JPS61201848A - デイ−ゼルエンジンの噴射時期制御方法 - Google Patents

デイ−ゼルエンジンの噴射時期制御方法

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JPS61201848A
JPS61201848A JP60042141A JP4214185A JPS61201848A JP S61201848 A JPS61201848 A JP S61201848A JP 60042141 A JP60042141 A JP 60042141A JP 4214185 A JP4214185 A JP 4214185A JP S61201848 A JPS61201848 A JP S61201848A
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JP
Japan
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ignition
engine
operating state
signal
sensor
Prior art date
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JP60042141A
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English (en)
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Masaomi Nagase
長瀬 昌臣
Fumiaki Kobayashi
文明 小林
Yoshiyasu Ito
嘉康 伊藤
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
NipponDenso Co Ltd
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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、ディーゼルエンジンの噴射時期制御方法に係
り、特に、着火時期センサを備えた自動車用の電子制御
ディーゼルエンジンに用いるのに好適な、少くともエン
ジン負荷及びエンジン回転数に基づいて決定した目橡着
火時期と、着火時期センサを用いて検出される実着火時
期との偏差に応じて、噴射時期をフィードバック制御す
るようにしたディーゼルエンジンの噴射時期制御方法の
改良に関する。 (従来の技術1 ディーゼルエンジン、特に自動車用ディーゼルエンジン
の排気ガス浄化性能等を最適化するための噴射時期制御
に際して、特開昭57−28842、特開昭58−25
582.特開昭58−192935、特開昭59−15
3942等において、燃焼至に火炎センサ等の着火時期
センサを設置し、該着火時期センサによる燃焼至内の着
火時期(シリンダ内の圧力が燃焼により急激に立上がる
時期、又は、着火による燃焼光が立上がる時期)の検出
結果をフィードバックすることにより、実着火時期が、
エンジン負荷とエンジン回転数等により定まる要求着火
時期となるように噴射時期をフィードバック制御するこ
とが提案されている。 このような着火時期センサの出力に基づく噴射時期のフ
ィードバック制tillに際して、通常、第7図に実線
Aで示′!j!IDく、着火時期センサからの信号をあ
る一定の閾値vthで波形整形し、その信号(@大信号
)と基準位置、例えば上死点(TDC)との差から実着
火時期を演算している。 一方、着火時期センサが断線等により故障して着火信号
が出力されなくなった時の対策として、出願人は既に特
願昭58−205248や特願昭58−82386で、
着火時期センサ出力の着火信号の有無を監視し、着火信
号が設定時間内に入力されず、着火時期センサの故障と
判断される時には、例えば噴射開始時期信号(特願昭5
8−205248)やエンジン回転数とエンジン負荷に
基づいて設定される燃料噴!u期(特願昭58−823
86)に基づくオープンループ制御を行うことを1!案
している。
【発鳴が解決しようとする問題dJ しかしながら、着火時期センサは、その先端面がエンジ
ン燃焼!内に露出されているため、低部始動時や低速高
負荷時のような運転状態では、着火時期センサ先端のガ
ラス先端面にカーボンが付!することがある。このよう
な場合、着火時期センサの出力は著しく低下するため、
