JPH01159435A - 空燃比制御装置 - Google Patents

空燃比制御装置

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JPH01159435A
JPH01159435A JP31779287A JP31779287A JPH01159435A JP H01159435 A JPH01159435 A JP H01159435A JP 31779287 A JP31779287 A JP 31779287A JP 31779287 A JP31779287 A JP 31779287A JP H01159435 A JPH01159435 A JP H01159435A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
lean sensor
atmospheric pressure
value
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Application number
JP31779287A
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English (en)
Inventor
Katsuya Maeda
前田 克哉
Masakazu Ninomiya
正和 二宮
Taiichi Meguro
目黒 泰一
Keisuke Tsukamoto
啓介 塚本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

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] 本発明はリーンセンサを備えた内燃機関の空燃比制御装
置に関するものである。
〔従来の技術〕
電磁式燃料噴射弁を備えた空燃比制御装置として、排気
ガス中の残存酸素濃度を検出して機関の空燃比を示す空
燃比信号を発生するリーンセンサを備え、このリーンセ
ンサの空燃比信号に応じて燃料噴射弁から噴射される燃
料量を補正し、リーンな空燃比で機関を制御するものが
公知である。
しかし上記リーンセンサは約650°C以上にならない
と正常な空燃比信号を出力しない。そのため、リーンセ
ンサが正常な信号を出力しているか、すなわちリーンセ
ンサが活性状態にあるかということを判断する必要があ
る。
そしてリーンセンサの活性状態を判断するための技術と
しては、例えば特開昭60−212650号公報に示さ
れるように、燃料カット時のリーンセンサからの出力を
判定値と比較し、リーンセンサ出力がこの判定値を上回
る時間が所定値以上であれば活性状態であると判断する
ものがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、リーンセンサは特開昭61−14443号公
報に示されるように、大気圧の低下に伴い出力が低下す
るという大気圧特性を有している。
そのために、大気圧の低下により燃料カット時のリーン
センサ出力も低下し、従って大気圧の低い高地において
は実際には活性状態にあったとしても、判定値をリーン
センサ出力が上回らないために活性状態と判定されなく
なり、リーン制御が実行できなくなるという問題があっ
た。
従って、本発明は大気圧の変化があっても的確にリーン
センサの活性状態の判断が行なえる空燃比制御装置を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上述の問題点を解決するために本発明においては、第1
4図に示すように 活性状態にある時に、内燃機関の排気ガス中の残存酸素
濃度を検出して機関の空燃比を示す空燃比信号を発生す
るリーンセンサと、 前記リーンセンサの活性状態を判断する活性状態判断手
段と、 少なくとも前記活性状態判断手段により前記リーンセン
サが活性状態であると判断されている時に、前記リーン
センサからの空燃比信号に応じて機関の空燃比を所定の
空燃比に制御する制御手段と、 所定の運転状態で機関への燃料供給を停止する燃料カッ
ト手段とを有し、 前記活性状態判断手段が前記燃料カット手段により機関
への燃料供給が停止されている時の前記リーンセンサか
らの出力と判定値とを比較して、この比較結果に基づい
て前記リーンセンサの活性状態を判断する空燃比制御装
置において、大気圧を検出する大気圧検出手段と、 前記活性状態判断手段における前記判定値とこの判定値
と比較される前記リーンセンサからの出力とのいずれか
一方を前記大気圧検出手段で検出された大気圧に応じて
変更する変更手段とを備えることを特徴とする空燃比制
御装置としている。
〔作用〕
上記構成であれば、リーンセンサの活性判断において、
その判断に用いられる判定値とリーンセンサからの出力
とのいずれか一方が大気圧状態に応じて変更されるので
、リーンセンサの活性状態が的確に判断できるようにな
