JPH0196474A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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Publication number
JPH0196474A
JPH0196474A JP25336287A JP25336287A JPH0196474A JP H0196474 A JPH0196474 A JP H0196474A JP 25336287 A JP25336287 A JP 25336287A JP 25336287 A JP25336287 A JP 25336287A JP H0196474 A JPH0196474 A JP H0196474A
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JP
Japan
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roughness
engine
ignition timing
control
rotational speed
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Application number
JP25336287A
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English (en)
Inventor
Tadashi Kaneko
金子 忠志
Tomomi Watanabe
友巳 渡辺
Hiromasa Yoshida
裕将 吉田
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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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、エンジンの回転変動によって生じるラフネス
を抑制するようにした、エンジンの制御装置に関するも
のである。
[従来技術] 4サイクルレシプロエンジンでは、クランク軸720°
毎に繰り返される一連の行程内において、爆発荷重、圧
縮仕事等が一部の期間のみ作用する関係上、クランク軸
回転速度が変動し、これに伴ってエンジン出力の周期的
変動、すなわちラフネスが発生し、このラフネスがエン
ジン出力を不安定化するということはよく知られている
そこで、所定の複数のクランク位置におけるクランク軸
回転速度の差(以下、単に回転速度差という)に基づい
て、エンジンのラフネスを検出し、このラフネスを抑制
する方向に、燃料噴射量、点火時期等を制御して、エン
ジン出力を安定化するようにしたものが提案されている
(例えば、特開昭5.9−122763号公報参照)。
そして、例えば4気筒エンジンにおいては、第9図中の
曲線G、で示すように、通常の運転状態では、クランク
軸回転速度は、爆発前のクランク角0〜20°で最小と
なり、爆発後のクランク角60〜80°で最大となる。
このようなりランク軸回転速度の最大値と最小値との差
はラフネスの原因となる回転速度差を示すので、従来の
ものではθ〜20°におけるクランク軸回転速度と60
〜80°におけるクランク軸回転速度とを検出できろよ
うに、クランク角センサ(回転数センサ)を配置してい
る。
ところが、点火時期をエンジンの運転状態に応じて制御
するようにしたエンジンでは、エンジンの運転状態に応
じて点火時期が進角されたときには、第9図中の曲線G
、で示すように、クランク軸回転速度が最大または最小
となるタイミングが進角側にずれるので、0〜20°と
60〜80゜とにおけるクランク軸回転速度を夫々検出
して、それらの差から回転速度差を算出するようにした
従来のものでは、クランク軸回転速度の検出位置が適切
でなくなり、回転速度差を正確に算出できなくなるとい
った問題があり、一方点火時期が遅角されたときには、
第9図中の曲線G、で示すように、クランク軸回転速度
が最大または最小となるタイミングが遅角側にずれるの
で、やはり回転速度差を正確に算出できなくなるといっ
た問題があった。
このため、進角時および遅角時にはエンジンの正確なラ
フネスが検出できず、ラフネス制御の精度が低下し、エ
ンジン出力が不安定化するといった問題があった。