甚しい場合には、前出第7図に破$IBで示した如く、
閾11[Vtl+を超えることができず、着火信号が出
力されなくなることがある。 従って、着火信号の有無を正確に判定するためには、着
火信号が不安定な運転状態等を除き、着火が確案に検出
される特定の判定領域で着火信号の有無を判定する必要
がある。よって、アイドル付近、エンジンの低回転時、
低負荷時には、着火時期センサがくすぶる可能性がある
ため、着火信号の有無や着火時期センサの故障を検出す
ることができず、噴射時期が最進角又は最遅角状態に制
1IIlされ、ディーゼルノックが大きくなったり、白
煙が増大するという問題点を有していた。 又、前記のような着火信号が不安定な状態で故障判定を
誤って行ってしまうと、例えば故障診断・表示や燃料噴
射量を減らす等のフェイルセーフの制御が(テわれる。 しかしながら、カーボンが付着したのみのくすぶり状態
では、着火信号に基づくフィードバック制御は困難とな
るが、エンジン回転数とアクセル開度等により求められ
る基本噴射時期に基づくオープンループ制御による噴射
時期の制御は可能であるため、着火時期センサ故障時の
ように、フェイルセーフの制御を行う必要はない。又、
くすぶりは高回転運転で解消できるため、故障表示を行
って、車両運転者を不安にさせることもないという問題
点を有していた。 [発明の目的1 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされもの
で、エンジン運転状態に応じて、噴射時期のフィードバ
ック制御、オープンループ制御及び着火時期センサの故
障検出を的確に行うことができ、従って、特に着火信号
が検出されない時の制御性及び運転性を向上すると共に
、着火時期センサの異常を正確に検出することができる
ディーゼルエンジンの噴射時期制御方法を提供すること
を目的とする。 1問題点を解決するための手段1 本発明は、少(ともエンジン負荷及びエンジン回転数に
基づいて決定した目11着火時期と、着火時期センサを
用いて検出される実着火時期との隔差に応じて、噴射時
期をフィードバック制御するようにしたディーゼルエン
ジンの噴射時期制御方法において、第1図にその要旨を
示す如く、着火信号を検出するのが困難な非完爆運転状
態であるか否かを判定する手順と、着火信号が不安定な
運転状態であるか否かを判定する手順と、前記非完爆運
転状態又は着火信号不安定運転状態である時は、エンジ
ン負荷及びエンジン回転数に基づくオープンループ制御
を行う手順と、前記非完爆運転状態又は着火信号不安定
運転状態のいずれでもなく、着火信号が検出されている
時は、着火信号に基づく前記フィードバック制御を行う
手順と、前記非完爆運転状態又は着火信号不安定運転状
態のいずれでもなく、着火信号が検出されていない時は
、前記オープンループ制御を行うと共に、着火時期セン
サの故障検出を行う手順と、を含むことにより、前記目
的を達成したものである。 又、本発明の実711!態様は、前記非完爆運転状態を
、エンジンの極低回転時又は始動時として、非完爆運転
状態が容易に且つ的確に判定できるようにしたものであ
る。 又、本発明の他の實施態様は、前記着火信号不安定運転
状態を、減速時、あるいは、エンジンの低伸1転時又は
低負荷時として、着火信号不安定運転状態が容易に且つ
的確に判定できるようにしたものである。 【作用1 本発明においては、少くともエンジン負荷及びエンジン
回転数に基づいて決定した目標着火時期と、着火時期セ
ンサを用いて検出される実着火時期との偏差に応じて、
噴射時期をフィードバック制御づるに際して、着火信号
を検出するのが困難な非完爆運転状態又は着火信号が不
安定な運転状態である時は、エンジン負荷及びエンジン
回転数に基づくオープンループ制御を行い、前記非完爆
運転状態又は着火信号不安定運転状態のいずれでもなく
、着火信号が検出されている時は、着火信号に基づく前
記フィードバック制御を行い、一方、着火信号が検出さ
れていない時は、前記オープンループ制御を行うと共に
、着火FRwJセンサの故障検出を行うようにしている
。従って、着火信号に基づくフィードバック制御及びオ
ープンループ制御が的確に使い分けられ、着火時期の誤
検出や着火波形の乱れ(出力低下や波形の割れ)及び着
火信号無しによる噴射時期の誤った制御が防止される。 特に、着火信号がない状態では、確実にオープンループ
ill Illを行うことができ、白煙やディーゼルノ
ックを防止できると共に、運転性や燃費性能を向上する
ことがでとる。更に、着火信号が安定している運転状態
