JPH0763110A - 内燃機関の燃焼状態判定装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼状態判定装置

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JPH0763110A
JPH0763110A JP5234116A JP23411693A JPH0763110A JP H0763110 A JPH0763110 A JP H0763110A JP 5234116 A JP5234116 A JP 5234116A JP 23411693 A JP23411693 A JP 23411693A JP H0763110 A JPH0763110 A JP H0763110A
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misfire
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temperature
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JP5234116A
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Yoshitaka Kuroda
恵隆 黒田
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Honda Motor Co Ltd
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    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
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    • GPHYSICS
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    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M15/04Testing internal-combustion engines
    • G01M15/11Testing internal-combustion engines by detecting misfire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関始動時等における一過性の失火状態をシ
ステム異常による定常的な失火状態と誤判定することを
防止する。 【構成】 400点火サイクル毎の失火発生回数nMF
Aが基準値MFTDCCAT以上のとき、排気系部品に
悪影響を与える定常的な失火状態と判定する(ステップ
S44,S48,S49)。基準値MFTDCCATは
エンジン回転数NE及び吸気管内絶対圧PBAに応じて
設定されたマップから読み出され、そのマップは吸気温
TA及びエンジン水温TWに応じて選択される(ステッ
プ46,S47)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の失火を検出
し、失火の発生状態に基づいて機関の燃焼状態を判定す
る装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の失火を検出し、機関の所定回
転毎の失火発生率が所定基準率以上のとき、機関の燃焼
状態が悪化した(失火状態)と判定するようにした失火
判定装置において、前記所定基準率をエンジン回転数及
び吸気管内圧力に応じて設定するようにしたものが従来
より知られている(例えば、特開平4−209949
号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置にでは、機関が完全暖機状態にあることを前提
として所定基準率を設定しているため、以下のような不
具合がある。即ち機関の低温時には空燃比のリッチ化や
点火プラグのくすぶりにより一過性の失火状態が発生す
ることがあるが、そのような一過性の失火状態を機関又
は制御装置の異常(システム異常)による定常的な失火
状態と誤判定する場合があった。
【0004】また、機関の暖機完了後一度機関を停止し
て再始動(高温再始動)する場合には、燃料供給路中の
燃料が沸騰し気泡が発生するため、各気筒への燃料供給
量が不足し、上記と同様に一過性の失火状態が発生する
ことがある。このような場合にも上記従来装置では、シ
ステム異常による失火状態と誤判定するという不具合が
あった。
【0005】本発明は上述した点に鑑みなされたもので
あり、機関始動時等における一過性の失火状態をシステ
ム異常による定常的な失火状態と誤判定することを防止
し、機関の燃焼状態をより正確に判定することができる
燃焼状態判定装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関の失火を検出する失火検出手段と、
該検出結果に基づき所定点火サイクル毎の失火発生率を
算出する失火発生率算出手段と、該算出した失火発生率
