JP3045893B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents
内燃機関の失火検出装置Info
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Description
料系や点火系の異常などによる失火を検出する内燃機関
の失火検出装置に関し、特に誤検出のない正確な検出が
できる内燃機関の失火検出装置に関するものである。
の異常などによる失火によって未燃焼ガスなどの有害物
質がそのまま大気中に放出されたり、未燃焼ガスが排気
系で燃焼して触媒装置などの排気ガス浄化装置が損傷
し、これによって排気ガス浄化性能が低下し、排気ガス
の有害物質が大気中に放出されたりすることがある。こ
れを防止するために機関のクランク軸の角速度など、機
関の燃焼状態を代表する動作パラメータによって失火を
検出したときに警報ランプなどでこれを報知するように
した内燃機関の失火検出装置が提案されている。
−19522号公報において、内燃機関の膨張工程の前
後のクランク軸の角速度差が所定以下のときに失火と判
断するようにした技術が開示されている。このような内
燃機関の失火検出装置においては、クランク軸の角速度
などによって正常燃焼、失火を燃焼サイクル毎に判断
し、失火の発生率、例えば100燃焼サイクル中の失火
回数やエンジン100回転中の失火回数が所定回数のと
きに失火を示す失火信号を発生し、この失火信号によっ
て警報ランプを点灯させ、失火を報知するようにされて
いる。
は、燃焼状態を代表する動作パラメータのある所定値が
しきい値として設定され、実際の燃焼状態を代表するパ
ラメータがしきい値を境にしてどちら側にあるか(例え
ばしきい値以上か未満かなど)で、内燃機関の動作状態
を正常か失火かを判断するようにされている。
うに構成されているので、失火の度合いによって失火が
機関に与える影響も一定ではなく、例えば同じ1回の失
火であっても完全に失火した場合と部分的に失火(また
は燃焼)した場合とでは機関に与えるトルク変動量など
は失火の度合いが大きいほど大きくなり、また、同じ度
合いの失火が発生した場合でも供給燃料量や吸入空気量
によって、その失火が機関に与える影響、例えば排出さ
れる未燃焼ガスの量や触媒装置などの排気ガス浄化装置
の損傷の度合いなども供給燃料量や吸入空気量が大きい
ほどその影響が大きくなるなどの問題点があった。
めになされたもので、誤検出のないより正確な失火の検
出を行うことのできる内燃機関の失火検出装置を得るこ
とを目的とする。
る内燃機関の失火検出装置は、内燃機関の燃焼状態を代
表する動作パラメータにより機関の失火状態を検出する
燃焼状態検出手段と、この燃焼状態検出手段の検出出力
に基いて1点火毎の失火の度合いを検出し、該失火の度
合いに応じて失火確率の補正を行う失火確率検出手段
と、この失火確率検出手段の検出出力に基いて失火を検
出する失火判定手段とを備えたものである。
検出装置は、内燃機関の燃焼状態を代表する動作パラメ
ータにより機関の失火状態を検出する燃焼状態検出手段
と、上記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手
段と、上記燃焼状態検出手段の検出出力及び上記運転状
態検出手段の検出出力に基いて1点火毎の失火の度合い
を検出し、該失火の度合いに応じて失火確率の補正を行
う失火確率検出手段と、この失火確率検出手段の検出出
力に基いて失火を検出する失火判定手段とを備えたもの
である。
置は、上記失火判定手段が上記失火確率検出手段の検出
出力を所定期間積算するようにしたものである。
焼状態を代表する動作パラメータにより機関の失火状態
を燃焼状態検出手段で検出し、この検出出力に基いて失
火の度合いを失火確率検出手段で検出し、この検出出力
に基いて失火判定手段で失火を検出する。これによっ
て、失火の度合いや失火が機関に与える影響に応じて確
率的に失火を検出し、誤検出のない、より正確な失火検
出を行うことができる。
の燃焼状態を代表する動作パラメータにより機関の失火
状態を燃焼状態検出手段で検出すると共に、内燃機関の
運転状態を運転状態検出手段で検出し、燃焼状態検出手
段の検出出力及び運転状態検出手段の検出出力に基いて
失火確率検出手段で失火の度合いを検出し、この失火確
率検出手段の検出出力に基いて失火判定手段で失火を検
出する。これによって、失火の度合いや失火が機関に与
える影響に応じて確率的に失火を検出し、誤検出のな
い、運転状態に応じたきめ細かいより正確な失火検出を
行うことができる。
手段で失火確率検出手段の検出出力を所定期間積算す
る。これによって、失火の度合いや失火が機関に与える
