JPH11270399A - 燃料性状判定装置 - Google Patents

燃料性状判定装置

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JPH11270399A
JPH11270399A JP7426998A JP7426998A JPH11270399A JP H11270399 A JPH11270399 A JP H11270399A JP 7426998 A JP7426998 A JP 7426998A JP 7426998 A JP7426998 A JP 7426998A JP H11270399 A JPH11270399 A JP H11270399A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 速やかに燃料性状を判定することのできる燃
料性状検出装置の提供。 【解決手段】 ロータ200は軽質燃料に合わせてセッ
ティングされている4気筒エンジンのクランクシャフト
に取り付けられている。ロータに取り付けられ歯(1〜
34)が通過する毎にクランクポジションセンサが信号
を発生する。その信号から、のC1〜12の各30°°
CA間の通過時間を計測する。現在の測定時点において
最新の演算された30°°CA間の通過時間T30-0
点火直後のものであるである時に、180°CA前の3
0°CAの通過時間であるT30-0 6 と比較をして、そ
の差DTDCを基準値と比較する。差DTDCが基準値
よりも大きければ、重質燃料が使用されていると判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料性状判定装置、
特に機関回転数の変化に基づいて燃料性状を判定する燃
料性状判定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関用の燃料、特に自動車用の燃料
は年間の寒暖の差が大きい地域では季節に応じて異なる
性状のものが市場に供給されている。すなわち、寒い季
節には揮発性の良い軽質燃料が、暑い季節には揮発性を
抑えた重質燃料が供給される。また、同じ季節であって
も給油場所等によって燃料性状が異なることもある。そ
の結果、次に述べる様な問題が生じる。例えば、夏に入
れた重質燃料が冬まで残っていると、冷間始動時に吸入
管の壁温の低さにより壁面に付着する燃料の量が増大し
て空燃比が大きくなり燃焼が悪化して、排気エミッショ
ン、ドライバビリティの悪化を誘発する。
【0003】図11は上記の問題点を説明する図であっ
て、重質燃料で冬に冷間始動したときのエンジン回転数
とA/Fの変化を、軽質燃料で冬に冷間始動した場合と
比較したものである。太線で示したのが軽質燃料の場
合、細線で示したのが重質燃料の場合である。この様
に、A/Fで2以上の差がある。この様な問題に対処す
るために、始動後のエンジンの回転数の変化を検出し
て、その変化の様子から燃料性状を判定し、燃料性状に
応じて制御パラメータを変更する装置が公知である(特
開7−27010号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
装置では、エンジンの回転数の変化を検出して燃料性状
の判定をおこなうので時間がかかり、燃料性状と合って
いない場合に燃料性状と合わない制御パラメータで運転
される時間が長くなる。その結果、前述した問題、すな
わち、燃焼の悪化にともなう、排気エミッション、ドラ
イバビリティの悪化が回避されるまでに時間がかかって
しまう。本発明は、上記問題に鑑み、速やかに燃料性状
を判定することのできる燃料性状検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、機関の点火を検出する手段と、クランク軸が、気筒
数の整数倍の予め定めた数で均等分された角度位置に達
した時に信号を発生する信号発生手段と、信号発生手段
の発生する信号から、クランク軸が角度位置の間のクラ
ンク角度を回転通過するのに要するクランク角度回転通
過所要時間を計測するクランク角度回転通過所要時間計
測手段と、クランク角度回転通過所要時間計測手段の計
測結果に基づき、少なくとも1回の点火をはさむ、点火