でのみ着火時期センサの故障検出を行うようにしている
ので、着火時期センサの故障の誤検出もない。 【実施例】 以下、図面を参照して、本発明に係る噴射時期制御方法
が採用された、自動車用の電子制御ディーゼルエンジン
の実施例を詳細に説明する。 本実施例には、第2図に示す如く、エアクリーナ(図示
省略)の下流に配設、された、吸入空気の温度を検出す
るための吸気温センサ12が備えられている。該吸気温
センサ12の下流には、排気ガスの熱エネルギにより回
転されるタービン14Aと、該タービン14Aと連動し
て回転されるコンプレッサ14Bからなるターボチャー
ジャ14が備えられている。該ターボチャージャ14の
タービン14Aの上流側とコンプレッサ14Bの下流側
は、吸気圧が上昇し過ぎるのを防止するためのウェスト
ゲート弁15を介して連通されている。 前記コンプレッサ14B下流側のベンチュリ16には、
アイドル時等に吸入空気の流量をIll限するための、
運転席に配設されたアクセルペダル17と連動して非線
形に回動するようにされた主吸気較り弁18が備えられ
ている。前記アクセルペダル17の開度(以下、アクセ
ル開度と称する)A capは、アクセル位置センサ2
0によって検出されている。 前記主吸気校り弁18と並列にD1吸気較り弁22が備
えられており、該副吸気絞り弁22の間度は、ダイヤフ
ラム装置24によって制御されている。該ダイヤフラム
装置24には、負圧ポンプ26で発生した負圧が、負圧
切換弁(以下、VS■と称する)28又は30を介して
供給される。 前記吸気絞り弁18.22の下流側には吸入空気の圧力
を検出するための吸気圧センサ32が備えられている。 ディーゼルエンジン10のシリンダヘッド10Aには、
エンジン燃焼至10Bに先端が臨むようにされた噴射ノ
ズル34、グロープラグ36及び着火時期センサ38が
億えられている。又、ディーゼルエンジン10のシリン
ダブロック10Cには、エンジン冷却水温を検出するた
めの水温センサ40が備えられている。 前記噴射ノズル34には、噴射ポンプ42から燃料が圧
送されてくる。該噴射ポンプ42には、ディーゼルエン
ジン10のクランク軸の回転と運動して回転される駆動
軸42Aと、該駆動軸42Aに固着された、燃料を加圧
するためのフィードポンプ42B(第2図は90’展開
した状態を示づ)と、燃料供給圧を調整するための燃圧
調整弁42Gと、前記駆動軸42Aに固着されたギヤ4
2Dの回転変位から基準位置、例えば上死点(TDC>
を検出するための、例えば電磁ピックアップからなる基
準位置センサ44と、同じく駆動軸42Aに固着された
ギヤ42Eの回転変位からエンジン回転数を検出するた
めの、例えば1!磁ピツクアツプからなるエンジン回転
数センサ46と、フェイスカム42Fとプランジャ42
G8住11勤させ、又、そのタイミングを変化させるた
めのローラリング42Hと、該ローラリング42Hの回
動位置を変化させるためのタイマピストン42J(第2
図は90°展開した状態を示す)と、該タイマピストン
42Jの位置を1ilJ ’aすることによって噴射時
期を制御lするためのタイミング制御弁(以下、TCV
と称する)48と、スピルボート42Kを介してのプラ
ンジャ42Gからの燃料逃し時期を変化させることによ
って燃料噴射量を制御M+ ?lるための電磁スピル弁
50と、燃料をカットするための燃料カットソレノイド
52と、燃料の逆流や後型れを防止プるためのデリバリ
バルブ42Lと、が備えられている。 前記グロープラグ36には、グローリレー37を介して
グロー電流が供給されている。 前記着火時期センサ38は、第3図に詳細に示す如く、
ディーゼルエンジン10のシリンダヘッド10Aに挿入
固定される固状のケース38Aと、該ケース38Aの中
央部に挿入された、燃焼光を伝送するための、例えば石
英ガラス製の光導体38Bと、該先導体38Bによって
伝送されてきた光を検出して電気信号に変換するための
、例えばシリコンフォトダイオードからなる受光素子3
8Cとが備えられている。 前記吸気温センサ12、アクセル位置センサ20、吸気
圧センサ32、着火時期センサ38、水温センサ40、
基準位置センサ44、エンジン回転数センサ46、前記
グロープラグ36に流れるグロー11!!流を検出する
グロー電流センサ54、エアコンスイッチ、ニュートラ
ルセーフティスイッチ出力、車速信号等は、電子制御ユ
ニット(以下、ECUと称する)56に入力されて処理
され、該ECU36の出力によって、前記VSV28.
