JPH0579437A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JPH0579437A
JPH0579437A JP3263298A JP26329891A JPH0579437A JP H0579437 A JPH0579437 A JP H0579437A JP 3263298 A JP3263298 A JP 3263298A JP 26329891 A JP26329891 A JP 26329891A JP H0579437 A JPH0579437 A JP H0579437A
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JP
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time
counter
count
signal
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JP3263298A
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English (en)
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Hiroshi Sato
広 佐藤
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単純なハードウエア構成を用いて、エンジン
の回転に適したイグナイタ制御信号を発生させること。 【構成】 クランク軸の回転に同期したイグナイタ制御
信号IGTに基づいて、イグニションコイルの通電を制
御するイグナイタ制御信号IGTが発生される。カウン
タは所定のクロックを、前半周期T1でカウントアップ
し、後半周期T2でカウントダウンする。カウント反転
時t2における計数値Cmに対して、所定の補正量d1
だけ減算が行われ、カウントダウン動作はCm−d1を
初期値として行われる。カウンタの計数値が所定のしき
い値α0に達した時刻t4で信号IGTを立ち上げ、周
期Tの完了時点t3で、信号IGTを立ち下げる。補正
量d1は、エンジン回転数に応じて代わるので、常に最
適のパルス幅tが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの制御装置、特
に、イグニションコイルへの通電を制御するためのイグ
ナイタ制御信号を発生させる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュータ技術の発達ととも
に、エンジンの制御もマイクロコンピュータを用いて行
うのが一般的になってきた。たとえば、特開昭55−8
2965号公報には、エンジンの点火装置や燃料噴射装
置などをマイクロコンピュータで制御するシステムが開
示されている。しかしながら、このようなシステムで
は、コンピュータが万一故障した場合にも、エンジンを
ある程度の能力で機能させることができるように、いわ
ゆる「フェイルオペラブル」の対策を講じておく必要が
ある。
【0003】エンジンを制御するためには、数々の制御
信号が必要になる。イグナイタ制御信号もそのひとつで
あり、イグニションコイルへの通電を制御する機能を有
する。すなわち、この信号は所定幅のパルスからなる信
号であり、パルスの立ち上がり時点においてイグニショ
ンコイルへの通電が開始され、パルスの立ち下がり時点
に同期してプラグが点火される。別言すれば、この信号
のパルス幅に相当する期間だけ、イグニションコイルに
電気エネルギーが蓄積されることになる。
【0004】「フェイルオペラブル」時には、コンピュ
ータを用いずにこのイグナイタ制御信号を発生させる必
要がある。たとえば、特公昭62−43072号公報に
は、このようなイグナイタ制御信号を発生させるための
回路が開示されている。このイグナイタ制御信号の発生
は、通常、クランク位置検出信号を利用してなされる。
このクランク位置検出信号は、ディストリビュータから
得られる信号で、クランク軸の回転に同期した周期的な
矩形波信号となる。そこで、このクランク位置検出信号
の立ち上がり時点から所定のクロックのパルス数をカウ
ントアップし始め、クランク位置検出信号が立ち下がっ