時期から同じ位相にある角度位置間のクランク角度を通
過するのに要するクランク角度回転通過所要時間の新、
旧の値の差を演算するクランク角度回転通過所要時間差
演算手段と、クランク角度回転通過所要時間差演算手段
が演算したクランク角度回転通過所要時間差を予め定め
た基準値と比較する比較演算手段と、比較演算手段の比
較結果に基づき燃料性状を判定する判定手段と、を具備
する燃料性状判定装置が提供される。
【0006】この様に構成された燃料性状判定装置で
は、クランク角度回転通過所要時間計測手段が検出し
た、少なくとも1回の点火をはさむ、点火時期から同じ
位相にある角度位置間のクランク角度を通過するのに要
するクランク角度回転通過所要時間の新、旧の値の差が
クランク角度回転通過所要時間差演算手段により演算さ
れ、比較演算手段がその差と予め定めた基準値と比較
し、比較結果に基づき判定手段が燃料性状を判定する。
【0007】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
において、クランク角度回転通過所要時間差演算手段
が、点火後の最初のクランク角度回転通過所要時間の計
測用の角度位置間の通過所要時間の新、旧の値の差を演
算するようにした燃料性状検出装置が提供される。この
様に構成された、燃焼の差が出やすい、点火後の最初に
現れるクランク角度通過所要時間の計測用の角度位置間
の通過所要時間の新、旧の値の差に基づき判定が行われ
るので判定精度がよい。
【0008】請求項3の発明によれば、請求項1の発明
において、燃料性状の判定を冷間始動後の所定時間以内
に実行することを特徴とする請求項1に記載の燃料性状
検出装置が提供される。この様に構成された燃料性状検
出装置では、燃焼の差が出やすい冷間始動後の所定時間
以内に判定がおこなわれるので判定の精度がよい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
各実施の形態を説明する。図1が本発明の第1の実施の
形態の構成を示す図である。エンジン100は4気筒エ
ンジンであって、クランクシャフト110にはクランク
角を計測するためのロータ200とカムシャフト(図示
せず)を駆動するためのクランクタイミングプーリ30
0が固定されていて、クランクタイミングプーリ300
はタイミングベルト(図示せず)を介して1/2の回転
比でカムシャフト(図示せず)を駆動する。なおクラン
ク軸110は矢印のように図中時計周り方向に回転す
る。
【0010】ロータ200には10度毎に配置されるよ
うに形成された歯が設けられているが、欠歯部Aがある
ので歯の総数は34個である。欠歯部Aがおわった後の
最初の歯を1とし、そこから反時計周りに見て次の歯を
2、以下順番に歯に番号を与える。したがって、欠歯部
Aの手前の歯は34である。クランクポジションセンサ
400は電磁ピックアップを備え、ロータ200の各歯
の突起部が通過するときに高い電圧を、基部が通過する
ときには低い電圧を発生する。
【0011】電子制御ユニット(ECU)500は相互
に接続された、入力インターフェイス510、中央演算
処理装置(CPU)520、ランダムアクセスメモリ
(RAM)530、リードオンリメモリ(ROM)54
0、出力インターフェイス550から成るデジタルコン
ピュータであって、本発明に関しては、クランクポジシ
ョンセンサ400からの信号を受けて後述するような演
算をおこなう。
【0012】図1は欠歯部Aの次から数えて7番目の歯
7の突起部がクランクポジションセンサ400の中心を
通り過ぎるところを示しているが、この時、#1気筒の
ピストン(図示せず)が丁度、上死点になるようにされ
ている。欠歯部Aはこのように上死点位置を特定するた
めのものである。
【0013】図2はロータ200を拡大した図である。
図2には3個の歯毎(歯34から歯1の間は1個のみ)
に区切りの線がつけられている。これらの線は通過時間
を計算する各歯の基準位置を示している。各歯1〜歯3
4は均等に配置されており各歯間角度(各基準位置間の
角度)C1〜C12は等しい。
【0014】ここで、点火時期がBTDC10°CAと
されていると仮定し、図2の歯6の回転方向後ろ側の縁