30、グローリレー37、TCV48、電磁スピル弁5
0、燃料カットソレノイド52等が制御される。 前記ECU36は、第4図に詳細に示す如く、各種″a
痺処理を行うための中央処理ユニット(以下、CPUと
称する)56Aと、バッファ56Bを介して入力される
前記水温センサ40出力、バッファ56Gを介して入力
される前記吸気温センサ12出力、バッファ56Dを介
して入力される前記吸気圧センサ32出力、バッファ5
6Eを介して入力される前記アクセル位置センサ20出
力、バッファ56Fを介して入力される位相補正電圧信
号、バッファ56Gを介して入力されるで補正電圧信号
等を順次取込むためのマルチプレクサ(以下、MPX、
!−称−=jる’)56Hと、該MPX56日出力のア
ナログ信号をデジタル信号に変換してCPtJ56Aに
取込むためのアナログ−デジタル変換器(以下、A/D
変換器と称する)56Jと、前記エンジン回転数センサ
46出力を波形整形してCPU56Aに取込むための波
形整形回路56にと、前記基準位置センサ44出力を波
形整形してCPU56Aに取込むための波形整形回路5
6Lと、前記着火時期センサ38出力を波形整形してC
PU56Aに取込むための波形整形回路56Mと、スタ
ータ信号をCPU56Aに取込むためのバッファ56N
と、エアコン信号をCPU56Aに取込むためのバッフ
ァ56Pと、トルコン信号をCPU56Aに取込むため
のバッファ56Qと、前記CPU56Aの演算結果に応
じて前記燃料カットソレノイド52を駆動するための駆
動回路56Rと、前記CPLI56Aの演算結果に応じ
て前記TCV48を駆動するための駆動回路568と、
前記CPU56Aの演算結果に応じて前記電磁スピル弁
50を駆動するための駆動回路56Tと、前記電磁スピ
ル弁50に流れる電流を検出して前記駆動回路56Tに
フィードバックするためのlll流出出回路56U、低
電圧を検出して前記駆動回路56Tに入力するための低
電圧検出回路56Vと、前記CPU56Aの演算結果に
応じで自己診断信号(以下ダイアグ信号と称する)を出
力するための駆11J Ic1l路56Wと、前記CP
U56Aの演算結果に応じて警告灯を駆動する1;めの
駆動回路56Xとから構成されている。 ここで、前記位相補正電圧信号は、噴射ポンプ42に基
準位置センサ44を取付ける際に発生する正規の位置と
実際の取付は位置との位相差等を補正するための信号で
ある。又、前記τ補正電圧信号は、前記噴射ポンプ42
における各部品の個体差による応答性のずれを補正する
ための信号である。 以下実施例の作用を説明する。 本実施例における噴射時期制御は、第5図に示づような
流れ因に従って実行される。即ち、一定時間、例えば1
0ミリ秒経過毎にステップ110に入り、エンジンスト
ール中を含むエンジン極低回転域であるか否かを判定す
る。判定結果が否である場合には、ステップ112に進
み、スタータ信号STAがオンの始動中であるか否かを
判定する。船出ステップ110又は112の判定結果が
正で、エンジンストール中を含む極低回転域又は始動中
(第6図に示1頭域C)であり、いずれにしても着火信
号が全くあてにできないと判断される時には、ステップ
114に進み、着火時期センサ38の故障検出カウンタ
CD igtをクリアする。 次いでステップ116に進み、例えばオープンループフ
ラグをセットして、オープンループ制御の指示を行って
、このルーチンを終了する。従って、着火信号があてに
できないエンジンの極低回転域又は始動中は、確実にオ
ープンループ制御が行われる。なお、前出ステップ11
2の判定結果が正である始動中は、始動時用のオープン
ループ制御が行われるようにする。 一方、前出ステップ112の判定結果が否である場合、
即ち、エンジンの極低回転域でも始動中でもないと判断
される時には、ステップ120に進み、前記故障検出カ
ウンタCD 1(Jtをインクリメントする。なお、こ
の故障検出カウンタCD1g
【は、着火の割込み処理に
よってクリアされる。 次いでステップ122に進み、故障検出カウンタCDi
すtの計数値が設定部、例えば500ミリ秒に担当する
50以上であるか否かを判定する。 判定結果が否である場合、即ち、500ミリ秒以下の間
