JPS6220675A - 内燃エンジンの電子点火装置 - Google Patents

内燃エンジンの電子点火装置

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JPS6220675A
JPS6220675A JP15698185A JP15698185A JPS6220675A JP S6220675 A JPS6220675 A JP S6220675A JP 15698185 A JP15698185 A JP 15698185A JP 15698185 A JP15698185 A JP 15698185A JP S6220675 A JPS6220675 A JP S6220675A
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energization
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time
timing
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熊谷 千昭
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十万 真司
Yutaka Kimura
裕 木村
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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】 (技術分野) この発明は内燃エンジンの電子点火装置に関するもので
ある。
(発明の技術的背景とその問題点) 内燃エンジン点火時期を、当該エンジンの回転数、吸気
管内圧、およびエンジン温度等のエンジン運転パラメー
タ値に応じて最適な時期に調整し。
常にエンジンの良好な運転状態が保持できるようにして
いる。このような従来の点火装置は、例えば1次コイル
および2次コイルを備えた点火コイルにおける当該1次
コイルに、この1次コイルへの通電のオン、オフ時期を
制御する制、両回路を接続し、2次コイルには点火プラ
グを接続している。
そしてエンジンの所定クランク角度位置から、それぞれ
所定の時間を計数して、1次コイルに通電を開始する通
電時期、およびこの通電をオフして2次コイルに点火用
の高電圧を発生させる点火時期をそれぞれ所定の時期に
制御するようにしている。このため点火装置には通電時
期計数用と点火時期計数用との2個のカウンタを備えさ
せることが必要とされる。
このカウンタとして、点火時期の演算制御処理を実行す
る中央処理演算装置(以下rCPUJという)がいわゆ
る1チツプCPUである場合、CPU内部に備えられる
内部カウンタを用いることができるがCPUは演算等の
処理と、内部カウンタの作動の監視とを同時平行して実
行することができないために通電・点火時期をこのカウ
ンタを用いて制御すると、どうしても正確に制御し得な
いという問題がある。一方、CPUの外部に設けたハー
ド(外部)カウンタを用いると、この外部カウンタは一
旦CPUからのカウント開始信号を受けると、以後はC
PUとは独立して計時し、カウント値が設定値に至ると
通電または点火信号を出力させることができ、従って正
確な通電または/および点火時期の制御が可能となる。
しかしながら個別のハードカウンタとすると、その分の
配設スペースの増大とともに、コスト高を招来するとい
う問題がある。
(発明の目的) この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは1通電時期および点火
時期計数用の複数個のカウンタを必要とする装置におい
て、通電時期および点火時期の両時期の制御のうち、点
火時期は運転状態を良好に保持する上で、外部カウンタ
を用いて正確な制御をするとともに、通電時期は内部カ
ウンタを用いて制御することにより、小形化およびコス
ト低減を図ることのできる内燃エンジンの電子点火装置
を提供することにある。
(発明の構成) 上記目的を達成するため、この発明によれば点火プラグ
と、該点火プラグに点火用の高電圧を印加する点火信号
出力手段と、エンジンのクランク軸の所定クランク角度
位置の通過を検出するクランク角度位置検出手段と、エ
ンジンの運転状態に応じて検出されるエンジンパラメー
