JPH03225079A - 内燃機関の失火診断装置 - Google Patents

内燃機関の失火診断装置

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JPH03225079A
JPH03225079A JP1887390A JP1887390A JPH03225079A JP H03225079 A JPH03225079 A JP H03225079A JP 1887390 A JP1887390 A JP 1887390A JP 1887390 A JP1887390 A JP 1887390A JP H03225079 A JPH03225079 A JP H03225079A
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misfire diagnosis
diagnosis
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cylinder
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Shinpei Nakaniwa
伸平 中庭
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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〉 本発明は内燃機関の失火診断装置に関し、詳しくは、ク
ランク角速度に基づいて失火診断を行うよう構成された
失火診断装置において、特にコーステイング時の誤診断
を防止するための技術に関する。
〈従来の技術〉 内燃機関の失火を診断する装置としては、従来、各気筒
毎に筒内圧を直接に検出して失火診断する装置などが提
案されているが、より簡便な構成で失火を診断できる装
置として、クランク角速度の変化(機関回転変動)から
失火を診断する装置が先に提案されている(1979年
 l5ATA−Pap e r ’ Experien
ces with a new +wethod fo
r+measuring the engine ro
ughness4 by R,Latsch。
E 、 Mausner、  V 、 B 1anch
i及び特願平1−2−75046号等参照)。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、通常の運転条件では、第8図に示すように失
火の有無によってクランク角速度に大きな変化が表れる
から、回転周期の計測区間を適宜に選択する(第8図の
場合は172回転周期を計測する)ことによって失火診
断が行える。
しかしながら、車両のコーステイング状態では、第7図
に示すように、図示平均有効圧Piが全気筒失火してい
るときに略等しい状況となり、失火気筒があっても気筒
間における図示平均有効圧Piの段差がほとんど発生し
ないので、コーステイング時には第9図に示すように、
失火有無によってクランク角速度に変化が表れず、たと
え失火気筒があっても失火無しの診断がなされてしまう
ことがあり、クランク角速度に基づく失火診断の信幀性
を損ねる原因となっていた。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、コース
テイング時にクランク角速度に基づく失火診断を禁止し
、クランク角速度に基づいて精度良く失火診断が行える
運転条件においてのみ失火診断を許可することにより、
クランク角速度に基づく失火診断の信顛性を向上させる
ことを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第1図に示すように、クランク角
速度検出手段で検出された内燃機関のクランク角速度に
基づいて失火診断を行う失火診断手段を備えた内燃機関
の失火診断装置において、スロットル弁全閉検出手段に
より機関の吸気系に介装されたスロットル弁の全閉状態
が検出されているときに、失火診断禁止手段により前記
失火診断手段による失火診断を禁止するよう構成した。
ここで、第1図点線示のように、前記失火診断禁止手段
に代えて、前記スロットル弁全閉検出手段で前記スロッ
トル弁の全閉状態が検出されていて、かつ、クランク角
速度が所定以上であるときに前記失火診断手段による失
