7が19で示された整流器と積
分器へ送出される。
制御信号S6はフィルタ18の中心周波数fm1を所定の範
囲において制御する。この制御信号は計算装置17におい
て発生され、フィルタ18の中心周波数fm1を次のように
偏移させる。即ち中心周波数が内燃機関の全部の動作範
囲の中に位置して、そのため最適のノッキング検出が可
能となりさらにS/N比が最大となるように、偏移させ
る。
囲において制御する。この制御信号は計算装置17におい
て発生され、フィルタ18の中心周波数fm1を次のように
偏移させる。即ち中心周波数が内燃機関の全部の動作範
囲の中に位置して、そのため最適のノッキング検出が可
能となりさらにS/N比が最大となるように、偏移させ
る。
中心周波数fm1の制御すなわち偏移は、例えばマイク
ロコンピュータである計算装置17を用いて、スイッチン
グされる容量フィルタのクロックパルスを介して行なわ
れる。このフィルタはコイルを用いない、集積化される
フィルタとして構成できる。前記の制御は、中心周波数
fm1が、個々のエンジンパラメータ，複数個のエンジン
パラメータまたはこれらの組み合わせの作用であるよう
に実施される。これらのパラメータはまず第一に、瞬時
のクランク軸位置，負荷，燃焼室圧力および回転数であ
る。
ロコンピュータである計算装置17を用いて、スイッチン
グされる容量フィルタのクロックパルスを介して行なわ
れる。このフィルタはコイルを用いない、集積化される
フィルタとして構成できる。前記の制御は、中心周波数
fm1が、個々のエンジンパラメータ，複数個のエンジン
パラメータまたはこれらの組み合わせの作用であるよう
に実施される。これらのパラメータはまず第一に、瞬時
のクランク軸位置，負荷，燃焼室圧力および回転数であ
る。
ノッキング検出のために、第２図に示された実施例に
おいては、計算装置17−これにエンジン状態に関する別
の情報が導かれる−へ、整流器と積分器19から発生され
る信号S8が導びかれて、ここで背景信号と比較される。
背景信号を上回わるとノッキングが検出されて計算装置
17が適切な操作を行なう。即ちノッキングを除去する目
的で点火角度を変化させる。
おいては、計算装置17−これにエンジン状態に関する別
の情報が導かれる−へ、整流器と積分器19から発生され
る信号S8が導びかれて、ここで背景信号と比較される。
背景信号を上回わるとノッキングが検出されて計算装置
17が適切な操作を行なう。即ちノッキングを除去する目
的で点火角度を変化させる。
フィルタ18の中心周波数fm1は計算装置17により、現
在の作動条件の考慮の下に制御される。そのため次の動
作が保証される。即ちノッキングに起因する、かつノッ
キングセンサ10の適切に増幅された出力信号S1の、ノッ
キング検出の対象とされる信号成分がフィルタ18におい
て、その他の信号成分から明瞭に分離される。
在の作動条件の考慮の下に制御される。そのため次の動
作が保証される。即ちノッキングに起因する、かつノッ
キングセンサ10の適切に増幅された出力信号S1の、ノッ
キング検出の対象とされる信号成分がフィルタ18におい
て、その他の信号成分から明瞭に分離される。
第３図に本発明の第２の実施例が示されている。この
実施例は、第１図および第２図に示されたエレメントの
組み合わせを含む。一定の中心周波数を有するフィルタ
13および後置接続の被制御整流器と積分器19は、可制御
の中心周波数を有するフィルタ18と後置接続の被制御整
流器，積分器19との直列接続体に、並列に接続されてい
る。
実施例は、第１図および第２図に示されたエレメントの
組み合わせを含む。一定の中心周波数を有するフィルタ
13および後置接続の被制御整流器と積分器19は、可制御
の中心周波数を有するフィルタ18と後置接続の被制御整
流器，積分器19との直列接続体に、並列に接続されてい
る。
第３図の実施例においては、ノッキングセンサ10から
供給されて増幅器11において適切に増幅された信号が、
一方では、可制御の中心周波数f1を有するフィルタ18な
らびに後置接続の整流器，積分器19を介して計算装置17
へ導びかれ、他方では、一定の中心周波数fmを有するフ
ィルタ13をならびに整流器，積分器14を介して同じく計
算装置17へ導びかれる。
供給されて増幅器11において適切に増幅された信号が、
一方では、可制御の中心周波数f1を有するフィルタ18な
らびに後置接続の整流器，積分器19を介して計算装置17
へ導びかれ、他方では、一定の中心周波数fmを有するフ
ィルタ13をならびに整流器，積分器14を介して同じく計
算装置17へ導びかれる。
計算装置17において、加算点として示されている点20
において、異なるように濾波されたノッキングセンサの
出力信号の差が形成される。この差Ｄが所定の閾値を上
回わるとノッキングが検出されて表示される、即ち計算
装置17により、このノッキングを除去するための操作が