が所定の基準率以上のとき前記機関が失火状態にあると
判定する燃焼状態判定手段とを備えた内燃機関の燃焼状
態判定装置において、前記機関の温度状態を検出する温
度状態検出手段と、該検出した温度状態に応じて前記所
定の基準率を変更する基準率変更手段とを設けるように
したものである。
【0007】また、前記温度状態検出手段は、前記機関
の冷却水温及び機関吸入空気温の少なくとも一方を検出
することが望ましい。
【0008】
【作用】検出し機関の温度状態に応じて、失火状態を判
定するための所定基準率が変更される。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。
【0010】図1は本発明の一実施例に係る内燃機関
(以下「エンジン」という)及びその制御装置の全体構
成図であり、エンジン1の吸気管2の途中にはスロット
ル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロットル
弁開度(θTH)センサ4が連結されており、当該スロ
ットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コン
トロールユニット(以下「ECU」という)5に供給す
る。
【0011】燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁
3との間且つ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接
続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射の開弁
時間が制御される。
【0012】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には管7
を介して吸気管内絶対圧(PBA)センサ8が設けられ
ており、この絶対圧センサ8により電気信号に変換され
た絶対圧信号は前記ECU5に供給される。また、その
下流には吸気温(TA)センサ9が取付けられており、
吸気温TAを検出して対応する電気信号を出力してEC
U5に供給する。
【0013】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(TW)センサ10はサーミスタ等から成り、エンジ
ン水温(冷却水温)TWを検出して対応する温度信号を
出力してECU5に供給する。
【0014】エンジン1の図示しないカム軸周囲又はク
ランク軸周囲には、エンジン1の特定の気筒の所定クラ
ンク角度位置で信号パルス(以下「CYL信号パルス」
という)を出力する気筒判別センサ(以下「CYLセン
サ」という)13、各気筒の吸入行程開始時の上死点
(TDC)に関し所定クランク角度前のクランク角度位
置で(4気筒エンジンではクランク角180゜毎に)T
DC信号パルスを発生するTDCセンサ12、及び前記
TDC信号パルスの周期より短い一定クランク角(例え
ば30゜)周期で1パルス(以下「CRK信号パルス」
という)を発生するクランク角センサ(以下「CRKセ
ンサ」と云う)11が取り付けられており、CYL信号
パルスTDC信号パルス及びCRK信号(クランク角信
号)パルスはECU5に供給される。
【0015】エンジン1の各気筒には、点火プラグ19
設けられ、ディストリビュータ18を介してECU5に
接続されている。
【0016】三元触媒15はエンジン1の排気管14に
配置されており、排気ガス中のHC,CO,NOx等の
成分の浄化を行う。空燃比センサとしての酸素濃度セン
サ16は排気管14の三元触媒15の上流側に装着され
ており、排気ガス中の酸素濃度を検出してその検出値に
応じた信号を出力しECU5に供給する。
【0017】ECU5は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路、中央演算処理回路(以下「CPU」という)、
CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等
を記憶する記憶手段、前記燃料噴射弁6等に駆動信号を
供給する出力回路等から構成される。
【0018】ECU5のCPUは上述の各種エンジンパ
ラメータ信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判
別するとともに、エンジン運転状態に応じ、前記TDC
信号パルスに同期する燃料噴射弁6の燃料噴射時間及び
点火プラグ19の点火時期を演算し、燃料噴射26及び
点火プラグ19を駆動する信号を、出力回路を介して出
力する。
【0019】なお、本実施例では、ECU5は、失火検
出手段の一部、失火発生率算出手段、燃焼状態判定手段
及び基準率変更手段を構成する。
【0020】図2は、エンジン1の燃焼状態の判定を行
うプログラム(ECU5のCPUで実行される)の全体
構成を示す図である。
【0021】同図(a)は、前記CRK信号パルスの発
生毎にこれと同期して実行されるCRK処理を示し、本
処理ではCRK信号パルスの発生時間間隔(エンジン回
転速度の逆数に比例するパラメ−タ)の平均値(以下
「第1の平均値」という)TAVEの算出を行う(ステ
ップS1)。
【0022】同図(b)は、前記TDC信号パルスの発