た時点から逆にカウントダウンしてゆき、計数値が所定
のしきい値に到達したときにイグナイタ制御信号を立ち
上げるという方法により、適切なイグナイタ制御信号を
発生させている。また、エンジン回転数に応じた待ち時
間を設定し、設定した待ち時間が経過した後にカウント
を開始する方法も知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たイグナイタ制御信号を発生させる従来の装置には、エ
ンジンの回転に適したイグナイタ制御信号を発生させる
ことが困難であるという問題がある。すなわち、上述の
方法では、エンジンの回転数が変わるごとに、しきい値
や待ち時間の値も変える必要がある。ところが、エンジ
ンの回転数はかなり広いレンジで変化するため、この広
いレンジに対してきめ細かくしきい値や待ち時間を設定
するためには、かなりの種類の設定値をデータとして用
意する必要がある。そのためには、レジスタの数などを
増やす必要が生じ、ハードウエアが複雑になってしま
う。したがって、限られたハードウエアを用いて限られ
た設定値を用意しているのが実状であり、従来装置によ
って発生されたイグナイタ制御信号は、必ずしも最適な
ものにはなっていない。また、特願平3−73896号
明細書には、クロックを切り替えることにより、最適の
イグナイタ制御信号を発生する技術が提案されている
が、クロック切り替えを行うと、グリッジ発生による誤
動作のおそれがあるため、グリッジ防止のための付加回
路を設けたり、設計時に詳細なタイミング検証を行った
りする必要が生じることになる。
【0006】そこで本発明は、できるだけ単純なハード
ウエア構成を用いて、エンジンの回転に適したイグナイ
タ制御信号を発生させることができる装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、イグニション
コイルへの通電を制御するためのイグナイタ制御信号を
発生させるエンジンの制御装置において、クランク軸の
回転に同期した矩形波信号を、クランク位置検出信号と
して発生する手段と、所定周期のクロック信号を発生さ
せるクロックと、クランク位置検出信号の前半周期開始
時点において、クロック信号のパルス数を第1の方向に
カウントする動作を開始し、クランク位置検出信号の後
半周期開始時点を基準に、クロック信号のパルス数を第
2の方向にカウントする動作を開始するカウンタと、こ
のカウンタが、第1の方向へのカウント動作から第2の
方向へのカウント動作に反転したとき、カウンタの計数
値をエンジン回転数に応じて変更し、カウンタの第2の
方向へのカウント動作が、変更後の計数値に基づいて行
われるようにする計数値変更手段と、第2の方向へのカ
ウント動作中に、その計数値が所定のしきい値に到達し
た時点を検出し、この時点において立ち上がり、所定の
時点において立ち下がる信号を、イグナイタ制御信号と
して出力する手段と、を設けたものである。
【0008】
【作 用】従来装置では、エンジン回転数の変化に対し
て、しきい値や待ち時間、あるいはクロック周波数を変
えることにより対処していた。これに対して、本発明の
基本思想は、カウンタの計数値を変えることにより対処
しようとするものである。すなわち、カウンタのカウン
トアップ動作からカウントダウン動作に反転するとき、
エンジンの回転数に応じて計数値の変更を行うのであ
る。カウントダウン動作では、変更後の計数値が初期値
として用いられるため、エンジンの回転数に適したイグ
ナイタ制御信号が発生できる。しかも、計数値を変更す
るためのハードウエアとしては、シフトレジスタなどの
簡単な回路を用意するだけでむ。
【0009】
【実施例】続いて、本発明を図示する実施例に基づいて
説明する。はじめに、本発明によるイグナイタ制御信号
の発生方法を、図1に示すグラフに基づいて、従来装置
による方法と対比して説明する。本発明による方法も、
従来装置による方法も、基本的には、クランク軸の回転
に同期したクランク位置検出信号SGTに基づいて、イ
グナイタ制御信号IGTを発生するものである。いま、
図1(a) に示すようなクランク位置検出信号SGTが与
えられたものとする。この信号SGTは、周期的な矩形
波信号であり、図には、その1周期Tに相当する部分が
示されている。この1周期Tは前半周期T1と後半周期