タに基づいて前記クランク角度位置検出手段で検出され
た所定クランク角度位置通過時から該点火信号出力手段
に通電開始するまでの時間を示す通電時期データ、およ
び所定クランク角度位置通過時から点火時期に対応した
該通電の停止時までの時間を示す点火時期データの演算
を含む所要の演算処理をする中央演算処理装置と、該中
央演算処理装置の内部に配設され該通電時期データを計
数して通電時期信号を出力する通電カウンタ手段と、該
中央演算処理装置の外部位置に配設され該点火時期デー
タを計数して点火時期信号を出力する点火カウンタ手段
とを具備してなることを特徴とする内燃エンジンの電子
点火装置が提供される。
(発明の実施例) 以下この発明を図面に基づいて説明する。第1図はこの
発明の実施例を示す図である。まず構成を説明すると図
中符号1は4気筒または2気筒等のV形のエンジン、2
は電子コントロールユニット(以下rEcUJという)
で、V形のエンジン1は、気筒夾角が45” 、 60
@、90°、128” 、135”および直列4気筒の
180°等の何れの角度のものも適用することができ1
図は複数気筒のうちの1個の気筒の要部を一部断面で示
している。符号10a、 10bは点火プラグで、図に
は2個だけが示されているが、この点火プラグはそれぞ
れの気筒に各別に取付けられている。そして後述するよ
うに各点火プラグ10a、10bは各別に設けられた点
火コイルに接続されて、ディストリビュータ無しの点火
方式とされている。4気筒のエンジンに対しては、符号
10aの点火プラグに図示省略の他の1個の点火プラグ
が電気的に直列接続され。
これと同様に符号10bの点火プラグに対しても図示省
略の他の1個の点火プラグが電気的に直列接続される。
直列接続された各2個の点火プラグは同一の点火信号で
点火され、この同時に点火された2個のうちの一方の点
火プラグは排気行程で点火されるので、いわゆる捨火方
式の点火方式がとられる。符号3はエンジン1の燃焼室
で、この燃焼室3には、吸気管4および排気管5が連通
され、各連通口には吸気バルブ6および排気バルブ7が
それぞれ配設されている。吸気管4の途中にはスロット
ル弁8が設けられ、このスロットル弁8の下流には相対
圧又は絶対圧センサ(以下単に「絶対圧センサ」という
)9が設けられており、この絶対圧センサ9によって電
気信号に変換された吸気管内絶対圧信号はECU2に送
られる。またエンジン1の気筒周壁部には冷却水が充満
され、この部分にサーミスタ等からなるエンジン水温セ
ンサ11が挿着されている。このエンジン水温センサ1
1の検出信号はECU2に供給される。12はピストン
で、このピストン12がコネクチングロッド13を介し
てクランク軸14に連結されている。そしてこのクラン
ク軸14に、その回転に応じて後述の第5図(a)、(
b)に示すような第1および第2のパルス信号Pc、、
pc、を発生するパルス発生機構が配設されている。即
ち、まずクランク軸14に回転円板15が取付けられ、
その円周部に1強磁性材製の凸起体で形成されたリアク
タ16a〜16gが円周上1個所を除く等分位置1例え
ば45°の角度間隔で突設されている。
リアクタはこのように図示の例で云えば符号16dと1
6eの間で1個所だけ欠落され、この欠落部の角度間隔
は90@ とされている、なお、リアクタは凸起体に限
らず回転円板に磁性体を埋設してもよい。回転円板15
の外部には、その円周部に沿って、磁石体17a、18
aにコイル17b、18bを巻回して形成した第1.第
2の電磁ピックアップ(以下パルサという)17.18
が配設されている。第1および第2のパルサ17,18
の配設角度間隔は、適用されるエンジンの上死点間隔気
筒数等に対応して規定され1図の例では上死点間隔18
0’の直列4気筒エンジンに適用した場合が示されてい
て、2個のパルサ17.18間の配設角度間隔は約18
0”に規定されている。
一方、ECU2には、まずこれをブロックで大別すると
、入力回路19.入出力LSI (以下rI10−LS
IJ という)21.CPU22゜A/Dコンバータ2
3.および第1、第2の出力回路24a、24bが備え
・られている、さらに入力回路19には、第1および第
2のパルサ17゜18でそれぞれ発生した第1および第
2のパルス信号Pc、、 Pc、 (後述の第5図(a
 )、 (b ))を波形整形する波形整形回路25.