がクランクポジションセンサ400の中心を通過した時
に点火がおこなわれたものとする。すると、点火後に最
初に歯間通過時間が計測されるのはC1の範囲である。
これは、点火のタイミングを基準に考えれば、点火後1
0°CAから40°CAの間の通過所要時間である。
【0015】一方、4気筒エンジンであるから、180
°CA毎に点火がおこなわれので、上述の点火の前の点
火は歯24の回転方向後ろ側の縁がクランクポジション
センサ400の中心を通過した時におこなわれている。
したがって、その点火後に最初に歯間通過時間が計測さ
れるのはC7の範囲である。これは、点火のタイミング
を基準に考えれば、やはり、点火後10°CAから40
°CAの間の通過所要時間である。したがって、前回の
点火直後のC7の通過所要時間と今回の点火直後のC1
の通過所要時間に差があれば燃焼変動があるものと考え
られる。本実施の形態はこのような考え方に従って燃料
性状を判定する。
【0016】そこで、各演算時点で直前の所定30°C
Aの通過時間をT30-0し、その前の所定30°CAの
通過時間をT30-1以下同様に、直前のものを含めて6
個手前の所定30°CAの通過時間まで、T30-2、T
30-3、T30-4、T30-5、T30-6として更新して
読み込む。図3は以上を説明する図であるが、図3の
(a)において、現在の演算時点は、歯12がクランク
ポジションセンサ400を通過しているところである。
【0017】そうすると、図3の(b)に示されている
T30-0、T30-1、T30-2、T30-3、T30-4
T30-5、T30-6には以下の所定30°CAの通過時
間が記憶されている。 T30-0:C1(歯7〜歯10の間)の通過時間 T30-1:C12(歯4〜歯7の間)の通過時間 T30-2:C11(歯1〜歯4の間)の通過時間 T30-3:C10(歯34〜歯1の間)の通過時間 T30-4:C9(歯31〜歯34の間)の通過時間 T30-5:C8(歯28〜歯31の間)の通過時間 T30-6:C7(歯25〜歯28の間)の通過時間
【0018】点火は歯6の回転方向後ろ側の縁が通過す
る時、および、歯24の回転方向後ろ側の縁が通過する
時(各気筒のBTDC10°CAに相当)におこなわれ
ている。したがって、T30-0とT30-6は点火した後
に始めて計測される30°CAの通過時間であり、燃焼
の状態を反映したものである。そこで、T30-0とT3
-6を比較してその差DTDCを求め、この差DTDC
が予め定めた基準値を超えた場合は、良好な燃焼がおこ
なわれなかったものとして、重質燃料が使われていると
判定する。したがって、この前提として、エンジン10
0は軽質燃料である標準燃料が使われた場合に良好な燃
焼がおこなわれるようにセッティングされている。
【0019】なお、図3の(b)において、T30-0
T30-1、T30-2、T30-3、T30-4、T30-5
T30-6が周期的に変動しているがこれはエンジン10
0が吸入、圧縮、爆発、排気の行程をおこなうことによ
ってクランクシャフト110そのものが均一な速度で回
転していないことによる。上記において、判定の基準値
αは回転数に応じて図4に示すように変化する値がEC
U500のROM540に記憶されている。
【0020】図5が上記の判定を実行するルーチンのフ
ローチャートである。このルーチンは各30°CAの計
測基準点、すなわち、歯1、歯4、歯7〜歯34等の図
3の(a)の図において各C1〜C12を区切っている
点、がクランクポジションセンサ400を通過した時に
割り込み実行されるルーチンである。その結果、ルーチ
ンスタート後は必ず最新の30°CAの通過所要時間を
計算することができる。一方、それまでのT30-0は1
回前の30°CAの通過所要時間ということになってし
まう。
【0021】そこで、ステップ502では、T30-0
T30-1に、T30-1をT30-2に、T30-2をT30
-3に、T30-3をT30-4に、T30-4をT30-5に、
T30-5をT30-6に、更新する。そして、ステップ5
03で最新のT30-0を計算する。ステップ502の前
に、ステップ501で燃料性状フラグXFQが1、すな
わち重質燃料である、という判定が既にされているかの
