JPH03185270A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

内燃機関の点火時期制御装置

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JPH03185270A
JPH03185270A JP32622989A JP32622989A JPH03185270A JP H03185270 A JPH03185270 A JP H03185270A JP 32622989 A JP32622989 A JP 32622989A JP 32622989 A JP32622989 A JP 32622989A JP H03185270 A JPH03185270 A JP H03185270A
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JP
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ignition timing
advance
ignition
speed
amount
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JP32622989A
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Yuji Takeda
武田 勇二
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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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〕 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特にノッ
キング制御システムを備えた内燃機関の点火時期制御装
置に関する。 〔従来の技術〕 従来のノッキング制御システムを備えた点火時期制御装
置においては、ノッキングが発生する毎に点火時期を所
定量遅角するとともに、ノッキングが所定期間連続して
発生しないときには、点火時期を所定量進角するように
して、ノッキングの発生が許容出来る範囲で点火時期を
M B T (Minisum Advance fo
r Be5t Torque )に極力近づける制御を
行っている。 このような従来の点火時期制御装置においては、ノッキ
ングが発生しない場合の進角量が常に一定であるため、
次の如き問題があった。 すなわち、正常なノッキング制御への復帰を早めるため
に、進角方向への変化速度を高くした場合には、第8図
に示すように、点火時期の変動幅が大きくなり、ノッキ
ングが発生する点火時期に実際の点火時期が復帰し、そ
の後ノッキングの発生が生し遅角しても、進角方向への
変化速度が高いことからすぐにノッキング発生域に復帰
する。 このため、進角−ノソキング発生−遅角−所定点火回数
ノッキングなし一進角−ノッキング発生遅角を頻繁に繰
り返すこととなる。また−回あたりの進角量が大きいこ
とから、実際の点火時期がノッキングが発生する点火時
期を越える際、実際の点火時期がより大巾にノック領域
に入り易く、それだけ発生するノッキングのレベルも大
きなものとなる。 また、上記問題を考慮して、進角方向への変化速度を低
くした場合には、第9図に示すように、点火時期が何ら
かの原因、例えばノックセンサへのノイズの混入、点火
時期制御システムの異常発生あるいは機関自体の異常発
生等により一時的に異常な遅角状態となったとき、機関
の要求する点火時期まで復帰するのに多大な時間を要す
ることとなり、その間機関トルクが低下し、運転性が悪
化する。 そこで、第10図に示すように、進角速度が高い場合と
低い場合との双方の長所を活用すべく、遅角領域によっ
て進角速度に差を設け、点火時期が大きく遅角した領域
に入った場合、その領域内では進角方向への変化速度を
高くして、早急に要求点火時期に復帰できるようにした
技術が特開昭59−41666号にて提案されている。 (発明が解決しようとする!1llffi)しかしなが
ら上記技術において、進角方向への変化速度を高くする
領域の設定いかんによっては、実際にノッキングが発生
