JP2003184636A - イオン電流を用いたエンジンの失火検出装置及び該装置に用いられるプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
イオン電流を用いたエンジンの失火検出装置及び該装置に用いられるプログラムを記録した記録媒体Info
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Abstract
において、失火判定精度を向上する。 【解決手段】 種々の運転状態下における燃料供給時の
イオン電流値を検出し(S101)、学習値テーブルの
該当運転状態に対応する領域から燃料カット時に学習し
たイオン電流値を読み出す(S102)。そして、燃料
供給時のイオン電流値と該運転状態に対応する燃料カッ
ト時のイオン電流値との差分を算出し(S103)、差
分値と失火判定レベルとを比較して失火を判定する(S
104〜S106)。
Description
生じているか否かを該各気筒内で発生したイオン電流の
検出値に基づいて判断するエンジンの失火検出装置に関
する。
は、気筒内で失火が生じると、未燃ガスが排出されて触
媒の機能劣化及び排ガスの悪化を引き起こし得る。従っ
て、失火が生じた場合には運転者に報知したり、失火回
避制御を行い、エンジンを保護するため、失火が生じて
いるか否かの判定は極めて重要となる。
に各気筒内で発生したイオン電流に基づいて失火を判定
するものがある。この失火判定は、エンジンの回転挙動
を利用する場合と比較して、最近の可変バルブ機構を搭
載したエンジン等において有利とされているが、例えば
点火時にコイルを駆動させるとノイズが発生してイオン
電流の検出値に重畳するおそれがある。このような環境
下では、失火時において失火を検出できなかったり、又
は燃焼を失火と誤判定するといった不都合を有する。
対する誤判定を防止するため、例えば特許番号第284
3221号公報では、所定の時期にイオン電流値を読み
取り、これをスレッショルドと比較してパルス化し、該
パルスの高周波成分をローパスフィルタによって取り除
くことにより誤判定の防止を図っている。
ンの製品毎のばらつき、プラグの経年変化又は高地運転
等の要因が加わると、基準となるイオン電流の検出値が
変化してしまい正確な失火判定を行うことができない。
また、失火時において実際にイオン電流波形を測定する
と若干の検出値が見られ、これを燃焼と誤判定しないよ
うにしなければならない。これらに対する改善は、上述
した従来技術において見出すことができない。
あり、その目的は上述した状況下においてもイオン電流
による正確な失火判定を行うことができるエンジンの失
火検出装置を提供することにある。
項1に係るイオン電流を用いたエンジンの失火検出装置
の発明は、種々の運転状態下における燃料供給時のイオ
ン電流値を検出するイオン電流値検出手段と、運転状態
での燃料カット時のイオン電流値を各気筒毎に学習して
イオン電流値として記録する学習手段と、燃料供給時の
イオン電流値と運転状態に相応する学習した燃料カット
時のイオン電流値との差分を算出する算出手段と、差分
値と失火判定レベルとを比較して失火を判定する判定手
段とを備えたものである。
オン電流値は、運転状況下における燃料供給時のイオン
電流値とノイズレベルである燃料カット時に学習したイ
オン電流値との差分値である。従って、課題で述べたよ
うな、例えばプラグの経年変化等の要因が加わったとし
ても正確な失火判定を行うことができる。すなわち、失
火時において検出されるイオン電流値として表れるノイ
ズ検出値は、燃料カット時における波形レベルの検出値
が差し引かれることにより、それが燃焼状態の検出値と
誤認されることがなくなる。ノイズレベルのイオン電流
値の小さい上昇をそれを燃焼状態と判断するような誤判
定は生じなくなるものである。
ジンの失火検出装置の発明は、学習手段における学習値
としてのイオン電流値の記録について、種々の運転状態
下における燃料カット時のイオン電流値と予め設定され
ているプラグのくすぶり判定値とを比較し、イオン電流
値がくすぶり判定値より大きい場合にはプラグくすぶり
と判定し、そのイオン電流値を記録しないようにしてい
る。
ず、気筒内でプラグくすぶり状態が生じているような場
合、適切な燃料カット時のイオン電流値ではないので、
これを学習値として記録することができない。そこで、
このプラグくすぶり状態を検知して、適正値のみを学習
しようとしたものである。これにより、プラグくすぶり