火診断を禁止するクランク角速度による失火診断禁止手
段を設けることがより好ましい。
〈作用〉 かかる構成により、スロットル弁が全閉であるときにク
ランク角速度に基づく失火診断を禁止し、コーステイン
グを含むスロットル弁全閉時で、クランク角速度に基づ
く失火診断の精度が低下するときには、誤った診断がな
されることを回避し、スロットル弁全閉時以外でクラン
ク角速度に基ツいた失火診断を行わせる。
また、コーステイング時のブーストは、第6図に示すよ
うに変化し、ブーストと図示平均有効圧Piとは略比例
関係にあると見做せるので、たとえスロットル弁全閉時
であっても、より低回転時には図示平均有効圧Piの段
差が失火発生によって失火診断が行える程度に大きくな
ることがあるから、より広範囲で失火診断が行えるよう
に、スロットル弁が全閉で、かつ、クランク角速度(機
関回転速度)が所定以上であるときに、クランク角速度
に基づく失火診断を禁止するようにした。
〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。
一実施例を示す第2図において、4サイクル4気筒内燃
機関lの図示しないクランク軸には、磁性材によって形
成されその周囲にクランク角3゜(3°CA)毎の12
0個の凸部が形成されたシグナルディスクプレート2が
軸支されており、シグナルディスクプレート2の周縁付
近に固定された3°CA検出用の電磁ピックアップ3の
磁石開放端を、クランク軸の回転に伴って前記凸部が開
閉することによって誘導起電力パルスを得るように構成
され、前記シグナルディスクプレート2と3゜CA検出
用の電磁ピックアップ3とによって3゜CA毎の検出信
号が得られるようにしである。
また、前記シグナルディスクプレート2の一端面には、
回転軸を挟んで同一円周上に一対の突起部2a、2bを
設けてあり、この突起部2a、2bを検出するTDC検
出用の電磁ピックアップ4によって180” CA毎に
誘導起電力パルスを得て、シグナルディスクプレート2
の突起部2a、2bと、電磁ピックアップ4との組み合
わせによって180°CAの検出信号が得られるように
しである。
ここで、前記突起部2a、2bの電磁ピックアップ4に
よる検出位置を、上死点位2 (T D C)に位置合
わせすることにより、例えば点火信号と前記1” D 
C位置検出とによって各気筒の圧縮TDC位置が検出で
きるようになっている。
前記各電磁ピックアップ3.4がら出力される誘導起電
力は、ゼロクロスコンパレータ5.6にそれぞれ入力さ
れ、0■レベルに対する大小に基づく0■中心のパルス
波に変換され、更に、次の波形整形回路7,8では、0
■をローレベルとするパルス波に整形される。
3°CA毎に立上がる(立下がる)波形整形回路7の出
力パルス(以下、3°CAパルスと略す、)は、失火診
断を行うと共に機関1への燃料供給等を制御するコンピ
ュータ内蔵のコントロールユニット9のタイマ1に人力
され、タイマlはこの3゜CAパルスのパルス数をカウ
ントする。また、各気筒のTDC位置で180°CA毎
に立上がる(立下がる)波形整形回路8の出力パルス(
以下、TDCパルスと略す、)は、コントロールユニッ
ト9のトリガlに入力されるようになっている。
更に、コントロールユニット9には、機関1の吸気系に
介装されたスロットル弁lOの全閉位置、即ち、アイド
ル位置でONとなるアイドルスイッチ11からのON・
OFF信号が入力されるようになっている。
コントロールユニット9は、前記トリガ1に入力される
TDCパルスの周期、即ち、本実施例の4気筒機関1で
は180°CA (TDC)周期を計測すると共に、T
DCパルスをトリガとして前記3°CAパルスをカウン
トして、例えばA ’I” D C15°付近とする失
火診断プログラムの割込実行タイミングを検出し、18
0’ CA同周期失火診断を行う。
尚、クランク軸の回転位置を検出する手段は、前記誘導
起電力パルスを得るタイプの装置の他、シグナルディス
クプレートに設けたスリットの通過光を検出してクラン
ク軸の回転位置を検出する光学式のものであっても良く
、本実施例の装置に限定するものではない。
次に、TDCパルスから3’CAパルスをカウントして
検出されるT D C直後の実行タイミング(ATDC
15°)になると割込実行される失火診断プログラムを
