JP2701270B2 - 点火進角制御装置 - Google Patents
点火進角制御装置Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電子式エンジン制御装置に係り、特に加速
時の車両前後振動を防止し、加速パターンのドライバ
(運転者)による自由選択に好適な点火進角制御装置に
関する。 〔従来の技術〕 従来、自動車の定速走行時や加速・減速時には、車両
の状態が異なるので、エンジン制御をすべて同じに行っ
ていたのでは、車両前後振動等が発生し、ドライバ(運
転者)や搭乗者に不快感を与える。このような車両前後
振動等を防止し、ドライブを快適にするため、エンジン
制御を電子的に行う電子式エンジン制御装置が用いられ
ている。 この電子式エンジン制御装置による車両前後振動の防
止法としては、例えば特開昭59-231144号公報や、同60-
30446号公報に記載されているように、減速時の燃料噴
射による補正を行うものや、特開昭59-93945号公報のよ
うに、極低速走行時にトルク変動が最小となるように点
火進角や燃料供給量により補正を行うものが知られてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、車両前後振動防止法については、減
速時や極低速時においてのみ点火進角や燃料噴射などで
補正を行っていた。車両の状態を、加速、定速走行、減
速の3つのモードに分けると、このうち加速時には車両
前後振動を防止する効果的な補正はなされていなかっ
た。この原因は加速時の車両前後振動を検出するという
方法が一般的に導入されていなかったという点にある。
つまり、加速、定速走行、減速のすべてのモードにおい
てドライバが不快と感じる車両運動が起きているかどう
かを検出する手段がなかった。また、ドライバの快適性
に影響する加速度の動きについて考慮されておらず、ド
ライバ各人が選択可能な指標を制御の中に介在するよう
な方式も見られなかった。 本発明の目的は、このような従来の配慮されていなか
った点に鑑み、車両の状態が加速、定速走行、減速のす
べてのモードにおいて、車両前後振動を検出でき、ドラ
イバが好みに応じて加速パターンを変更可能とし、加速
応答性や乗心地を向上させる点火進角制御装置を提供す
ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するため、本発明の点火進角制御装
置は、自動車におけるエンジンの回転数・吸入空気量あ
るいは吸気管内圧力から内燃機関への燃料噴射弁開時間
を演算し、燃料噴射弁開時間とエンジン回転数から点火
進角を演算するための電子回路等で構成された電子式エ
ンジン制御装置において、車両前後加速度を計測する計
測手段と、その微分値あるいは変位差(加々速度)によ
って加減速中の車両前後振動の状態を検出する検出手段
と、上記加々速度の大きさにより点火進角を補正する補
正手段とを設けたことに特徴がある。 上記計測手段は、加速度センサにより車両前後加速度
を計測し、上記検出手段は、該加速度センサからの出力
を微分して加々速度を演算し、上記補正手段は、該演算
された加々速度の大きさにより点火進角を補正すること
に特徴がある。さらに、上記補正手段は、自動車の運転
席から調節可能なバリオームまたはスイッチを有し、そ
の信号により、点火進角の補正パラメータを修正して、
加速パターンを変化させることにも特徴がある。 また、上記検出手段は、上記エンジン回転数を1回微
分することにより車両前後加速度を演算し、該演算され
た車両前後加速度をさらに微分して加々速度を演算し、
上記補正手段は、該演算された加々速度の大きさにより
点火進角を補正することに特徴がある。 〔作用〕 本発明においては、電子式エンジン制御装置のエンジ
ンコントロールユニットには、車体に設けた加速度セン
サから常に加速度が取り込まれ、加々速度を演算する。
加々速度に注目することによって、車両の加速中におい
ても車両前後振動を簡単に検出することができ、エンジ
ンコントロールユニットでは加々速度を基に点火進角を
補正する。こうすることにより、加速中にも車両前後振
動を防止することができる。運転席から操作可能なバリ
オームまたはスイッチにより、制御パラメータを変更さ
せることができ、加速度センサから計測された加速度が
同一であっも、補正点火進角の大きさを変える働きをす