影響に応じて確率的に失火を検出し、誤検出をなくし、
運転状態に応じたきめ細かいより正確で高精度の失火検
出を行うことができる。
する。図1はこの発明の一実施例を示す機能ブロック図
である。図において、1は例えば図示しない自動車など
のエンジン、2はエンジン1の燃焼状態を検出する燃焼
状態検出手段、3はエンジン1の運転状態を検出する運
転状態検出手段、4は失火の度合いや失火が機関に与え
る影響の度合いに応じて補正するためにエンジン1の運
転状態により別設定され、運転状態検出手段3からの検
出出力及び燃焼状態検出手段2からの検出出力に基いて
失火確率を検出する失火確率検出手段、5は燃焼状態検
出手段2からの検出出力及び失火確率検出手段4からの
検出出力に基いて失火確率補正された燃焼状態の評価関
数により失火を検出し、失火検出信号や正常信号を出力
する失火判定手段である。
置の一実施例を示す構成図である。図において、6は吸
入する空気の量を検出する吸入空気量検出手段(例えば
エアフローメータなど)、8は上記エンジン1に取り付
けられ、クランク角の基準位置(例えば各気筒の上死
点)毎にクランク角を検出し、パルスを出力するための
クランク角検出手段、9はクランク角検出手段8からの
パルスに基いてエンジン1の回転数を検出するエンジン
回転数検出手段、10は例えばプログラムデータなどを
書き込んであるROM、プログラムによる各種ワーク用
のRAMなどから構成したマイクロコンピュータであ
る。ここで、マイクロコンピュータ10は図1に示した
燃焼状態検出手段2、運転状態検出手段3、失火確率検
出手段4及び失火判定手段5を含む。また、以下の説明
においては、燃焼状態検出手段2としてクランク角検出
手段8の出力を用いた回転変動(点火周期計測による角
加速度演算)による内燃機関の失火検出装置とする。ま
た、この燃焼状態検出手段2はクランク角検出手段8か
らのパルスによってクランク角の基準位置毎に図示しな
い各気筒の点火周期Tを計測して平均角速度ωiを算出
し、この平均角速度ωiの変化量から燃焼状態を検出す
るための評価関数である平均角加速度αiを演算する。
ン1の燃焼状態検出手段2と運転状態検出手段3から求
めた失火確率Nに対して、運転状態と失火の度合いや失
火が機関に与える影響の度合いなどに応じた補正をす
る。図3は図2に示したマイクロコンピュータ10の内
部構成を示すブロック図である。この図3において、図
1及び図2と対応する部分には同一符号を付し、その詳
細説明を省略する。
信号である例えば図示せずも水温センセやスロットル開
度センセ等からの信号が印加される入力端子、15,1
6は出力がディジタル信号である例えば図2に示したク
ランク角検出手段8やエンジン回転数検出手段9からの
検出出力をマイクロコンピュータ10に供給するための
入力端子、17はその他の信号が印加される入力端子、
18はこれら入力端子11〜16を介して供給される検
出信号をマイクロコンピュータ10に取り込むための入
力インターフェース回路、19はこの入力インターフェ
ース回路18からの入力検出信号をディジタル信号に変
換するためのA−D変換器、20は一定時間毎にカウン
トアップするタイマ(フリーランニングカウンタ)2
1、カウンタ22、ワーク用RAM23、プログラムデ
ータなどを記憶したROM24及びCPU25を内蔵し
た例えばシングルチップマイクロコンピュータ、26は
シングルチップマイクロコンピュータ20からの出力デ
ータを出力端子27〜33を介して図示しない他の回路
系に供給するための出力インターフェース回路である。
次に、図4を参照して図1〜図3を参照して説明した内
燃機関の失火検出装置の基本原理について説明する。
高負荷時(スロットル全開、回転数1000rpm)の
角速度ω、クランク角の点火周期Tから算出した平均角
加速度αi、各気筒の筒内圧波形を示す図である。図4
Aは縦軸を角速度、図4Bは縦軸を平均角加速度、図4
Cは縦軸を筒内圧、そして図4A、B及びCは何れも横
軸をクランク角としている。この図4に示すように、ク
ランク角の基準位置(例えば圧縮上死点)間の点火周期
Tから平均角速度ωi(=1/T)を求め、この変化量
(=Δωi)から平均角加速度αi(=Δωi/T)を
算出することができる。図4における波形はある燃焼サ
イクル中に#1、#3、#4及び#2の各気筒が正常燃
焼した後、#1の気筒が何らかの原因、例えば燃料系や
点火系の異常などによって失火した場合のものである。
1a、その平均角加速度をαia、失火した場合を#1
b、その平均角加速度をαibとすると、平均角加速度
或αiaより平均角加速度αibの方が負方向に大きい
ことが分かる。これは定常運転状態において、正常燃焼