[発明の目的] 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ラフネス制御の精度を向上させろことによって、エ
ンジンの出力を安定化し、エンジンの制御性および運転
性の向上を図ることができる、エンジンの制御装置を提
供することを目的とする。
[発明の構成コ 本発明は上記の目的を達するため、所定の2つのクラン
ク位置におけるクランク軸回転速度を検出するクランク
軸回転速度検出手段を設け、該クランク軸回転速度検出
手段によって検出される各クランク位置におけるクラン
ク軸回転速度の差に基づいてエンジンのラフネスを算出
するとともに、該ラフネスを抑制するように各種制御手
段を制御するラフネス制御手段を設けたエンジンにおい
て、点火時期の基準点火時期に対する位相差を検出する
点火時期位相差検出手段と、該点火時期位相差検出手段
によって検出されろ位相差が所定値より大きいときには
、ラフネス制御形態を変更するラフネス制御変更手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置を提供す
る。
[発明の効果コ 本発明によれば、点火時期位相差検出手段によって、点
火時期の基準点火時期に対する位相差が検出され、この
位相差によってクランク軸回転速度の最大値または最小
値のタイミングのずれが判定される。そして、従来のも
のではラフネス制御の精度が低下するような、上記ずれ
が所定値より大きい場合には、ラフネス制御変更手段に
よって、例えば、クランク軸回転速度の検出位置をずら
せたり、あるいは、ラフネス制御を一時的に停止するな
どして、ラフネス制御形態を変更し、ラフネス制御の精
度を向上させるようにしているので、エンジンの制御性
および運転性の向上を図ることができる。
[実施例コ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
く第1実施例〉 以下、本発明の第1実施例を説明する。
第1図に示すように、エンジンEの共通吸気通路lには
、上流から順に、吸気中の浮遊塵を除去するエアクリー
ナ2と、吸気mを検出するエアフローメータ3と、アク
セルペダル(図示せず)と連動して開閉されるスロット
ル弁4と、吸気の脈動を打ち消して吸気量を安定化する
とともに、慣性効果による圧力波過給を行なう際の負の
圧力波の圧力反転部として作用するサージタンク5とが
設けられている。上記サージタンク5には、夫々第1〜
第4気筒A−Dに吸気を供給する第1〜第4分岐吸気通
路6a〜6dが接続され、これらの第1〜第4分岐吸気
通路6a〜6dには、夫々吸気中に燃料を噴射する第1
〜第4インジエクタ7a〜7dが噴射口を下流側に傾け
て配設されている。
そして、第1〜第4気筒A−Dに対しては、夫々混合気
に点火するための第1〜第4点火プラグ98〜9dが設
けられ、これらの第1〜第4点火プラグ9a〜9dには
、イグナイタ11によって所定のタイミングで断続され
る1次電流によって、イグニッションコイル!2に誘導
される高電圧の2次電流が、ディストリビュータ13を
介して、所定の順序(例えば、9a→9c→9d→9b
)で分配供給され、この2次電流によって第1〜第4点
火プラグ9a〜9dが夫々火花を発生させ、混合気に点
火するようになっている。
ところで、この第1実施例においては、クランク軸16
のクランク位置の違いによる回転速度差からエンジンの
ラフネス(出力の周期的変動)を検出し、このラフネス
を抑制するようにラフネス制御を行なうようにしている
が、以下、これについて説明する。
クランク軸16に取付けられたクランクプーリ17の周
縁には、第1〜第4針心21,22,23゜24が取付
けられる一方、クランクプーリ17の周縁部に近接して
第1.第2ホトトランジスタ25.26が配置されてい
る。上記第1.第2ホトトランジスタ25.26は、夫
々、所定の間隔を有して対向して配置される投光部と受
光部とを備え、投光部と受光部との間の空間部に光を遮
るものが入ると所定の信号を発するようにした普通のも
のである。そして、第1〜第4針心21〜24は、クラ
ンクプーリ17の回転に伴って、夫々、第1゜第2ホト
トランジスタ25.26の投光部と受光部との間の空間
部(以下、光通過部という)を通過するようになってい
る。第1ホトトランジスタ25は、その光通過部を、第
1〜第4針心21〜24が夫々通過する毎にパルス信号
A、を発信し、このパルス信号A、は、後で説明するラ