状態の検出値を記録しないことにより誤判定となる要因
を排除できるので、より正確な失火判定を行うことがで
きる。
プラグそれ自体に起因して、又は点火系のいずれかにお
いて不都合が発生したために生じるので、これを検知で
きれば、プラグ等の故障発見及び故障診断も可能とな
る。
の運転状態下における燃料供給時のイオン電流値を検出
するイオン電流値検出手段と、運転状態での燃料カット
時のイオン電流値を各気筒毎に学習してイオン電流値と
して記録する学習手段と、燃料供給時のイオン電流値と
運転状態に相応する学習した燃料カット時のイオン電流
値との差分を算出する算出手段と、差分値と失火判定レ
ベルとを比較して失火を判定する判定手段として電子制
御装置を機能させるためのプログラムを記録したことを
特徴とする。
て図面に基づいて詳細に説明する。図1(a)は、イオ
ン電流による失火検出装置を説明するための概略構成
図、図1(b)は電子制御装置20(以下、単に「EC
U」と言う)の概略構成図である。なお、本実施の形態
において、各気筒は同一構成であるため、以下の説明で
はその一つについて行い、他の気筒については省略す
る。
気弁3及び排気弁4等から構成される燃焼室5には、空
気と燃料との混合気が供給される。供給された混合気
は、ピストン2によって圧縮されるとその上死点付近
で、ECU20からのパワートランジスタ27(図2を
参照)を介した点火信号に基づき、シリンダヘッドに取
り付けられた点火プラグ23からの火花放電により着火
され、爆発燃焼を引き起こす。爆発燃焼により、燃焼室
5内では電離作用によるイオンが発生し、イオン電流が
プラグ23を介して検出される。
を流れるイオン電流をイオン検出ラインL1を介してイ
オン検出回路40により検出し、さらにアナログ信号と
して出力され、後述するECU20のマイクロコンピュ
ータ30(図1(b))に入力される。なお、イオン検
出回路40についてその詳細は後述する。
づいてエンジンを制御するための装置であり、その構成
を図1(b)によって説明すると、マイクロコンピュー
タ30を主構成とし、各種センサからのアナログ信号が
入力される入力回路31a、その入力信号をデジタル信
号に変換するA/Dコンバータ32、各種センサからの
デジタル信号が入力される入力回路31bを有する。そ
して、マイクロコンピュータ30は、A/Dコンバータ
32及びデジタル信号用入力回路31bからの信号を受
け、且つ出力回路37を介してインジェクタやイグナイ
タを構成するパワートランジスタ27等の各種アクチュ
エータ38に制御信号を出力する役割を担う入力/出力
ポート33(I/Oポート)を具備している。マイクロ
コンピュータ30は、CPU34を中心として、RAM
35、ROM36及びI/Oポート33が相互にバス3
9によって接続されている。
M35及びROM36は、両者を併せてメモリと呼ばれ
ることもあり、RAM35は各種値(例えば、本発明に
よる学習値、イオン電流検出値)等を格納し、ROM3
6は制御プログラムや予め設定された固定値(例えば、
後述する失火判定レベル)等が記録されている。CPU
34は、各種センサからの信号等に基づき、ROM36
に予めメモリされている固定値及び制御プログラムによ
って演算処理を行い各種のエンジン制御を行う。
電流のアナログ信号は、入力回路31aを介してA/D
コンバータ32によってデジタル変換されて、マイクロ
コンピュータ30のI/Oポート33を介して入力され
ると、CPU34によって演算処理されて、失火が生じ
ているか否かを判断するための失火判定閾値(以下、
「失火判定レベル」と言う)と比較される。すなわち、
ここで本発明による失火判定が行われる。
定の水準に達していない場合、すなわち失火判定レベル
より小さい場合には、このような状態を「失火」と判断
し、警告ランプ28によって運転者に対して失火の発生
を報知すると共に、CPU34からI/Oポート33、
出力回路37を介して各種アクチュエータ38に失火を
回避するための制御信号を出力し、必要な失火回避制御
が行われる。
の構成について図2に基づいて説明する。なお、図中の
ECU20の構成は、図1において述べたのもの同様で
あり、その説明は省略する。
は、各種センサにより検出されるエンジン運転状態に基
づき点火コイル22の一次コイル22aに対する通電開
始及びその遮断についてのタイミング、すなわち点火時
期を制御している。ECU20と一次コイル22aとの
間には、イグナイタを構成するパワートランジスタ27