時にはほぼ一定トルクで運転され、その角加速度がほぼ
“0”となるのに対し、失火時には発生すべきトルクを
失い、その角加速度は負方向に大きく落ち込むからであ
る。この角加速度の絶対値や変化量から各燃焼サイクル
毎に失火の度合いや失火が機関に与える影響の度合いを
表す失火確率Nを求め、この失火確率Nの所定機関内の
積算値と所定の判定値を比較することによって失火を検
出することができる。
1〜図3を参照して説明した内燃機関の失火検出装置の
動作について説明する。尚、以下に説明する処理は、所
定クランク角(例えば各気筒の圧縮工程上死点)を基準
として点火周期Tを計測し、その平均角速度ωiの変化
量から平均角加速度αiを算出し、これと運転状態によ
り設定された失火確率補正係数により燃焼状態の評価関
数である失火確率Nを求め、この失火確率Nを所定期間
積算し、所定の失火判定値と比較することによって失火
を検出するものである。先ずステップS1ではメモリM
BT1の値をメモリMBT2に格納する。そしてステッ
プS2に移行する。ここでいうメモリMBT1及びMB
T2は例えば図3に示したRAM23である。
信号による割り込み処理によって各気筒の圧縮工程上死
点において所定時間のクロック毎にカウントアップする
カウンタ22のカウンタ値を読み込んでメモリMBT1
に格納する。そしてステップS3に移行する。ここで、
前回のカウンタ値はステップS1において別のメモリM
BT2に格納している。ステップS3ではメモリMTN
1の値をメモリMTN2に格納する。そしてステップS
4に移行する。ここでいうメモリMTN1及びMTN2
は例えば図3に示したRAM23である。
の値−MB2の値から求め、メモリMTN1に格納す
る。そしてステップS5に移行する、ここで、前回求め
た点火周期TはステップS3において別のメモリMTN
2格納している。ステップS5ではメモリMTN1に格
納した点火周期Tを用いて平均角加速度αiをαi=
(1/MTN1の値−1/MTN2の値)/MTN1の
値から求めメモリMAN1に格納する。そしてステップ
S6に移行する。ここでMTN1の値は今回の点火周期
T、MTN2の値は前回の点火周期Tを示し、また、1
/MTN1の値は今回の点火周期T間の平均角速度ω
i、1/MTN2は前回の点火周期T間の平均角速度ω
iを示す。
タである回転数Neを、例えばクランク角検出手段8で
点火周期を計測することによって検出し、メモリMNE
に格納する。そしてステップS7に移行する。ステップ
S7では運転状態を表すパラメータである負荷Evを、
例えば吸入空気量検出手段6であるエアフローメータの
出力電圧によって検出し、メモリMEVに格納する。そ
してステップS8に移行する。ここで、上記メモリMN
E及びMNVはRAM23である。
均角加速度αiとステップS6で求めた回転数Neとス
テップS7で求めた負荷Evに基いて、失火の度合いや
失火が機関に与える影響の度合いに応じた失火確率補正
係数Kを、例えば予めメモリ(ROMなど)に記憶して
ある回転数Neと負荷Evにより別設定した角加速度α
iに対する失火確率補正係数Kの対応表をマッピングす
ることにより、燃焼状態の評価関数である失火確率Nを
求め、メモリMNFに所定期間(例えば100点火間)
積算し格納する。そしてステップS9に移行する。ここ
で、回転数Neと負荷Evにより別設定した角加速度α
iに対する失火確率補正係数Kの対応表としては、例え
ば図11に示すαi−K特性曲線をROM24のデータ
に変換したデータテーブルなどが考えられる。ここで上
記メモリMNFはRAM23である。ステップS9では
ステップS8で所定期間内の失火確率Nの積算値MN1
が予めメモリ(ROMなど)に記憶してある失火判定値
(例えば20回)よりも大きいか否かを判断し、「YE
S」、すなわち、「真」であればステップS10に移行
し、「NO」、すなわち、「偽」であればステップS1
2に移行する。
該当した気筒を「失火」と判定する。そしてステップS
11に移行する。ステップS11では失火信号を出力す
る。そして終了する。失火信号が出力されると、例えば
図示しない警報ランプがが点灯し、これによって失火を
ドライバーなどに報知することができる。ステップS1
2では「正常(燃焼)」と判断する。そしてステップS
13に移行する。ステップS13では正常信号を出力す
る。そして終了する。正常信号が出力されると、例えば
図示しない警報ランプが消灯し、これによって燃焼をド
ライバーなどに報知することができる。
火判定結果を積算して失火判定値(20回)より大きい
か否かを判断する場合を考える。一般的な失火判定手段
では、例えば図6に示すように、燃焼状態を代表する動