る。点火進角を操作することにより、エンジントルクの
出力が変わり、それを受けて車両の加速パターンも可変
にできる。 また、上記とは別に、加速度センサを設けることな
く、エンジン回転数を微分して、車両前後加速度を演算
し、その演算された車両前後加算度をさらに微分して加
々速度を演算し、それに基づいて点火進角を補正するよ
うに制御してもよい。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を、図面により詳細に説明す
る。 第2図は、本発明を適用した電子式エンジン制御装置
の構成図である。これは、ディジタル式コントロールユ
ニットを用いたエンジン制御システムの例を示してい
る。 第2図において、21は各種センサ等からの信号を入力
し、各種演算を行い、点火進角制御等を行うディジタル
式コントロールユニット(以下、コントロールユニット
という)、22は吸気管に流入する空気量を計測するエア
フローセンサ、23はスロットルバルブの開閉状態を計測
するアイドルスイッチ、24はエンジン冷却水温を計測す
る水温センサ、25は排気ガス中の酸素濃度を計測するO2
センサ、26はインジェクタ、27は燃料供給を行う燃料ポ
ンプ、28はイグニッションコイル、29は点火プラグ、30
はディストリビュータ(クランク角センサ)である。 以上のように構成されたエンジン制御システムにおい
て、上記のセンサ類(22〜25)からの信号はコントロー
ルユニット21に入力され、所定の演算の結果、各々イン
ジェクタ26,燃料ポンプ27に信号が出力される。なお、
算出された点火進角は、イグニッションコイル28に信号
出力され、点火プラグ29にて燃料に着火される。 第3図は、第2図のコントロールユニット21のハード
ウェア構成図である。ここで、加速度センサ8の加速パ
ターンバリオーム8については、後述第1図において説
明する。 第3図において、31は入出力信号の処理を行うI/OLS
I、32はRAM33やプログラムの記憶されているROM34を用
いて所定の演算を行うMPU、33はデータの書き込み・読
み出しを行うためのRAM、34は処理に必要なプログラム
が格納されているROMである。 以上のようなコントロールユニットにおいて、本発明
の特徴となる制御方式の構成および動作を説明する。第
1図に本発明の特徴となる点火進角演算部の構成、およ
び制御対象であるエンジンとの関係を示す。点火進角演
算部はコントロールユニット1の一部であり、定常点火
進角算出部2と微分器3と補正点火進角算出部4で構成
される。定常点火進角算出部2ではエンジン回転数Nと
基本燃料噴射量TPを取り込み、2次元マップより定常点
火進角θ0を算出する。すなわち、定常点火進角θ0は、 θ0=f(TP,N) ……(1) より算出する。 微分器3では、加速度センサ7を通して取り込んだ加
速度AをもとにdA/dtの演算を行い、加々速度DAを算出
する。補正点火進角算出部4では、加々速度DAに係数k
を乗じて補正点火進角θ1を算出する。すなわち、補正
点火進角θ1は、 θ1=k・(dA/dt)=k・DA ……(2) より算出する。ここで、係数kとはドライバ(運転者)
が調節可能なバリオームまたはスイッチ8より定まるも
のとする。上記のように求められた補正点火進角θ1を
定常点火進角θ0から減じたものを点火進角θとし(以
下の(3)式に示す)、信号をイグニッションコイルへ
送る。 θ=θ0−θ1 ……(3) エンジン5からはクランク角センサにより回転数Nを
得、駆動系6を含めた車両の運動系からは、加速度セン
サ7により加速度Aを得る。エンジン回転数Nと加速度
Aは、I/OLSI31を通してMPU32に取り込まれ計算周期ご
とに点火進角や基本燃料噴射量を算出するのに用いられ
る。 以上のような構成の上で、本発明を適用したときの動
作をフローチャートを用いて第4図に示す。 まず、エンジン回転数Nと燃料噴射パルス幅TPを読み
込む(ステップ201)。読み込んだNとTPから、定常点
火進角θ0を算出する(ステップ202)。以後の動作は本
発明の特徴とする所である。加速度Aを読み込み(ステ
ップ203)、1計算周期前に読み込み記憶していたAを
シフトさせる(ステップ204)。次に加々速度DAを算出
する(ステップ205)。加々速度DAの算出法は以下のよ