、第3図のフローチャートに従って説明する。
尚、本実施例において、失火診断手段、失火診断禁止手
段及びクランク角速度による失火診断禁止手段としての
機能は、前記第3図のフローチャートに示すようにソフ
トウェア的に備えられている。また、本実施例における
スロットル弁全閉検出手段は、前記アイドルスイッチ1
1が相当し、更に、クランク角速度検出手段は、シグナ
ルディスクプレート2の突起部2a、2bと、電磁ピッ
クアップ4との組み合わせからなるセンサ部と、コント
ロールユニット9による時間計測機能とによって実現さ
れている。
まず、ステップl(図中ではSlと記しである。
以下同様)では、アイドルスイッチ11のON・OFF
を判別する。ここで、アイドルスイッチ11がONであ
ると判別され、スロットル弁lOが全閉状態であるとき
には、ステップ2へ進み、180@CAIE1期に基づ
いて算出され機関回転速度N(クランク角速度)が所定
速度(例えば1200rpm)を越えているか否かを判
別する。
前記ステップ2で機関回転速度Nが所定速度を越えてい
ると判別されたときには、そのまま本プログラムを終了
させて失火診断を禁止する。これは、車両のコーステイ
ング時(変速機を中立位1にしてスロットル弁全閉状態
での惰性走行時)には、たとえ失火していても気筒間の
図示平均有効圧Piに段差が殆ど発生せずにクランク角
速度にも失火による影響が表れず、クランク角速度に基
づいて精度の良い失火診断が行えないためである(第7
図及び第9図参照)。
また、スロットル弁lOが全閉の状態であっても、機関
回転速度Nが所定以下であるときに第6図に示すように
、図示平均有効圧Piに対して略比例関係にあるブース
トが上がり、失火発生を区別できる程度に図示平均有効
圧Piの気筒間段差が発生するため、かかる運転領域を
失火診断領域として、なるべく失火診断される運転領域
を拡大するようにしである。
従って、スロットル弁全閉のみを条件としてコーステイ
ング時の誤診断を回避するようしても良いが、上記のよ
うな機関回転速度Nの条件を付加することが好ましい。
このようにして、スロットル弁lOO全閉時で、かつ、
機関回転速度N(クランク角速度)が所定速度を越える
ときに、失火診断を禁止するようにすれば、失火が発生
しているのに失火無しと診断されることを回避でき、失
火診断の信輔性を向上させることができると共に、機関
回転速度Nの条件を付加することにより無用な領域で診
断が禁止されることがなく、診断が禁止される運転領域
を局部的に限定して、広範囲での失火診断が可能となる
一方、ステップlでアイドルスイッチ11がOFFであ
ると判別されたとき、又は、ステップ2で機関回転速度
Nが所定速度以下であると判別されたときには、失火発
生によって図示平均有効圧Piに大きな気筒間段差が発
生し、180°CA周期(クランク角速度)に基づく失
火診断が行えるから、ステップ3以降へ進んで、失火診
断を行う。
ステップ3では、TDCパルスの入力間隔として計測さ
れるTDC周期(4気筒では180°周期)の最新値T
ne−から4回前Told4までの値を、それぞれ更新
記憶させる。
即ち、本プログラムが割込実行される直前のTDCから
その前のTDCまでの時間として求められる180°周
期の最新値をT newにセットし、本プログラムの前
回実行時に求められてT newにセットされていた周
期を1回前(180’ CA前)の周期データとしてT
oldlにセットし、同様にして、前回における1回前
の周期T o l d lを今度は2回前(1回転前)
の周期Told2にセットし、前回における2回前の周
期Told2を今度は3回前(540’ CA前)の周
期Told3にセットし、更に、前回における3回前の
周期Told3を今度は4回前(2回転前)の周期To
ld4にセットする。
次のステップ4では、ステップ3で求めた最新周期Tn
ew、1回転前(1/2サイクル前)の周期Told2
.2回転前(lサイクル前)の周期Told4を用いて
、下式に従って気筒間の図示平均有効圧Piの段差に略
相当する失火判別値LUを演算する。
上記式の回転数2/所定値の乗算項を除く部分で図示平
均有効圧Piの段差に略相当する値が算出されるが、回
転数に応じた補正項(回転数2/所定値)を備えない演
算式に従って算出される失火判別値LUのレベルは機関
回転速度Nによって大きく異なり、低回転時はど判別(