T2とに分けられる。ここで、所定の周波数のクロック
パルスを計数するカウンタを用意し、時刻t1において
クランク位置検出信号SGTが立ち上がった時点で、こ
のクロックパルスに対するカウントアップ動作を行う
と、同図(b) に示すように、カウンタの計数値Cは時刻
t1〜t2にかけて時間の経過とともに増加してゆく。
そして、時刻t2においてクランク位置検出信号SGT
が立ち下がった時点で、このカウンタの計数動作をカウ
ントダウン動作に転じる。すると、カウンタの計数値C
は時刻t2〜t3にかけて時間の経過とともに減少して
ゆく。ここで、カウンタの計数値Cに対して、所定のし
きい値α1を定義し、カウンタのカウントダウン動作中
に、計数値Cがこのしきい値α1に到達した時刻t4に
おいて立ち上がり、クランク位置検出信号SGTが立ち
上がる時刻t3において立ち下がるような信号を発生さ
せれば、同図(d) に示すように、この信号はパルス幅t
をもったイグナイタ制御信号IGTとなる。こうして、
クランク位置検出信号SGTの1周期ごとに、所定のパ
ルス幅tをもったイグナイタ制御信号IGTを発生させ
るのが、従来装置の基本原理である。
【0010】イグナイタ制御信号IGTは、イグニショ
ンコイルへの通電を制御する信号であり、図1(d) の例
では、時刻t4において通電が開始し、パルス幅tの期
間だけコイルに電気エネルギーが蓄積され、時刻t3に
おいてプラグが点火することになる。ところが、エンジ
ンの回転数が変化することを考慮に入れると、上述のよ
うな画一的な処理は不適当である。たとえば、エンジン
の回転数が上がると、クランク軸の回転が速くなるた
め、図1(a) に示すクランク位置検出信号SGTの1周
期Tは短くなる。したがって、エンジンの回転数が高い
ときにも、コイルにエネルギーを蓄積する十分な時間を
確保するためには、エンジンの回転数が高くなるにした
がって、比率t/Tが大きくなるようにしてやる必要が
ある。
【0011】従来装置では、このような要求に対して、
しきい値を変えることによって対処していた。たとえ
ば、図1(b) に示す例では、しきい値をα1からα2に
変えれば、イグナイタ制御信号IGTは時刻t5におい
て立ち上がることになり、パルス幅tは、時刻t5〜t
3の期間になり、比率t/Tが大きくなる。図2は、エ
ンジン回転数RPMと比率t/Tとの関係を示すイグナ
イタ制御マップである。しきい値を変化させることによ
って得られる従来装置の特性は二点鎖線で示すようにな
る。たとえば、しきい値α1を用いる領域ではグラフa
1が得られ、しきい値α2を用いる領域ではグラフa2
が得られる。ここに示す例では、エンジン回転数RPM
の全領域を5つの領域に分割し、各領域ごとに異なるし
きい値を設定するようにし、5つのグラフa1〜a5を
得るようにしている。しかしながら、このような方法で
は、エンジンの回転に適したイグナイタ制御信号を発生
させるためには、領域の分割を非常に細かくし、多種類
のしきい値を設定しなければならず、ハードウエアが複
雑化する問題があることは前述したとおりである。した
がって、従来は、図2のグラフa1〜a5に示すような
不連続な特性をもったイグナイタ制御を行っていた。実
線で示す理想的な特性と比べると、かなり不適当な特性
をもった制御が行われていたことになる。
【0012】本発明は、エンジン回転数の変化に滑らか
に追従する特性グラフが得られるようにするものであ
り、しかも、比較的単純なハードウエアによってこれを
実現するものである。その基本原理を、図1(c) のグラ
フを参照して説明する。この図1(c) に示すカウンタの
カウントアップ動作は、図1(b) に示したものと全く同
じである。ただし、カウントアップ動作からカウントダ
ウン動作へ転じる時刻t2において、計数値C(=C
m)に対する変更が行われることになる。また、本発明
では、この計数値Cに対するしきい値として、エンジン
の回転数にかかわらず、常に同一の値を用いるようにす
る。図1(c) に示す例では、計数値Cの初期値(たとえ
ば0)に等しいしきい値α0を設定している。このよう
に、しきい値をα0に固定しても、時刻t2における計
数値の変更を行うことにより、イグナイタ制御信号IG
Tのパルス幅tを変えることができる。たとえば、図1
(c) において時刻t2で計数値Cmをd1だけ減少させ