フネス検出ユニット31に入力されるようになっている
同様に第2ホトトランジスタ26は、その光通過部を、
第1〜第4針心21〜24が通過する毎にパルス信号A
、をラフネス検出ユニット31に印加するようになって
いる。
そして、第1ホトトランジスタ25は、クランク角0°
において、第1針心21が光通過部に入るような位置に
配置され、一方、第2ホトトランジスタ26は、第1ホ
トトランジスタ25よりクランクプーリ17の回転方向
にみてリーディング側20°となる位置に配置されてい
る。したがって、第1針心21が第1ホトトランジスタ
25の光通過部に入ったときに出力されるパルス信号A
lsおよび第1針心21か第2ホトトランジスタ26の
光通過部に入ったときに出力されるパルス信号A、の発
生時期を検出することにより、クランク角θ〜20°、
すなわち第1気筒Aの爆発行程上死点後θ〜20°にお
けるクランク軸回転速度が算出されるようになっている
また、第2針心22は、第1針心21よりクランクプー
リ17の回転方向にみてトレーリング側60゛となる位
置に配設されている。したがって、第2針心22によっ
て第1ホトトランジスタ25から出力されるパルス信号
A8、および第2ホトトランジスタ26から出力される
パルス信号A。
の発生タイミングを検出することにより、クランク角6
0〜80°、すなわち第1気筒Aの爆発行程上死点後6
0〜80゛におけるクランク軸回転速度が算出できるよ
うになっている。
第3.第4針心23.24は、夫々、第1゜第2針心2
1.22に対して、クランクプーリ17の回転方向にみ
てトレーリング側180’(リーディング側180°)
となる位置に配設されているので、第3.第4針心によ
って、夫々第1.第2ホトトランジスタ25.26から
出力されるパルス信号A、、Atから、クランク角18
0〜200°、および240〜260°におけるクラン
ク軸回転速度、すなわち、第3気筒Cの爆発行程上死点
後θ〜20°、および、60〜80°におけるクランク
軸回転速度が算出されるようになっている。
このようにして、クランク角720°毎に繰り返される
一連の行程内において、第1.第2ホトトランジスタ2
5.26によって、第1〜第4針心21〜24通過時に
は、夫々、第1.第4気筒、へ、Dの爆発行程上死点後
0〜20°と、第1.第4気筒A、Dの爆発行程上死点
後60〜80°と、第3.第2気筒C,Bの爆発行程上
死点後0〜20°と、第3.第2気筒C,Hの爆発行程
上死点後60〜80°とにおける、クランク軸回転速度
が算出されるようになっている。
ラフネス検出ユニット31は、前記したように、第1.
第2ホトトランジスタ25.26によって検出されろパ
ルス信号A + 、 A 2を入力情報として、第1〜
第4気筒A−D夫々について、爆発行程上死点後0〜2
0゛、および60〜80°におけるクランク軸回転速度
を算出し、これらの2つのクランク位置におけるクラン
ク軸回転速度の差(以下、単に回転速度差という)から
、エンジン出力変動、すなわちラフネス値を検出するよ
うになっている。ラフネス検出ユニット31で検出され
るラフネス値は、エンジンコントロールユニット32(
以下、ECU32という)に出力されるようになってい
る。
上記ECU32は、本願特許請求の範囲に記載されたラ
フネス制御手段と点火時期位相差検出手段とラフネス制
御変更手段とを含む、マイクロコンピュータでt、’s
成される、エンジンEの総合制御システムであり、エア
フローメータ3によって検出される吸入空気量、吸気温
センサ36によって検出される吸気温、スロットルセン
サ37によって検出されるスロットル開度、水温センサ
38によって検出される水温、クランク角センサを内蔵
するディストリビュータ13によって検出されるエンジ
ン回転数及び気筒識別信号、ラフネス検出ユニット3I
によって検出されるラフネス値等を入力情報として、所
定の制御を行なうようになっているが、以下では、本願
に関連するラフネス制御についてのみ、第2図に示すフ
ローチャートに従って制御方法を説明し、その他の制御
については説明を省略する。
制御が開始されると、ステップSlで、第1ホトトラン
ジスタ25の出力信号A1と、第2ホトトランジスタ2
6の出力信号A!とが読み込まれる。A、信号は、第3
図中の折線CIで示すように、各気筒の爆発行程上死点
後O゛及び60°(クランク角では、0°、60°、1
80°、240°・・・)毎にパルス状に立ち上がり、