し大きな遅角が必要となる機関状態においても、その領
域内に入ると進角方向への変化速度が高くなるため、第
8図の従来技術で説明したように、ノンタレヘルおよび
ノック頻度ともに大きくなってしまう。このような不具
合を防ぐ意味から、進角方向への変化速度を高くする領
域は、通常の正常な制御状態における最大遅角点火時期
よりもさらに遅角側に設ける必要があるが、その場合実
際の点火時期が前記領域を外れてノック発生点火時期側
に進角する際、領域脱出後は通常の進角速度に戻るため
、実際の点火時期とノック発生点火時期との差が大きい
ことから、その復帰には多大な時間を要してしまう。 そこで本発明は、点火時期の進角方向への変化速度を高
くする領域を通常の正常な制御状態における最大遅角点
火時期よりもさらに遅角側に設けた内燃機関の点火時期
制御装置において、点火時期が前記領域を外れて進角側
となっても、進角方向への変化速度の高い状態を継続す
ることにより、遅角状態から要求点火時期への復帰を速
やかに行うことができるようにすることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成する本発明の内燃機関の点火時期制御装
置は、第1図に発明の構成国を示すように、内燃機関M
lのノッキング発生の有無を検出するノッキング検出手
段M2と、ノッキング発生が検出されたときは、点火時
期を遅角方向に変化させ、ノッキング発生が検出されな
かったときには、点火時期を進角方向に変化させる点火
時期制御手段M3と、点火時期が通常の正常な制御状態
における最大遅角点火時期を越えて遅角されたことを検
出する過遅角検出手段M4と、点火時期が最大遅角点火
時期を越えて遅角されたことを検出したとき、点火時期
の進角方向への変化速度を高くする進角速度変更手段M
5と、進角方向への変化速度を高くした状態を、点火時
期が前記最大遅角点火時期を越えて進角された場合にも
所定期間継続させる進角速度継続手段M6と、を具備す
る。 〔作用〕 その結果、本発明の内燃機関の点火時期制御装置によれ
ば、ノックセンサへのノイズの混入、あるいは点火時期
制御システムの異常発生、機関自体の異常発生等により
点火時期が大きく遅角し、進角方向への変化速度を高く
する通常の正常な制御状態における最大遅角点火時期よ
りもさらに遅角側に設けた領域に一旦入った場合、その
領域を出ても、点火時期は所定期間進角方向への変化速
度の高い状態で進角側に変化するため、通常の進角方向
への変化速度より早いだけ、要求点火時期への復帰を速
やかに行うことができる。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の内燃機関の点火時期制御
装置について説明する。 第2図は本発明の第1実施例の全体の構成を示す概略図
である。同図において、10は4サイクル6気筒内燃機
関のシリンダブロック、12はシリンダブロックに取付
けられたノックセンサ、14はディストリビュータ、2
0は制御回路である。 ノックセンサ12は、例えば圧電素子あるいは電磁素子
等から構成され、機械的振動を電気的な振幅変動に変換
する周知のものである。ディストリビュータ14にはク
ランク角センサ16及び18が設けられている。クラン
ク角センサ16は、気筒判別用であり、ディストリビュ
ータ軸が1回転する毎、即ちクランク軸が2回転する毎
(720”CA毎)に1つのパルスを発生する。その発
生位置は、例えば、第1気筒の上死点の若干手前の位置
の如く設定される。クランク角センサ18は、ディスト
リビュータ軸が1回転する毎に24個のパルス、従って
クランク角30”毎のパルスを発生する。 ノックセンサ12、クランク角センサ16及び18から
の電気信号は、制御回路20に送り込まれる。制御回路
20には、さらに機関の吸気通路22に設けられたエア
フローセンサ24からの吸入空気流量を表す信号が送り
込まれる。一方、制御回路20からは、イグナイタ26
に点火信号が出力され、イグナイタ26によって形成さ
れたスパーク電流は、ディストリビュータ14を介して
各気筒の点火プラグ28に分配される。 機関には、通常、運転状態パラメータを検出するその他
の種々のセンサが設けられ、また、制御回路20は、燃
料噴射弁29等の制御をも行うが、これらは本発明とは
直接関係しないため、以下の説明では、これらを省略す