が配置されており、パワートランジスタ27はECU2
0からの点火信号に基づいて一次コイル22aへの電流
をオン−オフする。パワートランジスタ27がオンにな
ると、バッテリ21から一次コイル22a側に一次電流
が通電される。この一次電流の大きさは、バッテリ21
の電圧、通電時間等に応じて異なる。
期に達した時点でECU20からの信号によりパワート
ランジスタ27をオフし、一次コイル22a側を遮断す
る。その結果、この一次電流の大きさに応じた逆起電力
が発生し、これによって二次コイル22bの巻数に応じ
た高電圧が二次コイル22b側の端子間に発生する。こ
の高電圧が点火プラグ23に印加されることでプラグ2
3の電極間に火花放電が発生し、上述したように混合気
に着火され、爆発燃焼が行われる。
になる点火時期においては、二次コイル22b側に高電
圧が発生して点火プラグ23が点火し、二次コイル22
b、ダイオード(ロ)、点火プラグ23を経て放電電流
が流れると共に、一次コイル22aでの逆起電力によっ
て、ダイオード(ハ)及び抵抗24を経てコンデンサ2
5が充電される。
燃焼室5内にイオンが発生するので点火プラグ23を介
してイオン電流を捕捉し、イオン電流が電極間に流れる
とこれをイオン検出回路40にて検出する。イオン検出
回路40は、二次コイル22b側と点火プラグ23に対
して並列に接続されており、イオン電流検出抵抗24、
コンデンサ25及びイオン波形処理回路26から構成さ
れている。イオン電流検出抵抗24及びコンデンサ25
は直列に接続されており、点火プラグ23に流れるイオ
ン電流を検出する役目を担っている。
充電された充電電圧によって抵抗24、ダイオード
(イ)及び点火プラグ23を経てイオン電流が流れ、抵
抗24にイオン電流に応じた電圧が生じる。また、これ
らと並列にイオン波形処理回路26が接続され、イオン
電流が流れたことにより抵抗24に生じた電圧を、EC
U20に入力するための最終的な処理を行っている。
は、ECU20のマイクロコンピュータ30に入力さ
れ、本発明による失火判定が行われる。上述したよう
に、イオン電流による失火判定は、これによる検出値と
ECU20に予め設定された失火判定レベルとを比較し
て失火/燃焼を判断する。ECU20は、失火と判断し
た場合、警告ランプ28を点灯又は点滅し、運転者に対
して失火の発生を報知すると共に、必要に応じ失火回避
制御を実行する。
失火検出装置、特にこの失火検出装置を含む点火系を制
御するECU20において行われる失火判定を行うため
の具体的な手順を、以下の図3及び図4のフローチャー
トに基づいて説明する。
いて、所定の運転状態下における燃料供給時のイオン電
流を検出し、これにより得られた検出値をイオン電流値
Zとする。図5(a)は、このときの1つの気筒のイオ
ン電流波形を示しており、例えば、1回の燃焼期間にお
いて初期燃焼期間に現れる第1ピーク(Z=3.0V)
と熱発生期間に現れる第2ピーク(Z=3.5V)の2
つの極大値を持つ山型の波形となる。この山型波形の両
側に見られるイオン電流の出力上昇はノイズである。
で失火が生じているか否かを判断するため、以下のステ
ップS102からステップS104が行われる。
01でイオン電流値Zを得た際の運転状態に相応する運
転状態での燃料カット時のイオンLo値(イオン電流値
X)をRAM35のバックアップ領域に格納された学習
値テーブルから呼び出す。
ら呼び出されるイオンLo値(イオン電流値X)の学習
手順について、図4により詳細に説明する。
内で燃料が噴射されているか否か、すなわち、燃料がカ
ットされているか否かを判断する。燃料がカットされて
いる(ステップS201がYESである)場合には、ス
テップS202にて燃料カット時のイオン電流を検出す
る。本実施の形態では、これにより得られた検出値をイ
オン電流値Xとしている。なお、ステップS201にて
燃料カットがなされていない場合(NOの場合)には、
以下の動作は行われない。
形は、図5(b)に示すように、図5(a)に示した燃
料供給時のイオン電流波形とは異なり、その出力は、例
えばX=0.5V程度のノイズに起因する2つの小さい
上昇のみである。
2)後、ステップS203にて、ROM36に予め設定
されているくすぶり判定値Yと比較する。このくすぶり
判定値Yはプラグ23のくすぶりを判断するために設け
られた基準値であり、すなわち、燃料カット時であるに
もかかわらずプラグ23のくすぶり状態が生じているこ
とを検知するための基準値である。イオン電流値Xがく