れば、時刻t4においてしきい値α0に到達し、この時
点でイグナイタ制御信号IGTが立ち上がる。したがっ
て、イグナイタ制御信号IGTのパルス幅tは時刻t4
〜t3の期間となる。ところが、時刻t2で計数値Cm
をd2だけ減少させると、時刻t5においてしきい値α
0に到達し、この時点でイグナイタ制御信号IGTが立
ち上がる。したがって、イグナイタ制御信号IGTのパ
ルス幅tは時刻t5〜t3の期間となる。結局、時刻t
2における計数値Cmの減少幅が小さければ、計数値C
がしきい値α0に到達する時間は長くかかり、幅tは短
くなり、比率t/Tは小さくなる。逆に、時刻t2にお
ける計数値Cmの減少幅が大きければ、計数値Cは短時
間でしきい値α0に到達し、幅tは長くなり、比率t/
Tは大きくなる。
【0013】そこで、エンジンの回転数に応じて、カウ
ンタの反転時t2における計数値の変更幅を変えるよう
にすることにより、エンジン回転数が上がるほど、比率
t/Tを高めることができる。すなわち、図2に実線で
示した理想的な特性グラフに近い特性を得ることができ
る。図2のグラフの横軸にとったエンジン回転数RPM
がV1〜V2の領域において、理想的な特性グラフは直
線状に変化している。すなわち、エンジンの回転数が高
くなるほど、比率t/Tが大きくなる。ただし、後述す
る実施例では、ハードウエアを単純化するため、シフト
レジスタを用いて計数値Cの変更を行っているため、実
際には理想的な特性のように滑らかな1本の直線にはな
らず、細かな階段状になる。なお、エンジン始動時など
回転数が極端に低いRPM<V1の領域や、逆に回転数
が極端に高いRPM>V2の領域では、t/Tを固定す
るようにしている。
【0014】以上、本発明の基本原理を説明したが、続
いて、このような処理を行うための具体的なハードウエ
ア構成の一実施例を、図3に示す回路に基づいて説明す
る。この回路には、外部からクランク位置検出信号SG
Tが与えられる。具体的には、このクランク位置検出信
号SGTは、ディストリビュータから得ることができ
る。クランク位置検出信号SGTは、カウンタ10に与
えられる。カウンタ10には、所定の周期のクロック信
号が供給され、アップカウント部11はこのクロック信
号のパルス数をカウントアップし、ダウンカウント部1
2はこれをカウントダウンする。いずれのカウント部が
動作するかは、クランク位置検出信号SGTによって制
御される。すなわち、図1に示すように、クランク位置
検出信号SGTの前半周期T1の期間では、アップカウ
ント部11が動作し、クロックをカウントアップしてゆ
き、後半周期T2の期間では、ダウンカウント部12が
動作し、クロックをカウントダウンしてゆくことにな
る。アップカウント部11による計数値は、レジスタ2
0に与えられる。レジスタ20は、カウンタ10がカウ
ントアップ動作からカウントダウン動作に反転する反転
時における計数値Cmの値を保持するとともに、この計
数値Cmに対するシフト演算を行う。そのために、レジ
スタ20内には、この実施例では、4つのシフトレジス
タ21〜24が設けられている。シフトレジスタ21
は、計数値Cmを右へ1ビットシフトすることにより1
/2・Cmを得る機能を有し、シフトレジスタ22は、
計数値Cmを右へ2ビットシフトすることにより1/4
・Cmを得る機能を有し、シフトレジスタ23は、計数
値Cmを右へ3ビットシフトすることにより1/8・C
mを得る機能を有し、シフトレジスタ24は、計数値C
mを右へ4ビットシフトすることにより1/16・Cm
を得る機能を有する。このようなシフト演算の結果に基
づき、レジスタ20は計数値Cmを新たな計数値Cm−
dに変更して出力する(レジスタ20内部では減算が行
われるわけではないが、結果的にCm−dなる計数値が
出力される)。続いて、遅延補正部30において、後述
する遅延補正が行われ、計数値は更にCm−d−δに補
正され、ダウンカウント部12に与えられる。ダウンカ
ウント部12は、アップカウント部11による最終的な
計数値Cmの代わりに、この計数値Cm−d−δを初期
値としてカウントダウン動作を開始し、計数値が0にな
った時点で、イグナイタ制御信号IGTを立ち上げる。
【0015】以上がこの回路の基本構成であるが、続い
て、この回路の動作を図1(c) のグラフを参照しながら