開始される。
において、異なるように濾波されたノッキングセンサの
出力信号の差が形成される。この差Ｄが所定の閾値を上
回わるとノッキングが検出されて表示される、即ち計算
装置17により、このノッキングを除去するための操作が
開始される。
第４図の実施例においては、互いに並列に接続される
複数個のフィルタ13,18,21,22が設けられている。フィ
ルタ13は一定の中心周波数fmを有し、他方、フィルタ1
8,21および22はすべて、所定の範囲内で変化可能な被制
御の中心周波数fm1,fm2,fm3を有する。
複数個のフィルタ13,18,21,22が設けられている。フィ
ルタ13は一定の中心周波数fmを有し、他方、フィルタ1
8,21および22はすべて、所定の範囲内で変化可能な被制
御の中心周波数fm1,fm2,fm3を有する。
フィルタ18,21,22のまたは必要に応じて別のフィルタ
の制御は、計算装置17によりトリガされて、制御信号S
6,S9,S9を相応の入力側25,27,28を介して入力結合する
ことにより行なわれる。その結果、必要な場合は周波数
偏移を互いに独立に行なえる。
の制御は、計算装置17によりトリガされて、制御信号S
6,S9,S9を相応の入力側25,27,28を介して入力結合する
ことにより行なわれる。その結果、必要な場合は周波数
偏移を互いに独立に行なえる。
フィルタ13,18,21,22は整流器，積分器19,23,24,25を
介して計算装置17と接続されている。さらにまとめて16
で示されているアナログ／ディジタル変換器が介入接続
されている。入力側S5を介して、整流器および積分器1
9,23,24,25へ制御信号S5が導びかれる。
介して計算装置17と接続されている。さらにまとめて16
で示されているアナログ／ディジタル変換器が介入接続
されている。入力側S5を介して、整流器および積分器1
9,23,24,25へ制御信号S5が導びかれる。
図４の装置においては、フィルタ18,21,22の可変の中
心周波数は、燃焼室における異なる振動モードへ適合調
整されており、そのため中心周波数fm1,fm2,…fmnはこ
れらの周波数に相応する。振動モードf1,f2,…fnは、内
燃機関のノッキングに起因する基本振動の高調波を形成
する。
心周波数は、燃焼室における異なる振動モードへ適合調
整されており、そのため中心周波数fm1,fm2,…fmnはこ
れらの周波数に相応する。振動モードf1,f2,…fnは、内
燃機関のノッキングに起因する基本振動の高調波を形成
する。
中心周波数の適合化は、例えば、スイッチングされる
容量フィルタのクロックパルス周波数を介して、計算装
置17により制御される。追従制御される中心周波数fm1,
fm2,…fmnは、個々のエンジンパパラメータ、複数個の
パラメータ、またはこれらの組み合わせに依存する。こ
れらのパラメータはまず第一に、瞬時のクランク角度位
置，負荷，燃焼室圧力および回転数である。
容量フィルタのクロックパルス周波数を介して、計算装
置17により制御される。追従制御される中心周波数fm1,
fm2,…fmnは、個々のエンジンパパラメータ、複数個の
パラメータ、またはこれらの組み合わせに依存する。こ
れらのパラメータはまず第一に、瞬時のクランク角度位
置，負荷，燃焼室圧力および回転数である。
フィルタおよび整流器，積分器を介して計算装置17へ
達する個々の信号の評価は、この計算装置において行な
われる；ノッキングは、中心周波数fmを有する１つまた
は複数個の分岐に対して、第２図または第３図に示され
た検出の基準が充たされる時に、検出される。
達する個々の信号の評価は、この計算装置において行な
われる；ノッキングは、中心周波数fmを有する１つまた
は複数個の分岐に対して、第２図または第３図に示され
た検出の基準が充たされる時に、検出される。
測定窓の間中に整流器，積分器14,19,23,24がそれぞ
れ動作する。この測定窓の形成は計算装置17により、ク
ランク軸角度，回転数または負荷に依存して、設定され
る。
れ動作する。この測定窓の形成は計算装置17により、ク
ランク軸角度，回転数または負荷に依存して、設定され
る。
周波数分析の目的で第２図〜第４図に示された装置
は、センサ出力信号の周波数および位相を測定する付加
的な周波数−または位相検出器を有する。この目的で例
えば、増幅器11において準備処理されるセンサ出力信号
から出力結合されて、周波数−または位相検出器30へ導
びかれる。
は、センサ出力信号の周波数および位相を測定する付加
的な周波数−または位相検出器を有する。この目的で例
えば、増幅器11において準備処理されるセンサ出力信号
から出力結合されて、周波数−または位相検出器30へ導