26と、この各波形整形回路25.26からの出力をそ
れぞれラッチする第1および第2のフリップフロップ回
路27、28が配設されてiする。第1のフリップフロ
ップ回路27はそので出力の出力線路がIlo・LSI
21を介してCPU22のINT端子(図示せず)に接
続され、また第2のフリップフロップ回路28はそのQ
出力の出力線路がIlo・LSI21を介してCPU2
2の5TATUS端子(図示せず)に接続されている。
符号29は第1および第2のフリップフロップ回路27
.28に対するクリア信号線路である。
CPU22は通電時期および点火時期を演算するための
各種プログラムを実行するもので、その内部に上記の演
算プログラム、後述するNe−PBA−〇igマツプ、
Tw−Δθigテーブル、および気筒夾角テーブル等を
記憶するリードオンリメモリ(以下rROMJという)
31、ならびに上記の演算結果等を記憶するためのラン
ダムアクセスメモリ(以下rRAMJという)32、入
出力用のバッファ33が備えられ、さらにこのCPU内
に通電カウンタ34が内部カウンタとして配設されてい
る6通電カウンタ34は、そのカウント値を、RAM3
2にストアされる点火プラグ10a側の通電時期データ
、および点火プラグ10b#の通電時期データとそれぞ
れ比較し、そのカウント値が各通電時期データ値を超え
た時に通電信号を出力するためのもので、点火プラグl
oa側の通電信号は、l10LSIを介して第1の出力
回路24aへの通電信号線路40aに導びかれ1点火プ
ラグ10b側の通電信号は、Ilo LSIを介して第
2の出力回路24bへの通電信号線路40bに導かれる
。符号34a、34bはそれぞれ、プログラム処理上の
通電レジスタ、また、35a。
35bはそれぞれプログラム処理上のコンパレータであ
る。
一方、l1O−LSI21の部分、即ちCPU2zの外
部位置に、点火プラグ10aに対する第1の点火カウン
タ36、および他の点火プラグ10bに対する第2の点
火カウンタ37が配設されている。符号38は点火プラ
グ10a側の点火時期データをラッチするための点火レ
ジスタ、39は点火プラグ10b側の点火時期データを
ラッチするための点火レジスタ、42.43は第1、第
2のコンパレータである。第1.第2の点火カウンタ3
6.37にはCPU22から起動信号の線路がそれぞれ
接続されている。そして第1のコンパレータ42の出力
線路44aが第1の出力回路24aに通じ、第2のコン
パレータ43の出力線路44bが第2の出力回路24b
に通じている。符号45.46は第1および第2の点火
コイルで、これらの点火コイル45.46には、それぞ
れ図示省略の1次コイルおよび2次コイルが備えられて
いる。第1の点火コイル45しこおける1次コイルには
、第1の出力回路24aからの出力線路が接続され、2
次コイルは点火プラグ10aに接続されている。また第
2の点火コイル46における1次コイルには。
第2の出力回路24bからの出力線路が接続され、2次
コイルは他の点火プラグ10bに接続されている。Il
o・LSI21の部分における符号47は後述するMe
タイマである。
次に第2図〜第5図(a)〜(g)も参照して作用を説
明する。第2図はCPU22で実行されるメインルーチ
ンの大略のフローチャート、第3図はMe(エンジン回
転数Neの逆数)の計算およびこのMeの値からエンジ
ン回転数Neの値を判定するためのサブルーチンのフロ
ーチャート、第4図は通電時期等制御用の割込処理プロ
グラムINTのフローチャート、第5図(a)〜(g)
は第1および第2のパルス信号等のタイミングチャート
である。
まず第2図によりCPtJ22で実行されるメインルー
チンの大略を説明する。図示省略のイグニッションスイ
ッチが投入されると、その直後にCPU22等の初期化
処理が行なわれ、次いでステップ51でクランク角度の
基準位置検出が行なわれる。基準位置検出後、クランク
軸14の1回転するに要した時間Meの計算、およびこ
のMe値に基づくエンジン回転数Neの値の判定(ステ
ップ52)、進角データθigの演算およびこの演算値
のRAM32へのストア処理(ステップ53)、通電時
間TOHの演算およびこの演算値のRAM32へのスト
ア処理(ステップ54)、進角データθigおよび通電
時間TolHによる点火時期データTigおよび通電時
間データTcgの演算およびこれら演算値のRAM32
へのストア処理(ステップ55)が順次行なわれ、この
ような各演算処理が、後述する割込処理プログラムIN