説明する。まず、時刻t1において、クランク位置検出
信号SGTが立ち上がる。これにより、アップカウント
部11が初期値0からクロック信号のパルスを計数し始
める。やがて、時刻t2に達すると、クランク位置検出
信号SGTが立ち下がる。レジスタ20は、この時点に
おけるカウンタ10の計数値Cmを取り込み、これを変
更する。どのような変更を行うかは、エンジン回転数に
応じて決まる。ここで、再び図1および図2を参照し
て、本発明の基本原理を確認してみよう。本発明の目的
は、エンジン回転数RPMに対して、図2の実線で示す
ような関係となるようなt/Tを決定することにある。
そこで、その時点におけるエンジン回転数RPMが認識
できれば、図2の実線のグラフから最適なt/T値を決
定することができ、計数値Cmに対する最適な補正量d
を求めることができる。たとえば、図1において、tの
値が同図(d) に示すように与えられれば、補正量d=d
1とすればよいことになる。要するに、図2の理想的な
特性グラフに基づいて、エンジン回転数RPMに対応す
る最適なt/Tを求め、この最適なt/Tが得られるよ
うに、時刻t2における補正量dを決定すればよいので
ある。
【0016】さて、概念的には、レジスタ20で行われ
る補正はCm−dという減算補正であるが、ハードウエ
ア構成を単純化するため、本実施例では、この減算補正
をシフトレジスタ21〜24によって行っている。シフ
ト量の最も多いシフトレジスタ24の出力値は、1/1
6・Cmであるから、レジスタ20は所定のシフトレジ
スタの出力値を選択的に合成すれば、1/16・Cmの
間隔で、0〜Cmまでの任意の計数値を出力することが
できる。たとえば、図4に示すように、時刻t2におい
て、d=3/8・Cmとする計数値変更を行うのであれ
ば、レジスタ20は、シフトレジスタ21とシフトレジ
スタ23との合成出力により、5/8・Cmなる値を出
力すればよい。なお、1/32演算を行うシフトレジス
タ、1/64演算を行うシフトレジスタ、…と、シフト
レジスタの数を更に増やしてゆけば、dの値の設定をよ
り精度良く行うことができるが、ハードウエアはそれだ
け複雑になる。
【0017】さて、前述のようにdの値は、その時点に
おけるエンジン回転数RPMの値に基づいて決められ
る。別言すれば、どのシフトレジスタの出力値が選択さ
れるかは、エンジン回転数RPMの値に基づいて決めら
れることになる。このエンジン回転数RPMの値は、セ
ンサからの信号として取り込むことも可能であるが、本
実施例では、計数値Cmからエンジン回転数RPMの情
報を得るようにしている。これは、次のような理由によ
るものである。いま、図1において、計数値Cmのもつ
意味を考えてみる。計数値Cmは、カウントアップ動作
終了時におけるカウンタの計数値であり、クロック周波
数は一定であることから、この値はクランク位置検出信
号SGTの前半周期T1に比例した値であることがわか
る。そして、この前半周期T1は、エンジン回転数RP
Mに直接関連した量である。結局、計数値Cmは、それ
自身がエンジン回転数RPMに関連した量となってい
る。したがって、レジスタ20は、エンジン回転数RP
Mの値を別個に取り込む必要はなく、計数値Cmそのも
のからエンジン回転数RPMに関する情報を得ることが
できる。
【0018】最後に、遅延補正部30の機能について説
明する。前述のように、時刻t2において、計数値Cm
は、Cm−dに変更され、ダウンカウント部12は、C
m−dを初期値として、時刻t2からカウントダウン動
作を開始する。ところが、実際には、このような動作は
不可能である。なぜなら、レジスタ20が計数値Cmを
入力し、変更値Cm−dを出力するまでには、有限の演
算時間が必要だからである。したがって、ダウンカウン
ト部12が、Cm−dを初期値として、カウントダウン
動作を開始するのは、厳密には時刻t2ではなく、それ
よりも若干遅延した時刻t2´となる。遅延補正部30
は、このようなレジスタ20の演算時間に基づく遅延を
補正する機能を有する。たとえば、図4に示すように、
変更値Cm−dがダウンカウント部12に与えられるの
が、時刻t2´であったとすると、ダウンカウント部1
2によるカウントダウン動作の初期値は、Cm−d−δ
でなければならない。遅延補正部30は、このδによる