隔で着火が検出され、その割込み処理ルーチンでカウン
タCD iotがクリアされている着火信号検出時には
、ステップ124に進み、例えばエンジン回転数が10
00rB以上であり、且つ、燃料噴射量が5mmj/s
r取下であることから、減速中であるか否かを判定する
。判定結果が正である場合(第6図の領域D)には、燃
料噴射量が少く着火信号波形が小さいため、その遅れが
大きく誤って着火時期を検出づる可能性があるので、ス
テップ126でオープンループ制御の指示を1テつて、
このルーチンを終了する。 一方、前出ステップ124の判定結果が否である場合、
即ち、着火信号が検出され、しかも、減速中でない時に
は、ステップ128に進み、フィードバック制御の指示
を行って、このルーチンを終了する。 一方、前出ステップ122の判定結果が正である場合、
即ち、500ミリ秒以上看大信号が検出されていない時
には、ステップ130に進み、燃料噴射量の指示値0r
inが設定値、例えば10uj/’Stより大であるか
否かを判定する。判定結果が正である場合には、ステッ
プ132に進み、エンジン回転数Neが設定値、例えば
1000rpIllより大であるか否かを判定する。ス
テップ130又は132の判定結果が否であり、カーボ
ン付着等により故障検出が行える程着火信号の信頼性が
高くないと判断される時(第6図の領域E)には、ステ
ップ134に進み、着火時期センサ故障検出カウンタC
Diす【に49を入れ、前出ステップ116でオープン
ループ制御を指示して、このルーチンを終了する。この
ステップ134により、次回も着火がなければ、カウン
タCD iotの計Il!mは50となり、前出ステッ
プ130又は132のいずれかの判定結果が否である場
合には、オープンループ制御が続行される。一方、途中
で着火があれば、カウンタCD igtは途中で零にク
リアされる。 一方、前出ステップ132の判定結果が正である場合、
即ち、着火信号が安定している領11!(第6図の領1
iJF)であると判断される時には、ステップ136に
進み、カウンタCDiすtの計数値が設定値、例えば1
秒に対応する100以上であるか否かを判定する。判定
結果が否であり、未だ着火時期センサ38の故障と判定
するには十分な時間が経過していない時には、ステップ
138に進み、フィードバック制御の続行を指示して、
このルーチンを終了する。このステップ136によって
、過渡的な着火時期センサ3日の出力不良による誤判定
を防ぐことができる。 一方、前出ステップ136の判定結果が正である場合、
即ち、減速中から噴gFIM指示vAQrinが10m
m”/sr以上となり、且つ、エンジン回転数が100
0 rom+以、上になってから、着火信号がない状態
が最大1秒経過した時、又は、噴射量指示MQrinが
10mm’/St以下、且ツ、エンジン回転数Neが1
1000rp未渦の状態から、噴射鑑指示圃Q fin
が1 Qllm ’ 、’st以上トナリ、fiツ、エ
ンジン回転g2Neが1000run+ ’frmエテ
カラ、着火信号がない状態が0.5秒経過した時には、
ステップ140に進み、着火時期センサ38の故障であ
ると判断して、オープンループ制御を指示する。更に、
警告灯を点灯すると共に、ダイアグ信号をメモリする。 次いでステップ142に進み、カウンタCDigtを1
00にセットし、カウンタCDiす℃のオーバフローを
防止して、このルーチンを終了する。 以上の処理より、前出第6図に示した如く、フィードバ
ックl1ill ill及びオープンループ制御を着火
の有無によって切換えることができ、且つ、着火時期セ
ンサの故障を確実に検出することができる。 本実施例においては、非完爆運転状態を、エンジンの橿
低回転時又は始!71時としているので、非完爆運転状
態を容易に且つ的確に判定することができる。なお、非
完爆運転状態を判定する方法はこれに限定されない。 又、本実施例においては、着火信号不安定運転状態を、
減速時、あるいは、エンジンの低回転時又は低負荷時と
しているので、着火信号不安定運転状態を、容易に且つ
的確に判定することができる。なお、着火信号不安定運