うにする。 DA=(A−A′)/ΔT ……(4) A :現在のA(加速度) A′:1計算周期前のA(加速度) ΔT :計算周期 ここで、A′は1計算周期前のA(加速度)に限らなく
ても良く、A′がn計算周期前のものであれば、ΔT=
n*ΔTとすればよい。 次に車両が前後振動の状態にあるか否かを判定する
(ステップ206)。ここでは加々速度DA、加速度Aの絶
対値がある値以上の時とする。このようにすると、必要
時以外には補正点火進角θ1を0度にしておくことがで
きる(ステップ209)。車両が前後振動の状態にあると
判定されれば、ドライバが設定するバリオームまたはス
イッチ8より、係数kを読み込み(ステップ207)、補
正点火進角θ1を算出する(ステップ208)。 このようにして算出された補正点火進角θ1を定常点
火進角θ0から減じ、点火進角θを算出する(ステップ2
10)。以上が本発明を適用した時の動作である。 次に、本実施例特有の効果を第5図を用いて説明す
る。第5図(a)は点火進角を制御しなかった時のデー
タであり、(b)は制御を行ったものである。(a)で
はアクセル開度が急速に大きくなり、回転数がうねりな
がら上昇し、加速度は低周波の振動を繰り返している。
加々速度DAは加速度Aを微分したもので、加速度の振動
と周期は同じで位相は90度ずれている。次に第5図の
(b)は制御を加えたもので、スロットル開度の変化は
(a)と同じにしてある。(b)では、第4図で説明し
た方法で補正点火進角θ1を求めて制御した。すると、
回転数Nのうねりは消え、加速度Aや加々速度DAの振動
は見られなくなった。本発明の大きな特徴として、ドラ
イバが手元のバリオームまたはスイッチで加速のパター
ンを変えられるという点がある。第5図(b),
(c),(d)の各々の加速度Aを見ると、ドライバが
係数kの値を変化させることで、加速パターンを変化さ
せることに効果のあることがわかる。 このように、本実施例においては、加速度センサを設
けて、そこから計算される加々速度に注目して点火進角
制御を行ったことにより、加速・定速走行・減速のすべ
てのモードにおいて車両前後振動を検出し防止すること
ができる。また、ドライバが調節可能なバリオームまた
はスイッチにより、操作量である補正点火進角の量を変
えられるので、ドライバの意図に合った加速パターンを
作り出すことができる。 本実施例では、加速度センサを設けて、車両加速度の
計測を行っているが、加速度センサを設けることなく、
エンジン回転数を2回微分することにより、加々速度を
演算するようにしてもよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、車両の状態が
加速、定速走行、減速のすべてのモードにおいて、車両
前後振動を検出し、点火進角を補正することによりその
振動を防止できるようになり、また、ドライバが好みに
応じて加速パターンを変更可能となり、加速応答性や乗
心地を向上させることができる。
時の車両前後振動を防止し、加速パターンのドライバ
(運転者)による自由選択に好適な点火進角制御装置に
関する。 〔従来の技術〕 従来、自動車の定速走行時や加速・減速時には、車両
の状態が異なるので、エンジン制御をすべて同じに行っ
ていたのでは、車両前後振動等が発生し、ドライバ(運
転者)や搭乗者に不快感を与える。このような車両前後
振動等を防止し、ドライブを快適にするため、エンジン
制御を電子的に行う電子式エンジン制御装置が用いられ
ている。 この電子式エンジン制御装置による車両前後振動の防
止法としては、例えば特開昭59-231144号公報や、同60-
30446号公報に記載されているように、減速時の燃料噴
射による補正を行うものや、特開昭59-93945号公報のよ
うに、極低速走行時にトルク変動が最小となるように点
火進角や燃料供給量により補正を行うものが知られてい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、車両前後振動防止法については、減
速時や極低速時においてのみ点火進角や燃料噴射などで
補正を行っていた。車両の状態を、加速、定速走行、減
速の3つのモードに分けると、このうち加速時には車両
前後振動を防止する効果的な補正はなされていなかっ
た。この原因は加速時の車両前後振動を検出するという
方法が一般的に導入されていなかったという点にある。
つまり、加速、定速走行、減速のすべてのモードにおい
てドライバが不快と感じる車両運動が起きているかどう