作パラメータのある所定値をしきい値(失火判定値)に
基いて「正常」か「失火」か判断している。しかしなが
ら、図6に平均角速度α1で示す完全に失火した場合と
図6にα2で示す部分的に失火(または燃焼)した場合
とでは、失火の度合いとしては完全失火と部分失火とで
期間に与えるトルク変動量や未燃焼ガスの量などが異な
るのにもかかわらず、何れの場合も全く同じ失火判定結
果になってしまう。しかしながら、図7に示すように失
火確率補正係数Kをステップ的に設定した場合には、図
8に平均角速度α1で示す完全に失火した場合は失火確
率補正係数Kが1.0であるので、この燃焼状態の発生
回数が20回以上で失火判定される。そして図8にα2
で示す部分的に失火(または燃焼)した場合において
は、図7に示すように失火確率補正係数Kが0.5であ
るので、図8に示すように、この燃焼状態の発生回数が
40回以上で失火判定される。
を線形的に設定した場合には、図10に示すように、失
火の度合い(燃焼状態=失火確率の積算値)により機関
に与えるトルク変動量や排出される未燃焼ガスの量など
に対してリニアな特性の失火判定を行うことができる。
また、図11に示すように失火確率補正係数Kを所定値
以下で“0”に設定した場合においては、実際にはあり
得ない平均角加速度のノイズ成分αNがある場合には失
火確率補正係数Kが0.1であるので、図12に示すよ
うに、この燃焼状態の発生回数が200回以上で失火判
定されるが、積算期間が100回であるので、図12に
示すように、失火確率の積算値は10未満となり平均角
加速度のノイズ成分による失火判定の誤検出を防止する
ことが可能である。
量は、その時の発生すべき軸トルクに比例し、エンジン
負荷(燃料供給量や吸入空気量)に比例する。従って、
平均角加速度に対して失火確率補正係数を設定すればエ
ンジン負荷(燃料供給量や吸入空気量)毎に失火判定値
(失火確率の積算値)を設定する必要がなくなる。平均
角加速度は運転状態によってその絶対値や分布が異なる
場合には、失火確率補正係数を回転数や負荷(燃料供給
量や吸入空気量)などの運転状態により別設定すれば、
より適切な失火判定ができる。或いは、基準となる運転
状態の失火確率補正係数を設定し、運転状態によりその
失火確率補正係数を所定の比率で拡大、縮小して設定す
ることもできる。
筒の圧縮工程上死点)を基準として点火周期Tを計測
し、その平均各速度ωiの変化量から平均角加速度αi
を算出し、運転状態を表す回転数Neと負荷Evにより
失火確率補正係数Kを求め、燃焼状態の評価関数である
失火確率Nを各燃焼工程毎に所定期間積算し、この失火
確率Nの積算値を失火判定値と比較することにより失火
を検出する。このように本実施例においては、失火回数
が多くても失火の度合いや失火が機関に与える影響が小
さい場合には1回毎の失火確率が小さくなるように補正
し、失火回数が少なくても失火の度合いや失火が機関に
与える影響が大きい場合には1回毎の失火確率を大きく
なるように補正するようにしたので、失火による機関に
与えるトルク変動量や排出される未燃焼ガスの量などの
影響の度合いも考慮した失火検出を行うようにすること
ができると共に、失火を一義的に「正常」か「失火」か
の2値で判断する場合における誤検出を防止し、より正
確な失火検出を行うことができる。
有害物質が大気中に排出されるのを防止するという観点
から考えると、失火現象そのものを「正常」か「失火」
の2値で検出するよりも、本実施例のように確率的(ア
ナログ的、或いはファジイ的)に失火を判定することに
より、その失火の度合いや影響の度合いを考慮した失火
の検出を行うことができる。
を行うのにクランク角検出手段の出力を用いた場合に付
いて説明したが、これに限定されることなく、例えば点
火装置のイオン電流、エンジンの排気圧又は排気ガスの
酸素濃度を検出するO2センセの出力等を用いてもよ
く、或いは又これ等を複数組み合わせて用いてもよい。
れば、内燃機関の燃焼状態を代表する動作パラメータに
より機関の失火状態を検出する燃焼状態検出手段と、こ
の燃焼状態検出手段の検出出力に基いて1点火毎の失火
の度合いを検出し、該失火の度合いに応じて失火確率の
補正を行う失火確率検出手段と、この失火確率検出手段
の検出出力に基いて失火を検出する失火判定手段とを備
えたことにより、失火の度合いや失火が期間に与える影
響に応じて確率的に失火を検出し、誤検出をなくし、よ
り正確な失火検出を行うことができるという効果があ
る。
機関の燃焼状態を代表する動作パラメータにより機関の
失火状態を検出する燃焼状態検出手段と、上記内燃機関
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記燃焼状