生毎にこれと同期して実行されるTDC処理を示し、本
処理ではCRK処理で算出される第1の平均値TAVE
の平均値(以下「第2の平均値」という)Mの変化量Δ
Mに基づいてエンジン1における失火の発生の有無が判
定され(ステップS3)、さらにステップS3で失火と
判定された回数に基づく異常判定が行われる(ステップ
S4)。
【0023】図3は、第1の平均値TAVEを算出する
プログラムのフロ−チャ−トである。
【0024】ステップS11では、CRK信号パルスの
発生時間間隔CRMe(n)を計測する。具体的には、
図4に示すようにクランク軸が30度回転する毎に順次
CRMe(n),CRMe(n+1),CRMe(n+
2)…が計測される。
【0025】ステップS12では、次式(1)により1
1回前の計測値CRMe(n−11)から最新の計測値
CRMe(n)までの12個のCRMe値の平均値とし
て、第1の平均値TAVE(n)を算出する。
【0026】
【数1】 本実施例ではCRK信号パルスはクランク軸が30度回
転する毎に発生するので、第1の平均値TAVE(n)
はクランク軸1回転に対応する平均値である。このよう
な平均化処理を行うことにより、クランク軸1回転で1
周期のエンジン回転の1次振動成分、即ち、クランク角
センサ11を構成するパルサ又はピックアップの機械的
誤差(製造誤差、取付誤差等)によるノイズ成分を除去
することができる。
【0027】なおTAVE(n)値に基づいてエンジン
回転速度NEが算出される。
【0028】図5は、図2(b)のステップS2におけ
る処理を具体的に示したフロ−チャ−トである。
【0029】ステップS21では、次式(2)により、
第1の平均値TAVEの5回前の算出値TAVE(n−
5)から最新の算出値TAVE(n)までの6個のTA
VE値の平均値として、第2の平均値M(n)を算出す
る。
【0030】
【数2】 本実施例では、エンジン1は4気筒4サイクルエンジン
であり、クランク軸が180度回転する毎にいずれかの
気筒で点火が行われる。従って、第2の平均値(n)
は、第1の平均値TAVE(n)の点火周期毎の平均値
である。このような平均化処理を行うことにより、燃焼
によるエンジン回転のトルク変動分として表わされる2
次振動成分、即ち、クランク軸半回転周期の振動成分を
除去することができる。
【0031】続くステップS22では、次式(3)によ
り、第2の平均値M(n)のハイパスフィルタ処理を行
う。ハイパスフィルタ処理後の第2の平均値をFM
(n)としている。
【0032】 FM(n)=b(1)×M(n)+b(2)×M(n−1)+b(3)×M(n−2) −a(2)FM(n−1)−a(3)FM(n−2) …(3) ここで、b(1)〜b(3),a(2),a(3)はフィルタ伝達係数で
あり、それぞれ例えば0.2096,−0.4192,
0.2096,0.3557,0.1940に設定され
る。またFM(0)及びFM(1)はいずれも値0とし
て、値2以上のnについて式(3)が適用される。
【0033】このハイパスフィルタ処理により、M
(n)値に含まれる約10Hz以下の低周波成分が除か
れ、駆動系からエンジンに伝わる振動(例えばクランク
シャフトのねじりに起因する振動、タイヤから伝わる路
面振動等)の影響を除去することができる。
【0034】続くステップS23では、ハイパスフィル
タ処理した第2の平均値FM(n)の変化量ΔM(n)
を次式(4)により算出する。
【0035】 ΔM(n)=FM(n)−FM(n−1) …(4) なお、ハイパスフィルタ処理した後の第2の平均値FM
(n)は、M(n)値と極性が反転するため、エンジン
1で失火が発生した場合には、M(n)値は増加するの
でFM(n)値はマイナス方向に増加し、ΔM(n)値
もマイナス方向に増加する傾向を示す。
【0036】図6は、上述のようにして算出した変化量
ΔMに基づいて失火判定及び失火気筒判別を行うプログ
ラムのフロ−チャ−トである。
【0037】ステップS31では、モニタ実施条件、即
ち失火判定が実行可能か否かの判別を行う。モニタ実施
条件は、例えば、エンジン運転状態が定常的な状態にあ
り、かつエンジン水温TW、吸気温TA、エンジン回転
速度NE等が所定範囲内にあるとき成立する。
【0038】モニタ実施条件が不成立のときには、直ち
に本プログラムを終了し、モニタ実施条件が成立してい
るときには、前記変化量ΔMが負の所定値MSLMTよ
り小さいか否か(|ΔM|が|MSLMT|よい大きい
か否か)を判別する。ここで、負の所定値MSLMT
は、エンジン回転数NE及びエンジン負荷(吸気管内絶
対圧PBA)に応じて設定されたマップから読み出され
る。MSLMT値の絶対値は、エンジン回転速度NEが
増加するほど小さくなるように設定され、エンジン負荷
が増加するほど大きくなるように設定される。
【0039】ステップS32の答が否定(NO)、即ち
ΔM≧MSLMTが成立するときには、直ちに本プログ
ラム終了し、ステップS32の答が肯定(YES)、即
ちΔM<MSLMTが成立するときには、前回点火した
気筒で失火が発生したと判定する(ステップS33)。
前述したように、失火が発生したときには、ΔM(n)
値がマイナス方向に増加するからである。また、前回点