Tが実行されないときに繰返えされる。
次いで上記各ステップにおける処理を詳述する。
基準位置検出のステップ51では、第5図に示すように
第1のパルス信号PcmがCPU22に入力すると、C
PU22は第2のフリップフロップ回路28のQ出力(
第5図(d))が゛1H″レベルにあるか # L I
9レベルにあるかを識別する。このとき第1のパルス信
号Pcmの入力したタイミングで第2のフリップフロッ
プ回路28のQ出力が“L”レベルになっている箇所(
第5図中に線の箇所)がクランク軸14の1回転当りに
1回存在する。このときのクランク角度位置を基準クラ
ンク角度位置qと規定する。基準クランク角度位置qの
検出後、第1のパルス信号Pc1の各発生間隔をステー
ジと定義して各ステージにステージ番号を付番する。こ
の番号の割付は方はエンジン1の気筒夾角により種々に
規定することができ、基準クランク角度位置qの検出さ
れたステージを何番とするかはエンジンの仕様ごとにR
OM31に記憶されている。第5図(a)の例では、基
準位置qを検出したときのステージをステージ1と付番
し、以下ステージ2,3・・・と付番される。
基準クランク角度位置qの検出後、ステップ52でMe
の計算およびエンジン回転数Neの判定が行なわれる。
これを第3図のサブルーチンのフローチャートを用いて
説明する。ステップ56で、第1のパルス信号Pc、の
各発生時間間隔Tsi(i=1〜7)(第5図(a))
が、Meタイマー47によりクロックパルスで計測され
、その1回転分の合計時間Meが演算処理される。ステ
ップ57では、この合計時間Meからクランク軸14が
1ステージ分言い換えればクランク角度45°相当分回
転するのに要する時間Ts = Me÷8と、クランク
角度1°相当分回転するのに要する時間ΔT=Ts÷4
5とを演算し、これをRAM32にストアし、後述の点
火時期Tig等の演算処理に備える。
次に、現在のエンジン回転数Naが高速回転領域にある
か否かを判定するため、Ne値からエンジン回転数Ns
が所定回転数N1.AC(例えば3000rpm)以上
であるか否かを判別する。この判別結果が肯定(Yes
)であれば、フラグN2に1を立て(ステップ59)、
否定(No)であればフラグN2を零とする(ステップ
60)。このフラグN2は後述するエンジンの急加減速
時のTig値およびTag値の加速補正を実行してもよ
いか否かを判別するためのものでエンジン回転数Neが
所定値N11)AC以上の高速時には演算処理時間が十
分に確保できなくなるために加速補正が禁止される。な
おステップ58の判別値NIGACは制御の安定化を図
るためにヒステリシスを設け、エンジン回転数Neがこ
の判別値NIGACを超えたときと下層るときとで異な
る値に設定するようにしてもよい。
メインルーチンでは、次のステップ53で基準クランク
角度位置qからの進角データθigの演算と、この演算
結果のストアを実行する。進角データθigは、Ne値
と、絶対圧センサ9およびエンジン水温センサ11でそ
れぞれ検出された吸気管絶対圧PBAおよびエンジン水
温Twの各値とから、次の(1)式にしたがって演算さ
れる6θig=θi gMAp+Δθig ・・・(1
)ここにθigMAPは、基本進角データを示し、エン
ジン回転数Neと吸気管内絶対圧Pa^との関数(01
g MAI) = f (Net P B A))であ
り、 ROM31に記憶されているNe−PaA−θi
gマツプから読み出される。八〇igは進角データの補
正値でエンジン温度Twの関数(Δθig=f(Tv)
 )であり、ROM31に記憶されているTv−Δθi
gテーブルから読み出される。なお、進角データθig
の値は、最大進角度θig(例えば60°)の値を上限
として規定され、上記のようにして求められた値がこの
最大進角度θig′を超えたときは。
この最大進角度θig′の値に補正される。このように
して求められた進角データθigはRAM33にストア
される。
次いで、ステップ54で通電時間TOHの演算と、この
演算結果のストアを実行する。通電時間TONは次の(
2)式に示すようにエンジン回転数Neのみの関数で上
記と同様にROM31に記憶されているN e −T 
ONテーブルから読み出される。
ToN=f (Ne)−(2) このようにして求められた通電時間データTONはRA
M32にストアされる。
進角データθigおよび通電時間データToHが求めら
れたのち、ステップ55でこれらの値に基づいて点火時
期データTigおよび通電時期データTcgが演算され