る。 第3図は、第2図の制御回路20の構成を表すブロック
図である。エアフローセンサ24からの電圧信号は、バ
ッファ30を介してアナログマルチプレクサ32に送り
込まれマイクロコンピュータからの指示に応じて選択さ
れてA/D変換器34に印加され、2進体号に変換され
た後、入出力ボート36を介してマイクロコンピュータ
内に取り込まれる。 クランク角センサ16からのクランク角7206毎のパ
ルス、クランク角センサ1Bからのクランク角30’毎
のパルスはそれぞれバッファ38゜42を介し、入出力
ボート46を介してマイクロコンピュータに送り込まれ
る。 ノックセンサ12の出力信号は、インピーダンス変換用
のバッファ及びノッキング固有の周波数帯域(7〜8k
Hz)が通過帯域であるバンドパスフィルタから成るバ
ッファフィルタ48を介してピークホールド回路50及
び整流回路51に送り込まれる。ピークホールド回路5
0は、線52及び入出力ボート46を介して“l”レベ
ルの信号がマイクロコンピュータから印加されている際
にのみ、ノックセンサ12からの出力信号を取り込み、
その最大振幅のホールド動作を行う、ピークホールド回
路50の出力は、アナログマルチプレクサ53に送り込
まれマイクロコンピュータからの指示に応じて選択され
てA/D変換器54に印加され、2進体号に変換された
後、入出力ボート46を介してマイクロコンピュータ内
に取り込まれる。整流回路51は、ノックセンサ12か
らの出力信号を全波整流もしくは半波整流する。整流さ
れた信号は積分回路55に送り込まれて時間に関して積
分される。従って、積分回路55の出力は、ノックセン
サ12の出力信号の振幅を平均化した値となる。積分回
路55の出力は、アナログマルチプレクサ53に送り込
まれて、選択的にA/D変換器54に印加され2進体号
に変換された後、マイクロコンピュータ内に取り込まれ
る。 ただし、A/D変換器54のA/D変換開始は、入出力
ボート46及び線56を介してマイクロコンピュータか
ら印加されるA/D変換起動信号によって行われる。ま
た、A/D変換が終了すると、A/D変換器54は、線
58及び入出力ボート46を介してマイクロコンピュー
タにA/D変換完了通知を行う。 一方、マイクロコンピュータから、入出力ボート46を
介して駆動回路60に点火信号が出力されると、これが
駆動信号に変換されてイグナイタ26が付勢され、その
点火信号の持続時間及び持続時期に応じた点火制御が行
われる。 マイクロコンピュータは、前述の入出力ボート36及び
46と、マイクロプロセッサ(MPU)62、ランダム
アクセスメモリ (RAM)64、リードオンリメモリ
 (ROM)66、図示しないクロック発生回路、メモ
リ制御回路、及びこれらを接続するバス6.8等から主
として構成されており、ROM66内に格納されている
制御プログラムに従って種々の処理を実行する。 図示しない制御プログラムにより、MPU62は、あら
かしめ定めた期間だけ、例えばTDC付近からATDC
60@付近までの期間だけ“1”レベルの信号をピーク
ホールド回路50に送り込む、これにより、その間、ピ
ークホールド動作が行われる。一方、MPU62は所定
のタイミングでA/D変換器54に対してピークホール
ド回路50の出力及び積分回路55の出力のA/D変換
開始を指示する。A/D変換器54からA/D変換完了
通知が送り込まれると、MPU62は、ピークホールド
回路50の出力に対応する2進体号をノッキング値aと
して、積分回路55の出力に対応する2進体号をバンク
グランド値すとしてそれぞれRAM64に格納する。 この格納されたバックグランド値すを用いて、第4図に
示すフローチャートに従ってノック補正遅角量θkによ
る遅角処理を行う。すなわち、ノック補正遅角量θに遅
角処理では、まず、現在ノッキングが発生しているか否
かをノッキング値aが、バンクグランド値すに所定の定
数kを乗算して戒るに−b以上であるか否かで判断する
(ステップ100)。 ここで、ノッキング値aが所定の定数にとバンクグラン
ド値すとの積、いわゆるノック判定値k・b以下である
と判断された場合には、現在ノッキングが発生していな
いと判断して、第4図のノック補正遅角量θkによる遅
角処理ルーチンを一旦終了する。 一方、ノック信号値aがノック判定値に−bより大きい
場合には、現在ノッキングが発生していると判断して、