一方、A、信号は、第3図中の折線C7で示すように、
各気筒の爆発行程上死点後20°及び80゛(クランク
角では、20°、80°、200°、260°・・・)
毎にパルス状に立ち上がる信号である。
ステップS2では、次に演算されろ、A1信号の立ち上
がり時刻とA、信号の立ち上がり時刻との差、すなわち
クランク軸16が20°回転するのに要する回転周期が
、爆発行程上死点後0〜20°に対応する爆発前回転周
期T、であるか、それとも、爆発行程上死点後60〜8
0°に対応する爆発後回転周期T、であるかが比較され
る。比較の結果、次の演算が爆発前回転周期T1の演算
であれば(YES)、制御はステップ83〜S5の爆発
前回転周期演算ルーチンに進められる。
以下、ステップ83〜S5の爆発前回転周期演算ルーチ
ンについて説明する。
ステップS3では、当該気筒の爆発行程上死点後O°に
おけるA1信号の立ち上がり時刻T11が算出される。
ステップS4では、当該気筒の爆発行程上死点後20°
におけるA、信号の立ち上がり時刻T12が算出される
ステップS5では、次式により爆発前回転周期T、が算
出される。
T + = T t t  T 。
この後、制御はステップS1に復帰する。
ところで、ステップS2での比較の結果、次の演算が爆
発後回転周期T、の演算であれば(NO)、制御はステ
ップ86〜S8の爆発後回転周期演算ルーチンに進めら
れる。
ステップS6では、当該気筒の爆発行程上死点後60°
におけるA1信号の立ち上がり時刻T21が算出される
ステップS7では、当該気筒の爆発行程上死点後80°
におけるA、信号の立ち上がり時刻T22が算出される
ステップS8では、次式により爆発後回転周期T、が算
出される。
Tう=T t t  T t r 次に、制御はステップS9に進められ、次式によって爆
発前後の回転周期差Tが算出される。
T=Tz  TI ステップSIOでは、現在の点火時期1gが読み込まれ
、続いてステップSllで基準点火時期Ig。が読み込
まれる。基準点火時期1goは、エンジン回転数とエン
ジン負荷とをパラメータとしてマツプ化されてECU3
2内に記憶されており、エンジンEの出力性能がほぼ最
良となるような進角度となっている。実際の点火時期1
gは、第1実施例では説明を省略している点火時期制御
ルーチンによって上記基準点火時期1−goに、エンジ
ンEの運転状聾に応じてノック補正等の点火時期補正を
行なって決定されているので、IgとIgoとは通常は
異なる。
ステップS12では、実際の点火時期1gと基準点火時
期Igo(すなわち、エンジン回転数とエンジン負荷と
に対応するマツプ上の点火時期)との位相差が算出され
る。
ステップS13では、ステップS12で算出した点火時
期1gと基準点火時期(goとの位相差の絶対値11g
1golが所定値により大きいか否かが比較される。比
較の結果lIg1gol≦にであれば(No)、点火時
期1gは基準点火時期夏goに対してそれ程大きな位相
差がないので、クランク軸回転速度の変動は、はぼ第9
図中の曲線G、と等しくなり、ステップS9で算出され
る回転周期差Tは回転速度差すなわちラフネスを正確に
反映している。したがって、この場合(l1g−[go
l≦K)はステップS14〜S+9のラフネス制御実行
ルーチンに進められる。
ラフネス制御実行ルーチンでは、ステップS9で算出さ
れる回転周期差Tを300回算出する毎に、これらの3
00個のTの分散値S2を算出し、この分散値S1でラ
フネスを表わし、このラフネス(分散値Sりを抑制する
方向に点火時期を変更するようにしている。
ステップS14では、前回分散値S″の算出後、Tの算
出回数Nが300回に達したか否かが比較される。比較
の結果、N<300であれば(NO)、Tの算出回数N
が分散値S!を算出する回数(300回)に達していな
いので、分散値S′を算出せず、ステップS15で、算
出回数Nを1だけインクレメントして、ステップSlに
復帰する。
一方、ステップS14での比較の結果、N=300であ
れば(YES)、制御はステップS16に進められ、3
00個の回転周期差Tの分散値s1が算出されるととも
に、算出回数Nがリセットされる(N=1)。分散値S
!は次式のような普通の計算方法によって算出される。
但し、Ti・・・i番目に算出された回転周期差To・
・・Tiの平均値 ステップS17では、ステップS16で算出した分散値
S2が所定のスライスレベルαより大きいか否かが比較