びかれる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルトマン， シュテファン ドイツ連邦共和国 Ｄ−7141 シュヴィ ーバーディンゲン シェーアヴィーゼン ヴェーク ６ (72)発明者 フェルスター， ユルゲン ドイツ連邦共和国 Ｄ−9052 ケムニッ ツ フリードリッヒ−フィアテル−シュ トラーセ 90 (56)参考文献 特開 昭56−637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−212768（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−182556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−79827（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−106728（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 23/22 F02D 45/00
Claims (7)
- 【請求項１】フィルタ手段（13、18、21、22）を介して
評価装置に接続された少なくとも１つのノッキングセン
サ（10）を備えており、 少なくとも１つのフィルタ手段（13、18、21、22）の中
心周波数（fm1,...,fmn）が内燃機関の作動パラメータ
に依存して制御される、内燃機関のノッキング検出装置
において、 作動パラメータはクランク軸角度であり、 中心周波数（fm1,...,fmn）は上死点後に発生するノッ
キング信号においてクランク軸角度が増大するにつれて
発生する周波数変化が考慮されるように制御される、 ことを特徴とする内燃機関のノッキング検出装置。 - 【請求項２】少なくとも１つのフィルタ手段（13、18、
21、22）の中心周波数（fm1,...,fmn）は付加的に内燃
機関の別の作動パラメータに依存して制御可能であり、
該別のパラメータは回転数または負荷または燃焼室圧力
またはこれらのパラメータの組み合わせである、請求項
１記載の装置。 - 【請求項３】少なくとも１つのフィルタ手段（13、18、
21、22）の中心周波数（fm1,...,fmn）が１燃焼サイク
ル内で設定調整される、請求項１または２記載の装置。 - 【請求項４】フィルタ手段はｎ個の並列接続されるフィ
ルタ（13、18、21、22）を含み、該フィルタの中心周波
数は制御可能である、請求項１から３までのいずれか１
項記載の装置。 - 【請求項５】評価装置が計算装置（17）を含む、請求項
１から４までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項６】１つまたは複数の中心周波数が計算装置
（17）により制御される、請求項１から５までのいずれ
か１項記載の装置。 - 【請求項７】制御はスイッチングされる容量フィルタの
クロックパルス周波数により行われる、請求項１から６
までのいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4201567A DE4201567A1 (de) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Einrichtung zur erkennung des klopfens einer brennkraftmaschine |
| DE4201567.7 | 1992-01-22 | ||
| PCT/DE1992/001046 WO1993015384A1 (de) | 1992-01-22 | 1992-12-15 | Einrichtung zur erkennung des klopfens einer brennkraftmaschine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06505805A JPH06505805A (ja) | 1994-06-30 |
| JP3335628B2 true JP3335628B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=6449977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51283893A Expired - Lifetime JP3335628B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-12-15 | 内燃機関のノッキング検出装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0576650B1 (ja) |
| JP (1) | JP3335628B2 (ja) |
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