次にノック補正遅角量θkを遅角量Xだけ増加する処理
を実行して本ルーチンを一旦終了する(ステップ110
)。なお、ノック補正遅角量θには、図示しない点火時
期制御ルーチンにおいて、内燃機関の点火時期θの算出
時に参照されるものである0例えば、点火時期制御ルー
チンで点火時期θは、下記(1)弐により算出される。 θ=θB−θに十θH・・・(1) θB・−エンジン負荷、回転数に基づいて算出する点火
時期 θH〜・・他の補正値 次に前記遅角処理ルーチンにて演算されたノック補正遅
角量θkを用いて、進角処理を行う。進角処理について
第5図のフローチャートによって説明する。 本進角処理は、4(ms)毎に実行される。処理が開始
されると、始めに500 m sカウンタC500をイ
ンクリメントする処理が行われ(ステップ200)、次
いで500msカウンタC500が所定値(125)以
上になったか否かが判断される(ステップ21O)。こ
こで500m5カウンタC500が所定値(125)に
達していなければ、そのまま次に移行し、所定値(12
5)に達していれば、すなわち500m秒毎に、まず5
00 m sカウンタcsooをクリアしくステップ2
20)、次いでノック補正遅角量θkを、進角量Yだけ
減算する処理を実行する(ステップ230)、ノック補
正遅角量θkを進角量Yだけ減算した後、次にこのノッ
ク補正遅角量が値rOJ以上であるか否かを判断しくス
テップ240)、値「0」未満であれば、ノック補正遅
角量θkに値「0」を設定しくステップ250)、一方
、値「0」以上であればそのまま次に移行して、ノック
補正遅角量θにと進角量Yとを所定の記憶領域に格納し
て(ステップ260)、本ルーチンを−旦終了する。こ
のステップ240および250の処理により、過進角が
防止される。 以上、第5図に示す進角処理により、500m5毎に点
火時期が進角量Yに対応する角度(例えば1°CA)だ
け進角側に変更される。 第6図は、第5図のフローチャートの(A)の部分に対
応しており、よって500 m s毎に実行される進角
側への変化速度を変更するためのフローチャートを示す
ものである。まず、ノック補正遅角量θkが遅角110
  (’CA)を越えているか否かを判断する(ステッ
プ300)。この遅角1tlo(”CA)というのは通
常の正常な制御状態におる最大遅角点火時期であり、こ
れは言い換えれば点火時期制御システムが異常状態に入
っているか否かの判断となる。ここでノック補正遅角量
θkが遅角量10(@CA)を越えていれば通常制御状
態においては有り得ない遅角量であるのでこれは点火時
期制御システムの制御状態が異常状態に入っていると判
断し次いで5000msカウンタC5000をクリアし
くステップ310)、5000msカウンタC5000
をインクリメントする処理に移行する(ステップ320
)、次に5000msカウンタcsoooが所定値〔1
03以上になったか否かが判断される(ステップ330
)。ここで5000msカウンタが所定値〔10〕に達
していなければそのまま、所定値(10)に達していれ
ば値を〔10〕にガードした後(ステップ340)、ノ
ック補正遅角量θkを第2の進角量Zだけ減算する処理
を実行する(ステップ350)。ノック補正遅角量θk
を第2の進角量Zだけ減算した後、次にこのノック補正
遅角量θkが値「0」以上であるか否かを判断しくステ
ップ360)、値rOJ未満であれば、ステップ250
に移行し、−力値「0」以上であればステップ230に
移行する。Zは予め定める所定値であって、通常の進角
量Yに加えて、余分に進角させることになり、進角方向
への変化速度が高くなる。以降、ノック補正遅角量θk
が遅角量10(”CA)未満になっても5000 m 
sカウンタC5000が所定値〔lO〕に達するまでは
(ステップ370)、ステップ320に移行し、第2の
進角量Zを通常の進角量Yに加えて、余分に進角させる
ことになる。なおステップ300においてノック補正遅
角量θkが遅角量10(”CA〕を越えていない場合は
正常制御状態と判断でき5000msカウンタC500
0が所定値〔IO〕に達した時点で通常の遅角量で制御
されることとなる。尚、前記のように5000msカウ
ンタcsoooが所定値〔10〕に達するまでは、進角
速度が高められる処理が行われるため、ノッキング補正
遅角量θkが遅角量10(”CA)未満でも始動時には