判定がおこなわれるが、これは、燃料性状は頻繁に変わ
るものではなく、一旦、重質燃料であるという判定をし
たら、例えば、エンジンを停止するまでは、その判定を
用いるようにするためである。ステップ504は、燃料
による差が出やすい領域でのみ判定をおこなうためのも
ので、エンジン100を始動してからの経過時間tsが
予め定めた値ta、例えば、10秒、を経過している場
合は演算をおこなわないようにする。次のステップ50
5では、点火直後かどうかの判定をおこない、否定判定
された場合は演算をおこなわないようにしてある。これ
は前述したように点火直後が最も差が出やすいからであ
る。
【0022】次のステップ506では、最新の点火直後
の30°CA通過所要時間であるT30-0と、その前の
点火直後の30°CA通過所要時間であるT30-6との
差DTDCを演算する。そして、ステップ507ではD
TDCと基準値αを比較演算する。この基準値αは前述
したようにその時の回転数に対応した値をマップから読
み込む。
【0023】ステップ507で肯定判定された場合はス
テップ508に進み燃料性状フラグXFQを1にして燃
料が重質燃料であることを発信し、否定判定された場合
はステップ509に進み燃料性状フラグXFQを0にし
て燃料が軽質燃料であることを発信する。このエンジン
100は軽質燃料に合わせて各制御の制御パラメータが
決定されているので、燃料性状フラグXFQ=0とされ
た場合、すなわち軽質燃料と判定された場合は、とくに
それらの制御パラメータを変更することはおこなわな
い。しかし、燃料性状フラグXFQ=1とされた場合、
すなわち重質燃料と判定された場合は、それらの制御パ
ラメータの変更をおこなう。しかし、本発明のポイント
は燃料性状の判定そのものであるので、判定結果にとも
なうこれらの制御パラメータの変更については説明しな
い。
【0024】次に図6に示すのは、上述した実施の形態
の変形例のルーチンのフローチャートである。上述の実
施の形態では、1回基準値を超えただけで重質燃料であ
ると判定され誤判定の可能性があるので、単位時間内に
基準値を超えることが再現された場合に重質燃料である
と判定するようにしたものである。
【0025】図6において、ステップ601から606
は、図5のステップ501から506と同じであるので
説明は省略する。ステップ607におけるXDTDCは
ステップ606の肯定判定がすでになされている場合に
ONにされるフラグである。ステップ606の肯定判定
が始めての場合はXDTDCはONにされていないから
ステップ607では否定判定され、ステップ608に進
む。ステップ608ではONにされていなかったXDT
DCをONにすると同時に、XDTDCをONにしてか
らの経過時間を計測するカウンタCDTDCをスタート
させ終了する。次の演算でステップ606で肯定判定さ
れた場合はすでにXDTDCがONになっているからス
テップ607では肯定判定されステップ609に進んで
燃料性状フラグXFQを1にして燃料が重質燃料である
ことを発信する。
【0026】ここで、別のルーチン、例えば、メインル
ーチン等で、図7に示すように、カウンタCDTDCは
のカウント値が予め定めた単位時間tb、例えば1秒、
よりも大きくなった場合にはXDTDCをOFFにする
ようにしておく。このようにすることによって単位時間
内に基準値を超えることが再現された場合にのみ重質燃
料であると判定される。
【0027】以上4気筒エンジンの場合について説明し
てきたが、通過所要時間を計測するクランク角が30°
で演算を実行できるのは、4気筒エンジンの場合は、点
火の間隔が180°CAであって通過所要時間を計測す
るクランク角30°の整数倍になっているからである。
【0028】したがって、6気筒で120°CA毎に点
火される場合も、通過所要時間を計測するクランク角を
30°として演算を実行することができる。そこで、第
2の実施の形態として6気筒エンジンの場合を説明す
る。図8は、第1の実施の形態と同じロータを使った場
合の計測を説明する図3と同様な図である。なお、#1
気筒のTDCの位置および点火時期は第1の実施の形態
と同じに仮定してある。この6気筒エンジン用の第2の