される。第1実施例では、第4図に示すように、分散値
S”とエンジンの運転性の良否との関係は直線C3のよ
うに表わされ、運転性の良否の限界点に対応する分散値
S2をスライスレベルαとしている。したがって、S2
〉αとなる場合は、ラフネスが大きく(出力変動大)、
運転性が悪いので、ラフネスを抑制するためにエンジン
出力を低下させる必要がある。比較の結果、s”>αで
あれば(YES)、ステップ81Bで、点火時期1gが
所定値△Igだけインクレメント(遅角)され、出力を
低下させてラフネスを抑制ずろ。
この後、制御はステップStに復帰する。
一方、ステップS17での比較の結果、S′≦αであれ
ば(No)、分散値S!はスライスレベルα以下であり
、ラフネスが小さくエンジンEの運転性は良好に保たれ
ているので、ステップSI9で点火時期tgが所定値Δ
Igだけデクレメント(進角)され、出力が高められる
。この後、制御はステップS1に復帰する。
このようにして、第1実施例では点火時期Igが基準点
火時期’Igoからずれて、ラフネス値の検比精度が低
下する場合には、−時的にラフネス制御を停止して、不
適当なラフネス制御が行なわれないようにしているので
、ラフネス制御の精度が向上する。
く第2実施例〉 以下、本発明の第2実施例を説明する。第2実施例では
、リーン運転時(空燃比A/F=21〜25)には、通
常運転時(空燃比A/F=14.7)より、点火時期の
要求進角量が大体10〜15゜大きくなるという事実に
着目して、リーン運転時には、クランク軸回転速度を検
出するタイミングを、上記進角量に対応する角度だけ進
角させ、正確に爆発前後の回転速度差を検出して、ラフ
ネスの検出精度を向上させるようにしている。
第2実施例におけるエンジンのシステム構成は、第1図
に示す第1実施例におけるエンジンのシステム構成とほ
ぼ同じであるので、第1実施例と異なる点についてのみ
説明する。
第7図に示すように、第2実施例では、第1実施例と同
じ位置に第1.第2ホトトランジスタ25.26を設け
るとともに、第1.第2ホトトランジスタ25.26よ
り、夫々、クランクプーリ17の回転方向にみて、リー
ン運転による進角量に対応する角度だけトレーリング側
となる位置に、第3、第4ホトトランジスタ41.42
が配置されている。なお、第8図に示すように、受光部
25aと投光部25bとを有する第1ホトトランジスタ
25と、受光部26aと投光部26bとを有する第2ホ
トトランジスタ26とは、一体として形成され、第1.
第2ホトトランジスタ25.26はS、スイッチ(図示
せず)がオンされたときには、第1〜第4針心21〜2
4の通過を検出するようになっている。同様に、第3.
第4ホトトランジスタ41.42も一体として形成され
、S、スイッチ(図示仕ず)がオンされたときには、第
1〜第4針心21〜24の通過を検出できるようになっ
ている。
このような構成において、通常運転時(A/F=14.
7)には、ECU32によって81スイツチがオンされ
、爆発行程上死点後θ〜20°において爆発前回転速度
(回転周期)が検出され、爆発行程上死点後60〜80
゛において爆発後回転速度(回転周期)が検出されるよ
うになっている。−方、リーン運転時CA/F=21〜
25)には、ECU32によってS、スイッチがオンさ
れ、爆発前後の回転速度(回転周期)の検出時期を、点
火時期のリーン運転による進角量に対応する角度だけ進
角させて、爆発前後のクランク角回転速度の最小値と最
大値とを検出し、これらに基づいて正確な回転速度差を
算出して、ラフネス制御の精度を向上させるようにして
いる。
以下、第5図に示すフローチャートに従って第2実施例
のラフネス制御の制御方法を説明するが、第2図にフロ
ーチャートを示す第1実施例1のラフネス制御方法と、
重複する部分については説明を省略する。
制御が開始されると、ステップS31で、リーンゾーン
判定フラッグが読み込まれる。このり−ンゾーン判定フ
ラッグは、例えば、リーン運転時には1が立てられ、通
常運転時にはOが立てられるような設定となっている。
次に、ステップS32で、上記リーンゾーン判定フラッ
グに基づいて、エンジンEがリーンゾーンにあるか否か
が比較される。比較の結果、リーンゾーンでなければ(
No)、ステップS33で81スイツチがオンされ、第
1.第2ホトトランジスタ25.26によって爆発前後
の回転速塵(回転周期)が検出されるようになる。この
場合、第1゜第2ホトトランジスタ25.26によって