進角方向への変化速度が高められる処理が行われること
になるが、始動時の極めて短い時間でもあるので特に問
題とはならない。 また、始動時より遅角量を通常の遅角量で制御すること
も、始動時直ちに5000 m sカウンタC5000
に値「10」を設定することで可能となる。 以上のように本実施例によれば、ノックセンサ12への
ノイズの混入、あるいは点火時期制御システムの異常発
生、機関自体の異常発生等により点火時期が大きく遅角
し、進角方向への変化速度を高くする所定の遅角領域〔
ノック補正遅角量が10°CA以上〕に一旦入った場合
、その領域を出ても、点火時期は所定期間進角方向への
変化速度の高い状態(θに=θに−Y−Z)で進角方向
に変化するため、要求点火時期への復帰を速やかに行う
ことができる。 尚、本実施例において、第4図のフローチャートにおけ
るステップ100の処理は本発明のノッキング検出手段
に相当するものであり、第4図のフローチャートにおけ
るステップ110および第5図のフローチャートにおけ
るステップ230の処理は本発明の点火時期制御手段に
相当し、第6図のフローチャートおけるステップ300
の処理は本発明の過遅角検出手段に相当し、第6図のフ
ローチャートにおけるステップ350の処理は本発明の
進角速度変更手段に相当し、第6図のフローチャートに
おけるステップ3701ステツプ310、ステップ32
0、およびステップ330の処理は本発明の進角速度継
続手段に相当する。 次に本発明の第2実施例について説明する。 本第2実施例は、前記第1実施例と進角速度変更手段が
異なるものであり、その他の構成については前記第1実
施例と同じものである。以下、前記第1実施例と異なる
部分について、第7図の進角速度変更手段を表すフロー
チャートに基づいて説明する。 まず、ノック補正遅角量θkが遅角量10 〔0CA)
を越えているか否かを判断する(ステップ400)。こ
のステップは第1実施例で説明したように現在の点火時
期制御システムが異常状態に入っているか否かの判断で
ある。ここでノック補正遅角量θkが遅角量10(”C
A)を越えていれば通常制御状態においては有り得ない
遅角量であるのでこれは点火時期制御システムの異常状
態に入っていると判断し次いで5000msカウンタに
所定値〔10〕を設定しくステップ410)、ノック補
正遅角量θkが遅角量10(’CA)を越えず正常制御
状態と判断した場合はそのまま5000 m sカウン
タC5000をディクリメントする処理に移行する(ス
テップ420)、ここで5000 m sカウンタcs
oooが値(0)以上であればそのまま、一方値(0)
未満であれば(ステップ430)値を
〔0〕にガードし
た後(ステップ440)、第2の進角量Zを算出しくス
テップ450)、ノック補正遅角量θkを第2の進角I
Zだけ減算する処理を実行する(ステップ460)、本
実施例においては、点火時期制御システムが異常状態に
入ってる場合、通常の進角i1Yに加えて余分に進角さ
せる第2の進角量Zを固定値とせず、5000 m s
カウンタC5000に応じた値としている。すなわち、
αは比例定数であり、例えばαが0.1とすれば500
0mSカウンタC5000が値(10)の時、第2の進
角22は1[”CA)となる9通常は5000msカウ
ンタC5000は値(0)なので、第2の進角量ZはO
(’CA)となり通常の進角量Yのみで進角されること
になり、点火時期制御システムが異常状態に入ると、通
常の進角量Yに加え、第2の進角量Zが加えられる。ノ
ック補正遅角量θkを第2の進角量Zだけ減算した後、
次にこのノック補正遅角量θkが値rOJ以上であるか
否かを判断しくステップ470)、値「0」未満であれ
ば、ステップ250に移行し、一方値「0」以上であれ
ばステップ230に移行する。 本実施例によれば、前記第1実施例と同様にノックセン
サ12へのノイズの混入、あるいは点火時期制御システ
ムの異常発生、機関自体の異常発生等により点火時期が
大きく遅角し、進角方向への変化速度を高くする所定の
遅角領域〔ノック補正遅角量が106CA)に−旦入っ
た場合、その領域を出ても、点火時期は所定期間進角方
向−・の変化速度の高い状態〔θに=θに−Y−Z)で
進角側に変化するため、要求点火時期への復帰を速やか
に行うことができるとともに、進角速度は第1実施例の