すぶり判定値Yより小さい場合は、プラグ23のくすぶ
り状態が生じていないと判断し、大きい場合はプラグ2
3のくすぶり状態が生じていると判断するものである。
判定値Yより小さい場合(ステップS203がYESで
ある)には、ステップS204に進み、このときの運転
状態に対応する学習値テーブルの該当アドレスにイオン
電流値XをイオンLo値として学習し記録する。イオン
Lo値は、エンジン運転状態を、エンジン負荷の一例と
して基本燃料噴射パルス幅Tp(=K×Q/N、但しK
は定数、Qは吸入空気量を表す)とエンジン回転数Nと
をパラメータとして複数の領域に分割した学習値テーブ
ルの該当運転状態に対応する領域に書き込まれ、これを
失火判定に使用する。
Xが大きい場合(NOである場合)には、プラグくすぶ
りと判定し、ステップS205に進む。この場合に得ら
れるイオン電流値Xは、RAM35の学習値テーブルに
記録されない。これにより、燃料カット時に通常観察さ
れるようなイオン電流波形を得ることのできないプラグ
23のくすぶり状態の適切でないイオン電流値Xを学習
値として学習値テーブルに記録してしまうことを未然に
防止し、誤判定を解消することができる。
にカーボン付着等の何らかの要因が加わったたことに起
因して生じたり、又は点火系のいずれかで不良状態が発
生したために生じるものであるが、このくすぶりを検知
することにより、プラグ23自体の不良状態の発見や点
火系の不良状態の診断が可能となるので、故障因子を早
期に除去でき、失火発生の防止にも貢献することができ
る。
での各行程は、ECU20のマイクロコンピュータ30
において所定の周期毎、例えば一定時間毎又は一定のク
ランク角度毎に行われる。これにより、例えば点火プラ
グ23の経年変化等の要因が加わったとしても、常に最
新のイオンLo値が学習値テーブルの各領域毎に記録さ
れるため、正確な失火判定に結び付けることができる。
学習値テーブルから呼び出されるイオンLo値(イオン
電流値X)について説明したが、以下、図3のステップ
S102の説明に戻る。
の運転状態下における燃料供給時のイオン電流値Zを得
た後、ステップS102で、該運転状態に相応する燃料
カット時のイオンLo値を学習値テーブルより得る。本
実施の形態では、運転状態を示すパラメータとして基本
燃料噴射パルス幅Tpとエンジン回転数Nを用いたの
で、燃料供給時におけるこれらのパラメータに相応する
燃料カット時の基本燃料噴射パルス幅Tpとエンジン回
転数NをパラメータとするイオンLo値を、RAM35
に記録された学習値テーブルから呼び出すことにより得
る。
値ZからイオンLo値を減算し、差分値Sを得る。これ
は、図5(a)に示した燃料供給時のイオン電流波形か
ら図5(b)に示したノイズレベルである燃料カット時
のイオン電流波形を差し引くことであり、図6(a)に
示すようなイオン電流波形が得られる。すなわち、図5
(a)に示した2つのピーク(Z=3.0V及び3.5
V)の部分は、図5(b)に示す対応する部分であるノ
イズレベルのイオン電流値(約0.5V)が差し引かれ
ることにより、図6(a)に示された2つのピーク(Z
=3.0V及び2.5V)を有する波形となる。これら
の差分値Sを失火判定に用いる。
地走行等の要因が加わり、図5(a)及び図5(b)で
得られるイオン電流波形が変化したとしても、ベースと
なる同様の状況下での燃料カット時のイオン電流波形レ
ベルを差し引くので、かかる要因の影響を受けることな
く失火判定を行うための正確な値を得ることができる。
03)後、ステップS104において、ROM36に予
め設定されている失火判定レベル(失火判定閾値)との
比較を行う。なお、失火判定レベルは、エンジン回転数
及びエンジン負荷等のエンジン運転状態をパラメータと
して、予めシミュレーション又は実験等により失火を判
定するために適切な失火判定閾値を求め、これを失火判
定レベルとしてテーブルにより与るようにしてもよい。
(ステップS104がYESである)は、ステップS1
05へ進み「燃焼」(正常)と判定し、失火判定レベル
より小さい場合(ステップS104がNOである)は、
ステップS106へ進み「失火」と認定する。
場合、上述したように、警告ランプ28の点灯又は点滅
により運転者に失火の発生を報知し、必要に応じ失火回
避制御を行うと共に、失火発生を示すトラブルデータを
ECU20のRAM35のバックアップ領域における所
定アドレスにメモリし、ECU20への外部機器(故障
診断装置)の接続により外部機器への読み出しを可能と