る。まず点火時期データTigについて述べると、エン
ジン気筒夾角および各気筒ごとに、所定クランク角度位
置(進角度=0°)qから最大進角度θig、′だけ進
角した位置のステージ番号(第5図(a)の例ではステ
ージ6)と、このステージ位置の始端から最大進角度θ
ig′位置までのクランク角度(これを以下「角度デー
タ」というとがROM31に記憶されている。CPU2
2は、これらの角度データおよび進角データθig等を
ROM31およびRAM32からそれぞれ読み出し、ス
テージ6パルスq′からの角度DEGを次の(3)式に
より演算する。
DEG=θig’−θig十角度データ・・・(3)次
いでこの角度DEGから点火時期データTigを(4)
式により演算する。
Tig=ΔTXDEG−(4) ここにΔTは前記第3図のステップ57でRAM32に
記憶した。クランク軸14がクランク角度で1°だけ回
転するのに要する時間である。
また、通電時期データT c gについては、上記のよ
うにして求めた点火時期データTigおよび通電時間デ
ータTONから次の(5)式により演算する。
Tcg= I (TqN−Ti g)−Ts Xm l
  −(5)ここにmは最大進角度θig′だけ進角し
た位置ステージ(第5図の図示例ではステージ6)以前
の点火コイルに通電を開始するステージまでのステージ
数(第5図の図示例ではm=1)、Tsは第3図のステ
ップ57で求めたクランク軸45@クランク角度進むに
要する時間の平均値である。
上記の各演算値はRAM32にストアされる。
次いで通電および点火の実行方法を第4図のフローチャ
ートにより説明する。この通電および点火は、第1のフ
リップフロップ回路27からQ出力の入力する毎の割込
み処理により行なわれる。まず、各側込み毎にステップ
61でステージ位置の検出を行ない2次にMeタイマ4
7からクランク角度45°相当分の所要時間Tsiを読
み込み、記憶するとともに、Meタイマ47をリセット
すると同時に再スタートさせる(ステップ62)1次い
でステップ63で前記の検出したステージが点火カウン
タ36のカウントを開始すべき点火ステージ(例えばス
テージ6)であるか否かを判別する。この判別結果が肯
定(Yes)であればCPU22は点火カウンタ36に
起動信号を送出して、この点火カウンタ36をスタート
させ(ステップ64、第5図(f))、ステップ65に
進む。ステップ63の判別結果が否定(No)であれば
直接ステップ65に進み、内部カウンタたる通電カウン
タ34をスタートさせる(第5図(g))、通電カウン
タ34は、この割込処理プログラムの実行ごとにスター
トすることになる。カウンタ34.36のスタート後、
前記のプラグN2に1が立っているか否かを判別する (ステップ66)、この判別結果が肯定(Yes)であ
れば通電時期データTcgおよび点火時期データTig
ともに加速補正は行なわれずに次のステップ68に進ん
でRAM32にストアされている点火時期データTig
をそのまま点火レジスタ38に設定する。一方、ステッ
プ66の判別結果が否定(No)でエンジン回転数Ne
が高回転領域になければサブルーチンTH3Iが実行さ
れ点火時期データTigおよび通電時期データTc、H
について公知の加速補正が行なわれ、 RAM32に記
憶されているT i g値およびTag値が補正された
値に書き換えられる(ステップ67)、そしてこのよう
な加速補正を行なったのちに前記と同様にステップ68
に処理を進める0次いでステップ69で今回検出ステー
ジが通電ステージであるか否かを判別する。
この判別結果が否定(No)であれば、後述するように
、通電レジスタ34aの設定値と、前記ステップ65で
スタートさせた通電カウンタ34の計数値Tとの比較を
実行せずにこの割込み処理を終了させる。従って、前記
ステップ65で通電カウンタ34をスタートさせたもの
の、CPU22は今回ステージにおいて第1の出力回路
24aに通電信号を出力することはない、ステップ69
の判別結果が肯定(Yes)であればRAM32にスト
アされている通電時期データTcgを通電レジスタ34
aに設定する。この設定後通電カウンタ34の計数値T
と、当該通電時期データTcgとを比較しくステップ7
1)、計数値Tが通電時期データTagを超えたときに
CPU22は第1の出力回路24aに通電信号を送出し
て第1の点火コイル45における1次コイルに通電する
(ステップ72)。一方。
ステップ63でCP U31からの起動信号により、外