火気筒で失火発生と判定するのは、ハイパスフィルタ処
理によって遅れ分が発生するからである。
【0040】なお、ステップS33では、第1の失火カ
ウンタにnMFA及び第2の失火カウンタにnMFBC
をそれぞれ値1だけインクリメントするとともに、失火
気筒を示すフラグFMFCYLn(nは気筒番号)を値
1に設定する。これらの第1及び第2の失火カウンタn
MFA,nMFBC並びにフラグFMFCYLnは次に
述べる図7のプログラムで使用される。
【0041】図7は、図2(b)のステップS4で実行
され、失火の発生状態に基づいて機関の燃焼状態の判定
を行うプログラムのフローチャートである。
【0042】ステップS41では、図6のステップS3
1と同様にモニタ実施条件が成立しているか否かを判別
し、不成立のときには本プログラムで使用するパラメー
タの初期化を行い(ステップS42,S43,S5
8)、本プログラムを終了する。
【0043】モニタ実施条件が成立しているときには、
第1のTDCカウンタnTDCAの値が400以上か否
かを判別し(ステップS44)、400未満であればカ
ウンタnTDCAを値1だけインクリメントして(ステ
ップS45)、ステップS53に進む。
【0044】カウンタnTDCAの値が400以上とな
るとステップS46に進み、吸気温TA及びエンジン水
温TWに応じてMFTDCCATmマップの選択を行
う。MFTDCCATmマップは、燃焼状態判定に用い
る第1の基準値MFTDCCATがエンジン回転数NE
及び吸気管内絶対圧PBAに応じて設定されたマップで
あり、図8に示すように、MFTDCCAT1〜15の
マップがエンジン水温TW及び吸気温TAによって定ま
る領域ごとに設けられている。従ってステップS46で
は、TA値及びTW値に応じてMFTDCCAT1〜1
5のうちの1つのマップが選択される。例えばTA≦T
A1かつTW≦TW1であれば、MFTDCCAT1マ
ップが選択され、TA1<TA≦TA2かつTW2<T
W≦TW3であれば、MFTDCCAT8マップが選択
される。また、各領域を定める所定温度は、例えばTA
1,2はそれぞれ−5℃,60℃程度とし、TW1〜4
はそれぞれ−5℃、20℃,60℃,98℃程度とす
る。
【0045】ここで、MFTDCCATmマップは、吸
気温TAに対しては、TA≦TA1が成立する領域又は
TA>TA2が成立する領域では、TA1<TA≦TA
2が成立する領域よりMFTDCCAT値が増加する方
向に設定され、エンジン水温TWに対しては、TW≦T
W3が成立する領域又はTW>TW4が成立する領域で
は、TW3<TW≦TW4が成立する領域よりMFTD
CCAT値が増加する方向に設定されている。また、T
W≦TW3が成立する領域ではTW値の低下に対して、
MFTDCCAT値が増加するように設定されている。
【0046】このように設定することにより、エンジン
の低温時又は高温再始動時に発生する一過性の失火状態
をシステム異常に起因する失火状態と誤判定することを
防止することができる。
【0047】次いで、検出したエンジン回転数NE及び
吸気管内絶対圧PBAに応じて選択したMFTDCCA
Tmマップの検索を行い、第1の基準値MFTDCCA
Tを算出する(ステップS47)。そして図6のステッ
プS33で、失火発生時にインクリメントされ、400
点火サイクル毎の失火発生回数をカウントする第1の失
火カウンタnMFAの値が第1の基準値MFTDCCA
T以上か否かを判別する(ステップS48)。
【0048】nMFA≧MFTDCCATが成立すると
きには、排気系部品に悪影響を与える燃焼状態(失火状
態)にあると判定し、そのことを示すべく第1の異常フ
ラグFFSD7Aを値1に設定するとともに、気筒毎の
失火検出を示すフラグFFSD7nを、失火気筒を示す
フラグFMFCYLnによって更新する(ステップS4
9)。そして該フラグFMFCYLnの値を0とし(ス
テップS50)、さらにカウンタnMFA及びnTDC
Aのカウント値を0として(ステップS52)、ステッ
プS53に進む。一方、nMFA<MFTDCCATが
成立するときには、前記第1の異常フラグFFSD7A
を値0として(ステップS51)、ステップS52に進
む。
【0049】ステップS53では、第2のTDCカウン
タnTDCBCの値が2000以上か否かを判別し、2
000未満であれば、カウンタnTDCBCを値1だけ
インクリメントして(ステップS54)、本プログラム
を終了する。
【0050】カウンタnTDCBCの値が2000以上
となるとステップS55に進み、図6のステップS33
で失火発生時にインクリメントされ、2000点火サイ
クル毎の失火発生回数をカウントする第2の失火カウン
タnMFBCの値が第2の基準値MFTDCBC以上か
否かを判別する。
【0051】nMFBC≧MFTDCBCが成立すると
きには、排気ガス特性を悪化させる燃焼状態(失火状
態)と判定し、そのことを示すべく第2の異常フラグF
FSD7Bを値1に設定するとともに、気筒毎の失火検
出を示すフラグFFSD7nを、失火気筒を示すフラグ
FMFCYLnによって更新する(ステップS56)。
次いで、カウンタnMFBC,nTDCBCのカウント
値及びフラグFMFCYLnを値0として(ステップS