補正を行う機能を有する。レジスタ20の演算時間に基
づく遅延時間はほぼ一定であり、クロック周波数も一定
であるから、遅延補正値δの値は予め設定しておくこと
ができる。
【0019】以上、本発明を図示する実施例に基づいて
説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。た
とえば、図3に示す回路図は、一実施例として示したも
のであり、本発明はこの他にも種々の回路によって実現
しうるものである。また、カウンタのカウントアップ動
作とカウントダウン動作とを逆にしてもかまわないし、
クランク位置検出信号として前半周期開始時点に立ち下
がり、後半周期開始時点に立ち上がるような逆位相の信
号を用いてもかまわない。
【0020】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、エンジン
回転数に応じて計数値を変更するようにしたため、エン
ジンの回転数に適したイグナイタ制御信号が発生でき、
しかも、ハードウエアの構成は比較的単純になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願装置および従来装置におけるイグナイタ制
御信号IGTの発生原理を示すグラフである。
【図2】従来装置による方法と本願装置による方法とを
比較するためのイグナイタ制御マップを示すグラフであ
る。
【図3】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図4】図3に示す回路におけるレジスタおよび遅延補
正部の動作を説明するグラフである。
【符号の説明】
10…カウンタ 11…アップカウント部 12…ダウンカウント部 20…レジスタ 21〜24…シフトレジスタ 30…遅延補正部 d,d1,d2,δ…補正量 α0,α1,α2…しきい値

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イグニションコイルへの通電を制御する
    ためのイグナイタ制御信号を発生させるエンジンの制御
    装置において、 クランク軸の回転に同期した矩形波信号を、クランク位
    置検出信号として発生する手段と、 所定周期のクロック信号を発生させるクロックと、 前記クランク位置検出信号の前半周期開始時点におい
    て、前記クロック信号のパルス数を第1の方向にカウン
    トする動作を開始し、前記クランク位置検出信号の後半
    周期開始時点を基準に、前記クロック信号のパルス数を
    第2の方向にカウントする動作を開始するカウンタと、 前記カウンタが、第1の方向へのカウント動作から第2
    の方向へのカウント動作に反転したとき、前記カウンタ
    の計数値をエンジン回転数に応じて変更し、前記カウン
    タの第2の方向へのカウント動作が、変更後の計数値に
    基づいて行われるようにする計数値変更手段と、 前記第2の方向へのカウント動作中に、その計数値が所
    定のしきい値に到達した時点を検出し、この時点におい
    て立ち上がり、所定の時点において立ち下がる信号を、
    イグナイタ制御信号として出力する手段と、 を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のエンジンの制御装置に
    おいて、 カウント動作の反転時におけるカウンタの計数値に基づ
    いて、エンジン回転数を決定することを特徴とするエン
    ジンの制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のエンジンの制
    御装置において、 計数値変更手段が、カウント動作の反転時におけるカウ
    ンタの計数値を取り込んで所定ビット分シフトするシフ
    トレジスタ、を用いて構成されていることを特徴とする
    エンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のエンジ
    ンの制御装置において、 計数値変更手段における演算時間による遅延を補正する
    ための遅延補正手段を更に設けたことを特徴とするエン
    ジンの制御装置。
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