部点火カウンタ39が計数を開始すると、コンパレータ
42はCPU22とは係りなく、カウンタ39の計数値
と、レジスタ37に設定され1割込処理が実行される毎
に最新値に更新される点火時期データTig (第5図
(f))とを比較し計数値が点火時期データTigを超
えたときに通電停止信号、即ち点火信号を第1の出力回
路24aに供給し、第1の点火コイル45における1次
コイルへの通電を停止させる。これにより2次コイルに
高電圧が発生し点火プラグ10に火花放電が生じ点火が
行なわれる。他の気筒側の点火プラグ10bに対する通
電時期および点火時期の処理についても、通電および点
火のステージが異なるだけで、その他は上記とほぼ同様
であるので説明を省略する。
上述のようにして、通電時期はCPU22内部のカウン
タ34の計数値およびレジスタの設定値をCPU22が
比較することによりソフト的に処理され、点火時期はC
PU22外部のカウンタの計数値およびレジスタ設定値
をコンパレータが比較することによりハード的に処理さ
れて、エンジン回転数Ne、吸気管内絶対圧PBA、お
よびエンジンパラメータによりそのときのエンジンの運
転状態に最適な 通電時期ならびに点火時期に正確に制御される。
(発明の効果) 以上詳述したようにこの発明によれば、エンジンのクラ
ンク軸の所定回転角度位置から通電時期までの時間を計
数する通電カウンタ手段は中央演算処理装置の内部に備
えさせて、当該計数をソフト的に処理するようにしたか
ら、ハードカウンタの必要配設数およびその配設スペー
スが小になって小型化とともにコスト低減を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る内燃エンジンの電子点火装置の
実施例を示すブロック図、第2図は同上装置で実行され
るメインルーチンのフローチャート、第3図はエンジン
回転数の逆数であるMe値およびこのMe値からエンジ
ン回転数の特定値を判定するためのサブルーチンのフロ
ーチャート、第4図は通電時期等制御用の割込処理プロ
グラムのフローチャート、第5図は第1図の装置におけ
る点火コイルの通電時期および点火時期を示すタイミン
グチャートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、点火プラグと、該点火プラグに点火用の高電圧を印
    加する点火信号出力手段と、エンジンのクランク軸の所
    定クランク角度位置の通過を検出するクランク角度位置
    検出手段と、エンジンの運転状態に応じて検出されるエ
    ンジンパラメータに基づいて前記クランク角度位置検出
    手段で検出された所定クランク角度位置通過時から該点
    火信号出力手段に通電開始するまでの時間を示す通電時
    期データ、および所定クランク角度位置通過時から点火
    時期に対応した該通電の停止時までの時間を示す点火時
    期データの演算を含む所要の演算処理をする中央演算処
    理装置と、該中央演算処理装置の内部に配設され該通電
    時期データを計数して通電時期信号を出力する通電カウ
    ンタ手段と、該中央演算処理装置の外部位置に配設され
    該点火時期データを計数して点火時期信号を出力する点
    火カウンタ手段とを具備してなることを特徴とする内燃
    エンジンの電子点火装置。
JP60156981A 1985-07-18 1985-07-18 内燃エンジンの電子点火装置 Expired - Lifetime JPH0692782B2 (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS54158531A (en) * 1978-06-05 1979-12-14 Nippon Denso Co Ltd Electronic type ignition time controller
JPS569656A (en) * 1979-07-02 1981-01-31 Toyota Motor Corp Control method of ignition timing for internal combustion engine
JPS5770936A (en) * 1980-10-22 1982-05-01 Hitachi Ltd Electronic control unit for internal combustion engine

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