転状態を判定する方法はこれに限定されない。 更に、本実施例においては、減速時をエンジン回転数が
設定値以上であり、且つ、燃料噴射量が設定値未満であ
る時としているので、減速時を容易に且つ的確に判定す
ることができる。なお、減速時を判定する方法はこれに
限定されず、他にアクセル開度A CCI)やブレーキ
信号等を用いることも可能である。 前記実施例においては、本発明が、′I!磁スピル弁5
0によって燃料噴射量を制御するようにされた過給擁付
きディーゼルエンジンに適用されていたが、本発明の適
用範囲はこれに限定されず、電磁スピル弁以外の燃料噴
射量制御アクチュエータを備えた一般のディーゼルエン
ジンにも同様に適用できることは明らかである。 【光間の効果】 以上説明した通り、本発明によれば、エンジンの運転状
態に合わせて、フィードバックI!1lIlill、オ
ープンループ制御及び着火時期センサの故障検出が的確
に行われる。従って、特にオープンループ制御時の制御
性や運転性が向上すると共に、1火時期センサの異常を
正確に検出することが可能となるという浸れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るディーゼルエンジンの噴射時期
制御方法の要旨を示す流れ図、第2図は本発明が採用さ
れた自動車用電子制御ディーゼルエンジンの実施例の全
体構成を示す、一部ブロック線図を含む断面図、第3図
は、前記実施例で用いられている着火時期センサの構成
を示す縦断面図、第4図は、同じく、電子制御ユニット
の構成を示すブロック線図、第5図は、同じく、本発明
により噴射時期を制御するためのルーチンを示す流れ図
、第6図は、前記実施例における、フィードバック制m
域、オープンループ制tit域、着火時期センサの故障
検出域を比較して示す線図、第7図は、着火時期センサ
の出力信号の例を示す線図である。 ]0・・・ディーゼルエンジン、 34・・・噴01ノズル、 38・・・着火時期センサ、 42・・・唄羽ポンプ、 42 J・・・タイマピストン、 44・・・基準位置センサ、 46・・・エンジン回転数センサ、 Ne・・・エンジン回転数、 48・・・タイミング制御弁(’TCV’)、56・・
・電子制御ユニット(ECtJ)、CD1す【・・・故
障検出カウンタ、 Qfill・・・噴割饅指示値。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少くともエンジン負荷及びエンジン回転数に基づ
    いて決定した目標着火時期と、着火時期センサを用いて
    検出される実着火時期との偏差に応じて、噴射時期をフ
    イードバツク制御するようにしたデイーゼルエンジンの
    噴射時期制御方法において、 着火信号を検出するのが困難な非完爆運転状態であるか
    否かを判定する手順と、 着火信号が不安定な運転状態であるか否かを判定する手
    順と、 前記非完爆運転状態又は着火信号不安定運転状態である
    時は、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づくオープ
    ンループ制御を行う手順と、前記非完爆運転状態又は着
    火信号不安定運転状態のいずれでもなく、着火信号が検
    出されている時は、着火信号に基づく前記フイードバツ
    ク制御を行う手順と、 前記非完爆運転状態又は着火信号不安定運転状態のいず
    れでもなく、着火信号が検出されていない時は、前記オ
    ープンループ制御を行うと共に、着火時期センサの故障
    検出を行う手順と、 を含むことを特徴とするデイーゼルエンジンの噴射時期
    制御方法。
  2. (2)前記非完爆運転状態を、エンジンの極低回転時又
    は始動時とした特許請求の範囲第1項記載のデイーゼル
    エンジンの噴射時期制卸方法。
  3. (3)前記着火信号不安定運転状態を、減速時、あるい
    は、エンジンの低回転時又は低負荷時とした特許請求の
    範囲第1項記載のデイーゼルエンジンの噴射時期制御方
    法。
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