検出されるA 1. A を信号は、夫々第6図中の折
線C,,C。
のようになり、第1実施例におけるA 1. A を信
号と同一となる。この後、制御はステップS35に進め
られる。
一方、ステップS32での比較の結果、エンジンEがリ
ーンゾーンにあれば(YES)、ステップS34でS、
スイッチがオンされ、第3、第4ホトトランジスタ41
.42によってリーン運転による進角量に対応する角度
だけ進角された、爆発前後の回転速度(回転周期)が検
出されるようになる。この場合、第3、第4ホトトラン
ジスタ41゜゛  42によって検出されるA、、A、
信号は、夫々第6図中の折線C8,C7のようになる。
この後、制御はステップS35に進められる。
この後、ステップS35〜S43では、A、。
A、信号が入力され、これに基づいて爆発前後の回転周
期差が算出されるが、その制御ルーチンは、第2図に示
すフローチャートのステップ5l−99と同一であるの
で、その説明を省略する。
続いて、ステップS44〜S49では、回転周期差Tを
300回算出する毎にTの分散値s2(ラフネス値)を
算出し、この分散値s2(ラフネス値)に応じてラフネ
スを抑制するように、点火時期1gを調節して、ラフネ
ス制御を実行ずろようになっているが、その制御ルーチ
ンは、第2図に示すフローチャートのステップS+4〜
919と同一であるので説明を省略する。
以上、第2実施例においてもクランク軸16の回転変動
検出値のずれに対応してラフネス制御を行なうことがで
きるので、エンジン出力が安定化し、エンジンの運転性
ないし制御性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例を示すエンジンのシステ
ム構成図である。 第2図は、ラフネス検出ユニットおよびエンジンコント
ロールユニットによるラフネス制御の制御ルーチンを示
すフローチャートである。 第3図は、第1.第2ホトトランジスタによって検出さ
れるパルス信号のクランク角に対する特性を示す図であ
る。 第4図は、爆発前後の回転周期差の分散値とエンジンの
運転性の関係を示す図である。 第5図は、本発明の第2実施例におけるラフネス検出ユ
ニットおよびエンジンコントロールユニットによるラフ
ネス制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 第6図は、第2実施例において、第1〜第4ホトトラン
ジスタによって検出されるパルス信号のクランク角に対
する特性を示す図である。 第7図は、第2実施例における、クランクプーリと第1
〜第4ホトトランジスタの位置関係を示す説明図である
。 第8図は、第2実施例におけるエンジンに設けられた第
1.第2ホトトランジスタの外形を示す斜視説明図であ
る。 第9図は、点火時期の進角度をパラメータとする、クラ
ンク軸回転速度のクランク角に対する特性を示す図であ
る。 E・・・エンジン、A−D・・・第1〜第4気筒、98
〜9d・・・第1〜第4気筒の点火プラグ、11・・・
イグナイタ、12・・・イグニッションコイル、13・
・・ディストリビュータ、16・・・クランク軸、17
・・・クランクプーリ、21〜24・・・第1〜第4針
心、25・・・第1ホトトランジスタ、26・・・第2
ホトトランジスタ、31・・・ラフネス検出ユニット、
32・・・エンジンコントロールユニット(ECU)、
41・・・第3ホトトランジスタ、42・・・第4ホト
トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定の2つのクランク位置におけるクランク軸回
    転速度を検出するクランク軸回転速度検出手段を設け、
    該クランク軸回転速度検出手段によって検出される各ク
    ランク位置におけるクランク軸回転速度の差に基づいて
    エンジンのラフネスを算出するとともに、該ラフネスを
    抑制するように各種制御手段を制御するラフネス制御手
    段を設けたエンジンにおいて、 点火時期の基準点火時期に対する位相差を検出する点火
    時期位相差検出手段と、該点火時期位相差検出手段によ
    って検出される位相差が所定値より大きいときには、ラ
    フネス制御形態を変更するラフネス制御変更手段とを設
    けたことを特徴とするエンジンの制御装置。
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