58)、本プログラムを終了する。
【0052】nMFBC<MFTDCBCが成立すると
きには、第2の異常フラグFFSD7B及び失火検出フ
ラグFFSD7nを値0としえ前記ステップS58に進
む。以上のように、図7のプログラムによれば、第1の
基準値MFTDCAは、検出した吸気温TA及びエンジ
ン水温TWに応じて選択したマップから読み出されるの
で、機関始動時等における一過性の失火状態をシステム
異常による定常的な失火状態と誤判定することを防止
し、エンジンの燃焼状態をより正確に判定することがで
きる。
【0053】図8は本発明の他の実施例にかかる燃焼状
態判定処理のフローチャートの一部を示す図であり、図
示以外の部分は図7のフローチャートと同一である。
【0054】図8のステップS46aでは、検出した吸
気温TA及びエンジン水温TWに応じて補正係数kmを
検索する。補正係数km(m=1〜15)は、図10に
示すように、図8と同様にTA値及びTW値で決まる領
域毎に最適な値が設定されている。
【0055】具体的にはkm値は、吸気温TAに対して
は、TA≦TA1が成立する領域又はTA>TA2が成
立する領域では、TA1<TA≦TA2が成立する領域
より増加する方向に設定され、エンジン水温TWに対し
ては、TW≦TW3が成立する領域又はTW>TW4が
成立する領域では、TW3<TW≦TW4が成立する領
域より増加する方向に設定されている。また、TW≦T
W3が成立する領域ではTW値の低下に対して、km値
が増加するように設定されている。
【0056】続くステップS47aでは、検出したエン
ジン回転数NE及び吸気管内絶対圧に応じてMFTDC
CATマップの検索を行い、第1の基準値MFTDCC
ATを算出する。本実施例では、MFTDCCATマッ
プは1つだけ設けられており、エンジン回転数NE及び
吸気管内絶対圧PBAに応じてMFTDCCAT値が設
定されている。
【0057】そして、ステップS48aでは、第1の失
火カウンタnMFAの値がMFTDCCAT×km以上
か否かを判別し、nMFA≧MFTDCCAT×kmで
あればステップS49に進み、nMFA<MFTDCC
AT×kmであればステップS51に進む。
【0058】本実施例によれば、第1の基準値MFTD
CCATが補正係数kmによって、即ち、吸気温TA及
びエンジン水温TWに応じて補正されるので、吸気温T
A及びエンジン水温TWに応じた適切な判定が可能とな
り、前述した実施例と同様の効果を奏する。
【0059】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、検
出した機関の温度状態に応じて失火状態を判定するため
の所定基準率が変更されるので、機関始動時等における
一過性の失火状態をシステム異常による定常的な失火状
態と誤判定することを防止し、機関の燃焼状態をより正
確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる内燃機関及びその制
御装置の全体構成を示す図である。
【図2】燃焼状態の判定を行うプログラムの全体構成を
示す図である。
【図3】図2の処理内容の一部を詳細に示すフロ−チャ
−トである。
【図4】エンジン回転速度を表わすパラメータの計測と
クランク軸の回転角度との関係を説明するための図であ
る。
【図5】図2の処理内容の一部を詳細に示すフロ−チャ
−トである。
【図6】図2の処理内容の一部を詳細に示すフロ−チャ
−トである。
【図7】図2の処理内容の一部を詳細に示すフロ−チャ
−トである。
【図8】燃焼状態を判定するための基準値(MFTDC
CAT)算出用マップを示す図である。
【図9】本発明の他の実施例に係る燃焼状態判定処理の
一部を示すフローチャートである。
【図10】基準値(MFTDCCAT)の補正係数算出
用マップを示す図である。
【符号の説明】
1 内燃機関 5 電子コントロールユニット(ECU) 9 吸気温センサ 10 機関冷却水温センサ 11 クランク角センサ 12 TDCセンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の失火を検出する失火検出手段
    と、該検出結果に基づき所定点火サイクル毎の失火発生
    率を算出する失火発生率算出手段と、該算出した失火発
    生率が所定の基準率以上のとき前記機関が失火状態にあ
    ると判定する燃焼状態判定手段とを備えた内燃機関の燃
    焼状態判定装置において、前記機関の温度状態を検出す
    る温度状態検出手段と、該検出した温度状態に応じて前
    記所定の基準率を変更する基準率変更手段とを設けたこ
    とを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定装置。
  2. 【請求項2】 前記温度状態検出手段は、前記機関の冷
    却水温及び機関吸入空気温の少なくとも一方を検出する
    ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼状態判
    定装置。
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