a L Uの絶対偵レベルが大きくなる傾向を示す、こ
のため、回転速度の高いときほど判別値LUを増大補正
して、各回転域で略同程度の判別値LUが算出されるよ
うにして、機関回転速度Nに影響されずに失火判別値L
Uに基づく失火診断の精度が保たれるようにしである。
尚、回転数の二束値を除算する所定値は、回転数の桁数
が異なるときに、判別値LUの桁を合わせるためのもの
である。
このように、各回転域で略同程度の判別値LUが算出さ
れるようにすれば、この判別(1rLUのレベル判定に
用いるスライスレベルSLを機関回転速度に応じて変化
させて、回転速度による判別値LUのレベル変化に対応
させる必要がなく、前記スライスレベルSLを機関回転
速度とは無関係に一定レベルに設定できる。従って、ス
ライスレベルSLを判別値LUのレベル変化に対応させ
るためのマツチング工数を低減でき、かつ、回転速度で
スライスレベルSLを変化させる必要がないからスライ
スレベルSL設定に関わるメモリ容量を節約できる。
ステップ4で判別値LUを機関回転速度に応じて補正し
て設定すると、次のステップ5では、上記ステップ4で
演算された判別値LUが負の値であって、図示平均有効
圧の減少変化を示しているかを判別する。
判別値LUが、負の値であって平均有効圧の減生変化を
示しているときには、ステップ6へ進み、機関回転速度
によらずに一定であるスライスレベルSLと、ステップ
4で演算された判別値LUとを比較し、今回演算された
判別(1iL[JがスライスレベルSLよりも小さい値
であるか否かを判別する。
ここで、判別値LUがスライスレベルSLよりも小さい
と判別されると、ステップ7へ進んでフラグflagの
判別を行う。前記フラグflagは、判別値LUが負で
あると判別されたときに、後述するステップ18で1が
セットされ、判別値LUがゼロ以上であるときにはステ
ップ19でゼロがセットされるから、このステップ7で
フラグflagがゼロであると判別されたときには、判
別値LUが負になった初回においてスライスレベルSL
未満であると判別されたことになり、この場合には、今
回の判別値LUにより図示平均有効圧Piの減少変化が
示された気筒が失火しているものと推定し、ステップ8
へ進む。
ステップ8では、直前のTDCがどの気筒の圧縮TDC
であるかによって、最近にサンプリングされたTDC周
期に影響した燃焼行程の気筒を特定し、その気筒を今回
の判別値LUに基づく失火検出気筒とする。即ち、例え
ば、今回の圧縮TDCが#2気筒のものであるときには
、点火順が#1→#3→#4→#2であれば直前に#4
気筒の燃焼があり、この#4気筒の燃焼影響を受けて周
期が計測されて判別値LUが演算されたことになるから
、今回スライスレベルSL未満であると判別された判別
値LUに基づいて#4気筒の失火発生を判別し、ステッ
プ9へ進んで#4気筒の失火発生数をカウントするカウ
ント値C4を1アツプさせる。同様にして、今回の圧縮
TDCが該当する気筒の直前に燃焼行程であった気筒で
失火が発生したものとして、失火検出回数Cl−C5の
カウントアツプを各気筒別に行わせる(ステップ15〜
ステツプ12)。
一方、ステップ7でフラグflagに1がセットされて
いると判別されたときには、判別値LUが継続して負と
なっている場合であり、この場合には、最初に負となっ
た判別値LUに基づいて失火気筒を特定するのが正しい
ので、ステップ13で最近の圧縮T D Cとして特定
される燃焼気筒の前々回に燃焼される気筒が失火したも
のと判定する。
即ち、今回の圧縮TDCが#4気筒であるときには、直
前の燃焼気筒が#3気筒であり、更に、1回前が#1気
筒であるから、ステップ13で燃焼気筒が#4気筒であ
ると判別されたときには、#l気筒が失火しているもの
と推定し、ステップ14へ進んで#l気筒の失火回数を
カウントアツプするCIを1アツプさせる。燃焼気筒が
#2. #1゜#3気筒であるときにも同様にして、#
3.#4゜#2気筒の失火を推定して、それぞれの失火
検出回数をカウントアツプする(ステップ15〜ステツ
プ17)。
このようにして、失火気筒を特定して、その気筒の失火
回数をカウントアツプした場合と、ステップ6で判別値
LUが負であるがスライスレベルSL以上であると判別
されたときには、ステップ18で前記フラグflagに
1をセットする。