かを検出する手段がなかった。また、ドライバの快適性
に影響する加速度の動きについて考慮されておらず、ド
ライバ各人が選択可能な指標を制御の中に介在するよう
な方式も見られなかった。 本発明の目的は、このような従来の配慮されていなか
った点に鑑み、車両の状態が加速、定速走行、減速のす
べてのモードにおいて、車両前後振動を検出でき、ドラ
イバが好みに応じて加速パターンを変更可能とし、加速
応答性や乗心地を向上させる点火進角制御装置を提供す
ることにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するため、本発明の点火進角制御装
置は、自動車におけるエンジンの回転数・吸入空気量あ
るいは吸気管内圧力から内燃機関への燃料噴射弁開時間
を演算し、燃料噴射弁開時間とエンジン回転数から点火
進角を演算するための電子回路等で構成された電子式エ
ンジン制御装置において、車両前後加速度を計測する計
測手段と、その微分値あるいは変位差(加々速度)によ
って加減速中の車両前後振動の状態を検出する検出手段
と、上記加々速度の大きさにより点火進角を補正する補
正手段とを設けたことに特徴がある。 上記計測手段は、加速度センサにより車両前後加速度
を計測し、上記検出手段は、該加速度センサからの出力
を微分して加々速度を演算し、上記補正手段は、該演算
された加々速度の大きさにより点火進角を補正すること
に特徴がある。さらに、上記補正手段は、自動車の運転
席から調節可能なバリオームまたはスイッチを有し、そ
の信号により、点火進角の補正パラメータを修正して、
加速パターンを変化させることにも特徴がある。 また、上記検出手段は、上記エンジン回転数を1回微
分することにより車両前後加速度を演算し、該演算され
た車両前後加速度をさらに微分して加々速度を演算し、
上記補正手段は、該演算された加々速度の大きさにより
点火進角を補正することに特徴がある。 〔作用〕 本発明においては、電子式エンジン制御装置のエンジ
ンコントロールユニットには、車体に設けた加速度セン
サから常に加速度が取り込まれ、加々速度を演算する。
加々速度に注目することによって、車両の加速中におい
ても車両前後振動を簡単に検出することができ、エンジ
ンコントロールユニットでは加々速度を基に点火進角を
補正する。こうすることにより、加速中にも車両前後振
動を防止することができる。運転席から操作可能なバリ
オームまたはスイッチにより、制御パラメータを変更さ
せることができ、加速度センサから計測された加速度が
同一であっも、補正点火進角の大きさを変える働きをす
る。点火進角を操作することにより、エンジントルクの
出力が変わり、それを受けて車両の加速パターンも可変
にできる。 また、上記とは別に、加速度センサを設けることな
く、エンジン回転数を微分して、車両前後加速度を演算
し、その演算された車両前後加算度をさらに微分して加
々速度を演算し、それに基づいて点火進角を補正するよ
うに制御してもよい。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を、図面により詳細に説明す
る。 第2図は、本発明を適用した電子式エンジン制御装置
の構成図である。これは、ディジタル式コントロールユ
ニットを用いたエンジン制御システムの例を示してい
る。 第2図において、21は各種センサ等からの信号を入力
し、各種演算を行い、点火進角制御等を行うディジタル
式コントロールユニット(以下、コントロールユニット
という)、22は吸気管に流入する空気量を計測するエア
フローセンサ、23はスロットルバルブの開閉状態を計測
するアイドルスイッチ、24はエンジン冷却水温を計測す
る水温センサ、25は排気ガス中の酸素濃度を計測するO2
センサ、26はインジェクタ、27は燃料供給を行う燃料ポ
ンプ、28はイグニッションコイル、29は点火プラグ、30
はディストリビュータ(クランク角センサ)である。 以上のように構成されたエンジン制御システムにおい
て、上記のセンサ類(22〜25)からの信号はコントロー
ルユニット21に入力され、所定の演算の結果、各々イン
ジェクタ26,燃料ポンプ27に信号が出力される。なお、
算出された点火進角は、イグニッションコイル28に信号
出力され、点火プラグ29にて燃料に着火される。 第3図は、第2図のコントロールユニット21のハード
ウェア構成図である。ここで、加速度センサ8の加速パ