実施の形態においては、4気筒の場合と同様に、図8の
(b)に示されるT30-0が点火直後である時に、12
0°CA前の30°CAの通過時間であるT30-04
比較をして、その差を基準値と比較する。演算の仕方は
第1の実施の形態と同じであるので省略する。
【0029】次に第3の実施の形態として5気筒エンジ
ンの場合を説明する。まず、5気筒エンジンの場合は通
過所要時間を計測するクランク角を30°とした場合は
演算が実行できないが、その理由を説明する。5気筒エ
ンジンの場合は点火の間隔は144°CAである。そこ
で、各気筒BTDC10°CAで点火されるとして、−
10°CA、134°CA、278°CA、422°C
A、566°CAで点火されるとする。ここで、4気筒
の場合と同様に、0°CAから30°CA毎の位置で各
30°CA間の通過所要時間を計測すると、各点火後、
最初の計測される30°CA間の通過所要時間の計測開
始までの開始時間は以下の通りである。
【0030】−10°CAの点火後、最初に30°CA
の通過所要時間が計測されるのは0°CAから30°C
Aであり点火から計測開始までの待ち時間は10°CA
である。134°CAの点火後、最初に30°CAの通
過所要時間が計測されるのは150°CAから180°
CAの間であり、点火から計測開始までの待ち時間は1
6°CAである。278°CAの点火後、最初に30°
CAの通過所要時間が計測されるのは300°CAから
330°CAの間であり、点火から計測開始までの待ち
時間は22°CAである。422°CAの点火後、最初
に30°CAの通過所要時間が計測されるのは450°
CAから480°CAの間であり、点火から計測開始ま
での待ち時間は28°CAである。566°CAの点火
後、最初に最初に30°CAの通過所要時間が計測され
るのは570°CAから600°CAの間であり、点火
から計測開始までの待ち時間は14°CAである。した
がって、各点火後の計測開始までの待ち時間が異なって
しまい、これらの値を比較することは条件の異なるもの
を比較することになり誤差が出てしまう。
【0031】そこで、5気筒エンジンの場合は、通過所
要時間の計測をおこなうクランク角を、360を5の倍
数で割った商、例えば、15で割った商の24°CAと
して、0°CAから、各24°CA毎に通過所要時間の
計測をおこなうものとする。すると、各点火後、最初の
計測される24°CA間の通過所要時間の計測開始まで
の開始時間は以下の通りである。
【0032】−10°CAの点火後、最初に24°CA
の通過所要時間が計測されるのは0°CAから24°C
Aであり点火から計測開始までの待ち時間は10°CA
である。134°CAの点火後、最初に24°CAの通
過所要時間が計測されるのは144°CAから168°
CAの間であり、点火から計測開始までの待ち時間は1
0°CAである。278°CAの点火後、最初に24°
CAの通過所要時間が計測されるのは288°CAから
312°CAの間であり、点火から計測開始までの待ち
時間は10°CAである。422°CAの点火後、最初
に24°CAの通過所要時間が計測されるのは432°
CAから456°CAの間であり、点火から計測開始ま
での待ち時間は10°CAである。566°CAの点火
後、最初に最初に24°CAの通過所要時間が計測され
るのは576°CAから600°CAの間であり、点火
から計測開始までの待ち時間は10°CAである。した
がって、各点火後の計測開始までの待ち時間が同じにな
り、誤差が出ることが防止される。
【0033】そこで、この5気筒エンジン用の第3の実
施の形態においては、図9に示されるように、クランク
シャフト110に取り付けるロータ200には12°毎
に歯を付け、上死点検出用に1個欠歯させて、歯車1か
ら29までの合計29個の歯を設ける。TDCの位置
は、欠歯後7個目の歯の後縁としてあり、点火時期は、
各気筒のBTDC10°CAとしてある。そして、歯1
から1個おきに、図10の(a)においてC1〜C15
で示される各24°CAの通過時間を計測する。そし
て、4気筒の場合と同様に、図10の(b)に示される
T30-0が点火直後である時に、144°CA前の24
°CAの通過時間であるT30-6と比較をして、その差