また、ステップ5で判別値LUがゼロ以上であると判別
されたときには、ステップ19へ進んで前記フラグfl
agにゼロをセットする。
ステップ18又はステップ19でフラグflagの設定
を行うと、ステップ20へ進む、ステップ20では、プ
ログラムの実行回数をカウントするカウント値cntが
所定値(例えば1000)になったか否かを判別する。
ここで、カウント値cntが所定値までカウントアツプ
されていないときには、ステップ21へ進んでカウント
値cntを1アツプさせて本プログラムを終了させるが
、所定値になっているときには、ステップ22でカウン
ト値cntをゼロリセットした後、ステップ23〜ステ
ツプ30で各気筒別の失火発生割合に基づいて気筒別に
失火発生表示を行わせる。
ステップ23では、#l気筒の失火検出回数がセットさ
れているC1と所定値(例えば40)とを比較すること
によって、カウント値cntが所定値までカウントアツ
プされる所定期間中に所定回数以上の割合で#1気筒の
失火が検出されているときには、ステップ24へ進み、
#1気筒の失火発生を例えば機関1が搭載されている車
両のダツシュボード上等に表示して警告する。
同様にして#2気筒〜#4気筒の失火検出回数がセット
されている02〜C4と所定値とそれぞれに比較するこ
とによって、各気筒別に失火頻度が高いか否かを判別し
、所定以上の頻度で失火が発生している気筒に関しては
、失火発生を上記のようにして表示させる(ステップ2
5〜30)。
各失火カウント6tel−C4と所定値とをそれぞれに
比較して失火発生頻度を判別した後は、ステップ31で
Cl−C4をそれぞれゼロリセットし、再度カウント値
cntが所定(titまでカウントアンプされる所定期
間中における各気筒別の失火検出回数が新たに失火カウ
ント値C1−C4にそれぞれセットされるようにする。
ところで、失火診断は上記の失火判別4ff L Uに
基づくものに限定されるものではなく、第4図のフロー
チャートに示すように、回転周期1゛が所定以上に増大
変化しているか否かによって失火を診断する構成であっ
ても良い。
第4回のフローチャートに示すプログラムは、前記第3
図のフローチャートに示すプログラムと同様にATDC
15@毎に実行され、まず、ステップ51及びステップ
52では前記ステップl及びステップ2と同様にして、
スロットル弁10が全閉でかつ機関回転速度Nが所定速
度以上である診断禁出条件が成立しているか否かを判別
する。
スロットル弁10が全閉でかつ機関回転速度Nが所定速
度以上であるときには、クランク角速度に基づいて失火
診断が精度良く行えないので、そのままプログラムを終
了させ、失火発生時に失火無しの診断がなされることを
防止する。
そして、失火禁止条件が成立していないときにのみステ
ップ53以降へ進んで失火診断を行わせる。
ステップ53では前記ステップ3と同様にTDCパルス
の入力間隔として計測されるTDC周期(4気筒では1
80’周期)の最新値Tne−から4回前Told4ま
での値を、それぞれ更新記憶させる。
そして、次のステップ54では、最新値T newから
4回前Told4までのTDC周期の平均値を求めて、
その結果をスライスレベルSLにセットする。
次のステップ55では、平均周期として求めたスライス
レベルSLに機関負荷と機関回転速度とをパラメータと
して可変設定される所定偏差。を加算した値と、最新周
期Tne−と、を比較する。
前記所定偏差αは、第5図のフローチャートに示すプロ
グラムでバックグラウンド処理されて設定されるもので
あり、例えば電子制御燃料噴射装置で設定される基本燃
料噴射量Tp等の機関負荷を代表するパラメータと、機
関回転速度Nとをパラメータとして区分される運転領域
毎に、前記所定偏差αを記憶しであるマツプから、最新
の機関負荷と機関回転速度Nとに基づいて検索される。
この所定偏差αにより、運転条件の違いによる失火発生
時の周期変動レベルの違いに対応し、運転条件毎に失火
診断の精度が確保されるようにしである。
ステップ55でTnew > S L十αであると判別
されたときには、Tne−が所定以上の偏差を有して平
均周期を越えている場合であり、このときには失火によ
る筒内圧の低下によって最新周期Tnewが所定以上に
延びたものと推定されるから、失火発生を判別し、ステ
ップ56へ進む。
ステップ56では、現時点において燃焼行程中である気