ターンバリオーム8については、後述第1図において説
明する。 第3図において、31は入出力信号の処理を行うI/OLS
I、32はRAM33やプログラムの記憶されているROM34を用
いて所定の演算を行うMPU、33はデータの書き込み・読
み出しを行うためのRAM、34は処理に必要なプログラム
が格納されているROMである。 以上のようなコントロールユニットにおいて、本発明
の特徴となる制御方式の構成および動作を説明する。第
1図に本発明の特徴となる点火進角演算部の構成、およ
び制御対象であるエンジンとの関係を示す。点火進角演
算部はコントロールユニット1の一部であり、定常点火
進角算出部2と微分器3と補正点火進角算出部4で構成
される。定常点火進角算出部2ではエンジン回転数Nと
基本燃料噴射量TPを取り込み、2次元マップより定常点
火進角θ0を算出する。すなわち、定常点火進角θ0は、 θ0=f(TP,N) ……(1) より算出する。 微分器3では、加速度センサ7を通して取り込んだ加
速度AをもとにdA/dtの演算を行い、加々速度DAを算出
する。補正点火進角算出部4では、加々速度DAに係数k
を乗じて補正点火進角θ1を算出する。すなわち、補正
点火進角θ1は、 θ1=k・(dA/dt)=k・DA ……(2) より算出する。ここで、係数kとはドライバ(運転者)
が調節可能なバリオームまたはスイッチ8より定まるも
のとする。上記のように求められた補正点火進角θ1を
定常点火進角θ0から減じたものを点火進角θとし(以
下の(3)式に示す)、信号をイグニッションコイルへ
送る。 θ=θ0−θ1 ……(3) エンジン5からはクランク角センサにより回転数Nを
得、駆動系6を含めた車両の運動系からは、加速度セン
サ7により加速度Aを得る。エンジン回転数Nと加速度
Aは、I/OLSI31を通してMPU32に取り込まれ計算周期ご
とに点火進角や基本燃料噴射量を算出するのに用いられ
る。 以上のような構成の上で、本発明を適用したときの動
作をフローチャートを用いて第4図に示す。 まず、エンジン回転数Nと燃料噴射パルス幅TPを読み
込む(ステップ201)。読み込んだNとTPから、定常点
火進角θ0を算出する(ステップ202)。以後の動作は本
発明の特徴とする所である。加速度Aを読み込み(ステ
ップ203)、1計算周期前に読み込み記憶していたAを
シフトさせる(ステップ204)。次に加々速度DAを算出
する(ステップ205)。加々速度DAの算出法は以下のよ
うにする。 DA=(A−A′)/ΔT ……(4) A :現在のA(加速度) A′:1計算周期前のA(加速度) ΔT :計算周期 ここで、A′は1計算周期前のA(加速度)に限らなく
ても良く、A′がn計算周期前のものであれば、ΔT=
n*ΔTとすればよい。 次に車両が前後振動の状態にあるか否かを判定する
(ステップ206)。ここでは加々速度DA、加速度Aの絶
対値がある値以上の時とする。このようにすると、必要
時以外には補正点火進角θ1を0度にしておくことがで
きる(ステップ209)。車両が前後振動の状態にあると
判定されれば、ドライバが設定するバリオームまたはス
イッチ8より、係数kを読み込み(ステップ207)、補
正点火進角θ1を算出する(ステップ208)。 このようにして算出された補正点火進角θ1を定常点
火進角θ0から減じ、点火進角θを算出する(ステップ2
10)。以上が本発明を適用した時の動作である。 次に、本実施例特有の効果を第5図を用いて説明す
る。第5図(a)は点火進角を制御しなかった時のデー
タであり、(b)は制御を行ったものである。(a)で
はアクセル開度が急速に大きくなり、回転数がうねりな
がら上昇し、加速度は低周波の振動を繰り返している。
加々速度DAは加速度Aを微分したもので、加速度の振動
と周期は同じで位相は90度ずれている。次に第5図の
(b)は制御を加えたもので、スロットル開度の変化は
(a)と同じにしてある。(b)では、第4図で説明し
た方法で補正点火進角θ1を求めて制御した。すると、
回転数Nのうねりは消え、加速度Aや加々速度DAの振動
は見られなくなった。本発明の大きな特徴として、ドラ
イバが手元のバリオームまたはスイッチで加速のパター
ンを変えられるという点がある。第5図(b),
(c),(d)の各々の加速度Aを見ると、ドライバが
係数kの値を変化させることで、加速パターンを変化さ