を基準値と比較する。演算の仕方は第1の実施の形態と
同じであるので省略する。
【0034】以上、第1の実施の形態において4気筒の
場合、第2の実施の形態において、6気筒の場合、第3
の実施の形態において5気筒の場合を説明してきたが、
前述したように、点火の間隔が通過所要時間を計測する
クランク角の整数倍になっているように通過所要時間を
計測するクランク角を設定することが重要である。
【0035】なお、各実施の形態は、現在の直前の点火
の直後の所定クランク角通過所要時間を、1点火前のも
のと比較しているが、2点火前、あるいは、それ以上の
点火前のものと比較することもできる。これは、例え
ば、4気筒の場合には、T30-6より前のT30-7から
T30-1 2 まで記憶しておいて、T30-12 とT30-0
を比較することによって可能となる。
【0036】
【発明の効果】各請求項の発明によれば、燃料性状の判
定が速やかにおこなわれ、結果的に、燃料性状に制御パ
ラメータが合わせるまでの時間が短縮され、燃料性状に
合わない制御パラメータによる燃焼に基づく、排気エミ
ッション、ドライバビリティの悪化を回避することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の構造を示す図である。
【図2】第1の実施の形態のロータの拡大図である。
【図3】第1の実施の形態(4気筒エンジンの場合)の
判定を説明する図である。
【図4】燃料性状を判定する基準値の回転数に対する変
化を示す図である。
【図5】第1の実施の形態における燃料性状判定のルー
チンのフローチャートである。
【図6】第1の実施の形態の変形例における燃料性状判
定のルーチンのフローチャートである。
【図7】図6のルーチン内のカウンタの制御をおこなう
ルーチンのフローチャートである。
【図8】第2の実施の形態(6気筒エンジンの場合)の
判定を説明する図である。
【図9】第3の実施の形態(5気筒エンジンの場合)の
ロータ拡大図である。
【図10】第3の実施の形態の判定を説明する図であ
る。
【図11】燃料性状の差による燃焼の差を説明する図で
ある。
【符号の説明】
100…エンジン 110…クランクシャフト 200…ロータ 400…クランクポジションセンサ 500…ECU

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関の点火を検出する手段と、 クランク軸が、気筒数の整数倍の予め定めた数で均等分
    された角度位置に達した時に信号を発生する信号発生手
    段と、 信号発生手段の発生する信号から、クランク軸が角度位
    置の間のクランク角度を回転通過するのに要するクラン
    ク角度回転通過所要時間を計測するクランク角度回転通
    過所要時間計測手段と、 クランク角度回転通過所要時間計測手段の計測結果に基
    づき、少なくとも1回の点火をはさむ、点火時期から同
    じ位相にある角度位置間のクランク角度を通過するのに
    要するクランク角度回転通過所要時間の新、旧の値の差
    を演算するクランク角度回転通過所要時間差演算手段
    と、 クランク角度回転通過所要時間差演算手段が演算したク
    ランク角度回転通過所要時間差を予め定めた基準値と比
    較する比較演算手段と、 比較演算手段の比較結果に基づき燃料性状を判定する判
    定手段と、 を具備することを特徴とする燃料性状判定装置。
  2. 【請求項2】 クランク角度回転通過所要時間差演算手
    段が、点火後の最初のクランク角度回転通過所要時間を
    計測する角度位置間の回転通過所要時間の新、旧の値の
    差を演算することを特徴とする請求項1に記載の燃料性
    状判定装置。
  3. 【請求項3】 燃料性状の判定を冷間始動後の所定時間
    以内に実行することを特徴とする請求項1に記載の燃料
    性状判定装置。
JP07426998A 1998-03-23 1998-03-23 燃料性状判定装置 Expired - Fee Related JP3882323B2 (ja)

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