する。
ステップS106で失火と判定した際の判定対象のイオ
ン電流波形は、図6(b)に示したように差分値Sが限
りなく0Vに近く、ノイズに起因した2つのピークの頂
部がほんの僅か観察される程度のものである。したがっ
て、失火を燃焼状態と判断するような誤判定は確実に防
止される。ステップS105又はステップS106が終
了すると、本ルーチンが終了する。
06までの各行程は、ステップS201からステップS
205までと同様にECU20のマイクロコンピュータ
30で所定の周期毎、例えば一定時間毎又は一定のクラ
ンク角度毎に行われる。これにより、最新のイオン電流
値を基にして差分値Sを求めることができるので、正確
な失火判定を行うことができる。
発明のエンジンの失火検出装置を構成するECU20に
おいて実現される各手段は、ROM36に記録されてい
る制御プログラムにより機能するものであり、記録媒体
として本発明に含まれるものである。
種々の運転状態下における燃料供給時のイオン電流値と
燃料カット時のイオン電流値との差分をとり、この差分
値を失火判定レベルと比較して、各気筒内における失火
の有無を判定するので、精度が高く、信頼性のある失火
判定を行うことができる。
図、(b)は電子制御装置の概略構成図である。
構成図である。
ーチャートである。
ートである。
ン電流波形図である。
火時のイオン電流波形図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 各気筒内での失火の有無を該各気筒内で
発生するイオン電流によって判定するエンジンの失火検
出装置において、 種々の運転状態下における燃料供給時のイオン電流値を
検出するイオン電流値検出手段と、 運転状態での燃料カット時のイオン電流値を前記各気筒
毎に学習して、イオン電流値として記録する学習手段
と、 前記燃料供給時のイオン電流値と運転状態に相応する前
記学習した燃料カット時のイオン電流値との差分を算出
する算出手段と、 前記差分値と失火判定レベルとを比較して失火を判定す
る判定手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 【請求項2】 前記学習手段において、 種々の運転状態下における燃料カット時のイオン電流値
と予め設定されているプラグのくすぶり判定値とを比較
し、前記イオン電流値が前記くすぶり判定値より大きい
場合にはプラグくすぶりと判定し、そのイオン電流値を
記録しないことを特徴とする請求項1に記載のエンジン
の失火検出装置。 - 【請求項3】 各気筒内での失火の有無を該各気筒内で
発生するイオン電流によって判定するエンジンの失火検
出装置に用いられる電子制御装置を、 種々の運転状態下における燃料供給時のイオン電流値を
検出するイオン電流値検出手段と、 運転状態での燃料カット時のイオン電流を前記各気筒毎
に学習して、イオン電流値として記録する学習手段と、 前記燃料供給時のイオン電流値と運転状態に相応する前
記学習した燃料カット時のイオン電流値との差分を算出
する算出手段と、 前記差分値と失火判定レベルとを比較して失火を判定す
る判定手段として機能させるためのプログラムを記録し
た読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001388072A JP2003184636A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | イオン電流を用いたエンジンの失火検出装置及び該装置に用いられるプログラムを記録した記録媒体 |
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JP (1) | JP2003184636A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011085069A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001388072A patent/JP2003184636A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011085069A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
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