せることに効果のあることがわかる。 このように、本実施例においては、加速度センサを設
けて、そこから計算される加々速度に注目して点火進角
制御を行ったことにより、加速・定速走行・減速のすべ
てのモードにおいて車両前後振動を検出し防止すること
ができる。また、ドライバが調節可能なバリオームまた
はスイッチにより、操作量である補正点火進角の量を変
えられるので、ドライバの意図に合った加速パターンを
作り出すことができる。 本実施例では、加速度センサを設けて、車両加速度の
計測を行っているが、加速度センサを設けることなく、
エンジン回転数を2回微分することにより、加々速度を
演算するようにしてもよい。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、車両の状態が
加速、定速走行、減速のすべてのモードにおいて、車両
前後振動を検出し、点火進角を補正することによりその
振動を防止できるようになり、また、ドライバが好みに
応じて加速パターンを変更可能となり、加速応答性や乗
心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電子式エンジン制御装
置の点火進角演算部の構成図、第2図は本発明を適用し
た電子式エンジン制御装置の構成図、第3図は第2図の
コントロールユニットのハードウェア構成図、第4図は
第1図の動作を示すフローチャート、第5図は本発明の
実施例による効果を説明するための図である。 3:微分器、4:補正点火進角算出部、7:加速度センサ、8:
バリオームまたはスイッチ。
置の点火進角演算部の構成図、第2図は本発明を適用し
た電子式エンジン制御装置の構成図、第3図は第2図の
コントロールユニットのハードウェア構成図、第4図は
第1図の動作を示すフローチャート、第5図は本発明の
実施例による効果を説明するための図である。 3:微分器、4:補正点火進角算出部、7:加速度センサ、8:
バリオームまたはスイッチ。
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(56)参考文献 特開 昭60−337(JP,A)
特開 昭59−99050(JP,A)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.自動車におけるエンジンの回転数・吸入空気量ある
いは吸気管内圧力から内燃機関への燃料噴射弁開時間を
演算し、燃料噴射弁開時間とエンジン回転数から点火進
角を演算するための電子回路等で構成された電子式エン
ジン制御装置において、車両前後加速度を計測する計測
手段と、その微分値あるいは変位差すなわち加々速度に
よって加減速中の車両前後振動の状態を検出する検出手
段と、上記加々速度の大きさにより点火進角を補正する
補正手段とを設けたことを特徴とする点火進角制御装
置。 2.上記車両前後加速度を計測する計測手段は、加速度
センサであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の点火進角制御装置。 3.上記補正手段は、自動車の運転席から調整可能なバ
リオームまたはスイッチを有し、その信号により、点火
進角の補正パラメータを修正して、加速パターンを変化
させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の点
火進角制御装置。 4.上記検出手段は、上記エンジン回転数を1回微分す
ることにより車両前後加速度を演算し、該演算された車
両前後加速度をさらに微分して加々速度を演算すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の点火進角制御
装置。
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---|---|---|---|
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US07/266,075 US4919098A (en) | 1987-11-05 | 1988-11-02 | Apparatus and method of electronically controlling engine |
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