筒を判別し、この気筒の前に点火された気筒を失火気筒
とする。
即ち、点火順を#l→#3→#4→#2とすると、例え
ば、現時点における燃焼行程気筒が#2であったとする
と、最新周期Tne−はその前の#4気筒の燃焼行程に
重なるTDC周期を計測していたことになるから、失火
気筒は#4気筒であると判別され、第3図のフローチャ
ートに示した01〜C4と同様に、それぞれの気筒の失
火検出回数を示すC1〜C4をカウントアツプさせる(
ステップ57〜60)。
一方、ステップ55でTnew≦SL十αであると判別
されたときには、最新周期Tne−が平均周期に対して
所定以上の偏差を有して延びていないので失火無しと判
断し、ステップ56〜60をジャンプしてステップ61
へ進む。
ステップ61以降は、前記第3図のフローチャートにお
けるステップ20〜31と同様に失火検出割合に基づき
失火気筒表示を行わせるものであり、ここでは説明を省
略する。
尚、本実施例では、各気筒別の失火発生頻度が所定以上
であるときに、その気筒を表示して警告するようにした
が、警告と共にその気筒への燃料供給を停止するなどの
フェイルセーフ制御を実行するようにしても良い。
また、上記では4気筒内燃機関の失火診断を実施例とし
たが、6気筒や8気筒機関であっても良く、また、判別
値I、Uに基づく失火診断においてより複雑な判定ロジ
ックを用いるものであっても良く、失火診断はクランク
角速度に基づくものであれば良い。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、コーステイング時
でクランク角速度に基づく失火診断が行えない状態にな
ると、失火診断が禁止されるので、例えばコーステイン
グ時に失火が発生しているのに失火無しの診断がなされ
たりすることがなく、失火診断の信顛性が向上すると共
に、診断禁止条件として更にクランク角速度(機関回転
速度)が所定以上であるという条件を加えることによっ
て、不要な運転領域で失火診断が禁止されることを防止
して、診断が禁止される運転領域を極力少なくすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第3図は同上実施
例における失火診断制御の内容を示すフローチャート、
第4図及び第5図はそれぞれ失火診断制御の他の実施例
を示すフローチャート、第6図はコーステイング時の機
関回転速度に対するブースト変化を示す線図、第7図は
コーステイング時の図示平均有効圧の変化を示すタイム
チャート、第8図及び第9図はそれぞれ失火発生の有無
によるクランク角速度変化を示す線図である。 1181機関  2・・・シグナルディスクプレート3
.4・・・電磁ピックアップ  5.6・・・ゼロクロ
スコンパレータ  7,8・・・波形整形回路9・・・
コントロールユニット  10・・・スロットル弁11
・・・アイドルスイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関のクランク角速度を検出するクランク角
    速度検出手段と、 該クランク角速度検出手段で検出されたクランク角速度
    に基づいて失火診断を行う失火診断手段と、 機関の吸気系に介装されたスロットル弁の全閉状態を検
    出するスロットル弁全閉検出手段と、該スロットル弁全
    閉検出手段で前記スロットル弁の全閉状態が検出されて
    いるときに前記失火診断手段による失火診断を禁止する
    失火診断禁止手段と、 を含んで構成した内燃機関の失火診断装置。
  2. (2)請求項1記載の内燃機関の失火診断装置において
    、前記失火診断禁止手段に代えて、 前記スロットル弁全閉検出手段で前記スロットル弁の全
    閉状態が検出されていて、かつ、クランク角速度が所定
    以上であるときに前記失火診断手段による失火診断を禁
    止するクランク角速度による失火診断禁止手段を設けた
    ことを特徴とする内燃機関の失火診断装置。
JP2018873A 1990-01-09 1990-01-31 内燃機関の失火診断装置 Expired - Lifetime JPH086676B2 (ja)

Priority Applications (4)

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