態検出手段の検出出力及び上記運転状態検出手段の検出
出力に基いて1点火毎の失火の度合いを検出する失火確
率検出手段と、この失火確率検出手段の検出出力に基い
て失火を検出し、該失火の度合いに応じて失火確率の補
正を行う失火判定手段とを備えたことにより、失火の度
合いや失火が期間に与える影響に応じて確率的に失火を
検出し、誤検出をなくし、運転状態に応じたきめ細かい
より正確な失火検出を行うことができるという効果があ
る。
判定手段が上記失火確率検出手段の検出出力を所定期間
積算するようにしたので、失火の度合いや失火が期間に
与える影響に応じて確率的に失火を検出し、誤検出をな
くし、運転状態に応じたきめ細かいより正確で高精度の
失火検出を行うことができるという効果がある。
施例を示す機能ブロック図である。
施例を示す構成図である。
を示すブロック図である。
に供する失火時の角速度、平均角加速度、筒内圧の関係
を示す波形図である。
を説明するためのフローチャートである。
に供する正常燃焼、失火、ノイズがあるときの平均角加
速度の度数分布を示す図である。
に供する失火確率補正計数をステップ的に設定した場合
を示す図である。
に供する正常燃焼、失火時の補正による失火確率の積算
値の度数分布を示す図である。
に供する失火確率補正係数を線形的に設定した場合を示
す図である。
明に供する正常燃焼、失火時の補正による失火確率の積
算値の度数分布を示す図である。
明に供する失火確率係数を所定値以下で“0”に設定し
た場合を示す図である。
明に供する正常燃焼、失火時の補正による失火確率の積
算値の度数分布を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 内燃機関の燃焼状態を代表する動作パラ
メータにより機関の失火状態を検出する燃焼状態検出手
段と、 この燃焼状態検出手段の検出出力に基いて1点火毎の失
火の度合いを検出し、該失火の度合いに応じて失火確率
の補正を行う失火確率検出手段と、 この失火確率検出手段の検出出力に基いて失火を検出す
る失火判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の
失火検出装置。 - 【請求項2】 内燃機関の燃焼状態を代表する動作パラ
メータにより機関の失火状態を検出する燃焼状態検出手
段と、 上記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 上記燃焼状態検出手段の検出出力及び上記運転状態検出
手段の検出出力に基いて1点火毎の失火の度合いを検出
し、該失火の度合いに応じて失火確率の補正を行う失火
確率検出手段と、 この失火確率検出手段の検出出力に基いて失火を検出す
る失火判定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の
失火検出装置。 - 【請求項3】 上記失火判定手段は上記失火確率検出手
段の検出出力を所定期間積算することを特徴とする請求
項1又は2記載の内燃機関の失火検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5068552A JP3045893B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 内燃機関の失火検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5068552A JP3045893B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 内燃機関の失火検出装置 |
Publications (2)
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JPH06280670A JPH06280670A (ja) | 1994-10-04 |
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JP5068552A Expired - Lifetime JP3045893B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 内燃機関の失火検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-03-26 JP JP5068552A patent/JP3045893B2/ja not_active Expired - Lifetime
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