ように一定時間後に急変せず徐々に通常の進角速度に戻
るので、この制御が終了する前にノックが起きた時に、
ノックレベルが高くなることを防ぐことができる。 尚、本実施例において、第7図のフローチャートにおけ
るステップ400は本発明の過遅角検出手段に相当し、
同じく同図におけるステップ450およびステップ46
0の処理は本発明の進角速度変更手段に相当し、同じく
同図におけるステップ410、ステップ420およびス
テップ430の処理は本発明の進角速度継続手段に相当
する。 なお、上記第1および第2実施例においては、進角側へ
の変化速度を高くした状態の維持期間を所定期間とした
が、所定期間経過以前にノッキングが発生した場合、そ
の時点で点火時期の変化速度の高くした状態の維持を終
えることとする。 また、上記第1および第2実施例においては、点火時期
の変化速度を高くした状態の維持期間の開始時点を進角
処理開始時としたが、通運角を検出する所定値の通過時
を進角側への変化速度の高くした状態!7)維持期間の
開始時点とするようにしてもよい。 〔本発明の効果〕 本発明の内燃機関の点火時期制御装置によれば点火時期
が進角方向への変化速度を高い領域を越えて進角側とな
っても、進角方向への変化速度の高い状態が所定時間維
持されることから前記領域からの復帰を速やかに行うこ
とができる。 このため、進角方向への変化速度を高める領域を通常の
正常な制御状態における最大遅角点火時期よりも遅角側
に設定することができ、通常の正常な制御状態では、ノ
ックレベルおよびノックの頻度を大きくせずに、異常な
遅角状態から要求点火時期への復帰は早めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の内燃機関の点火時期制御装置の基本構
成図、第2図は本発明の第1実施例の点火時期制御を備
えた内燃機関の概略図、第3図は第2図の制御回路のブ
ロック図、第4図は第1実施例の遅角制御のフローチャ
ート、第5図は第1実施例の進角制御のフローチャート
、第6図は第1実施例の進角速度変更制御のフローチャ
ート、第7図は本発明の第2実施例の進角速度変更制御
のフローチャート、第8図は従来の技術にかかる進角速
度を高くとった場合の点火時期の変動特性図、第9図は
従来の技術にかかる進角速度を低くとった場合の点火時
期の変動特性図、第10図は従来の技術にかかる所定領
域を越えて遅角された場合の進角速度を高くしたときの
点火時期の変動特性図、を示すものである。 12−ノックセンサ、16.18−・−クランク角セン
サ、20−・制御回路、26−・イグナイタ、28−・
・点火プラグ、34.54−・A/D変換器、36.4
6−・入出力ポート、50・−ピークホールド回路、5
5−・積分回路、62−・MPU、64RAM、66−
・・ROM。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 内燃機関のノッキング発生の有無を検出するノッキング
    検出手段と、 ノッキング発生が検出された時は、点火時期を遅角方向
    に変化させ、ノッキング発生が検出されなかったときに
    は、点火時期を進角方向に変化させる点火時期制御手段
    と、 点火時期が通常の正常な制御状態における最大遅角点火
    時期を越えて遅角されたことを検出する過遅角検出手段
    と、 点火時期が前記最大遅角点火時期を越えて遅角されたこ
    とを検出したとき、点火時期の進角方向への変化速度を
    高くする進角速度変更手段と、進角方向への変化速度の
    高い状態を、点火時期が前記最大遅角点火時期を越えて
    進角されても所定期間継続させる進角速度継続手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
JP32622989A 1989-12-15 1989-12-15 内燃機関の点火時期制御装置 Pending JPH03185270A (ja)

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JP32622989A JPH03185270A (ja) 1989-12-15 1989-12-15 内燃機関の点火時期制御装置

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