る。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る車両に搭載される内燃機関の空燃
比制御装置の一実施例を示す全体概要図である。第1図
において、機関本体lの吸気通路2のサージタンク3に
は吸気通路2の吸入空気の絶対圧を検出するための圧力
センサ4が設けられており、その出力は制御回路10の
マルチプレクサ内MA/D変換器101に供給されてい
る。また、機関本体1の吸気通路2に設けられたスロッ
トル弁5の軸には、スロットル弁5の開度が所定開度θ
。以上であることとスロットル弁5が全閉状態にあるこ
とを検出するスロットルセンサ6が設けられている。こ
のスロットル開度θ。はサージタンク3の内圧がほぼ大
気圧と同一になるような値で設定され、θ≧θ。のとき
、スロットルセンサ6は出力信号LS(=’“l°゛)
を発生し、また全閉状態にあるとき、スロットルセンサ
6はLL(=“1”)を発生する。スロットルセンサ6
の出力信号LS、LLは制御回路10の入出力インター
フェイス103に供給されている。さらに、機関本体1
の排気通路7にはリーンセンサ8が設けられている。リ
ーンセンサ日の出力は大気圧が一定であれば第2図の出
力特性に示すように電流出力で得られるので制御回路1
0の電流電圧変換回路10.2で電圧に変換してからA
/D変換器101に供給される。
ディストリビュータ9に′は、その軸がたとえばクラン
ク角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス信号
を発生するクランク角センサ11およびクランク角に換
算して30°毎に角度位置検出用パルス信号を発生する
クランク角センサ12が設けられている。これらクラン
ク角センサ11゜12のパルス信号は制御回路lOの入
出力インターフェイス103に供給され、このうち、ク
ランク角センサ12の出力はCPU105の割込み端子
に供給される。
さらに、吸気通路2には、各気筒毎に燃料供給系から加
圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁13が
設けられている。
制御回路10は、たとえばマイクロコンピュータとして
構成され、A/D変換器101.電流電圧変換回路10
2.入出力インターフェイス103、CPU105の外
に、タイマカウンタ106゜ROM107.RAM10
8等が設けられている。
104は燃料噴射弁13を駆動させるための駆動回路で
ある。タイマカウンタ106は、たとえばフリーランカ
ウンタ、コンパレータレジスタ、フリーランカウンタの
値とコンパレータレジスタの値との一致を検出して割込
み信号を発生するアンド回路等により構成されている。
なお、CPUIO3の割込み発生は、A/D変換器10
1のA/D変換終了時、入出力インターフェイス102
がクランク角センサ12のパルス信号を受信した時、タ
イマカウンタ106の割込み信号を受信した時等である
吸気圧センサ4の吸気圧データPMおよびり−ンセンサ
8の出力電流値lff1は所定時間毎に実行されるA/
D変換ルーチンによって吸込まれてRAM108の所定
領域に格納される。つまり、RAM10Bにおけるデー
タPM、In2は所定時間毎に更新されている。また、
回転速度データNeはクランク角センサ12の30°C
A毎の割込みによって演算されてRAM1’08の所定
領域に格納される。
第1図の制御回路lOで実行される処理をフローチャー
トを参照して説明する。
第3図は大気圧演算ルーチンであって、所定時間毎に実
行される。本実施例においては、大気圧を吸気圧により
演算している。ステップ301では定常状態か否かを判
別している。定常状態とは、たとえば、吸気圧変化1Δ
PMIが所定値以下でアルトキ、あるいはl PM−P
MAV l  (ただし、PMAVは吸気圧のなまじ値
)が所定値以下であるとき、定常状態と判別する。定常
状態であればステップ302に進み、定常状態でなけれ
ばステップ308にジャンプする。ステップ302では
、RAM10Bより機関の回転速度データNeを読出し
てN e <Noたとえば3000rpmか否かを判別
する。Ne<N、であればステップ303に進み、Ne
≧N0であればステップ308にジャンプする。  ゛ ステップ303では、第4図に示すような特性に設定さ
れた回転速度Neに基づく1次元マツプM、を用いて吸
気圧補正IPMADDを補間計算する。ステップ304
ではLS=″1“か否か、すなわちスロットル弁開度θ
≧θ。か否かを判別する。LS=”1’“であれば、ス
テップ305にて PM、>PM+PMADD ただし、PMは吸気圧データ PMoは大気圧に相当するデータ (以下、単に大気圧データとする) か否かを判別する。PM、>PM十PMADDであれば
ステップ307にて PM0←PM+PMADD とする。つまり、運転車両が高地に移動するにつれて大
気圧が低下したときには、大気圧データPMOを小さく
なるように更新している。ステップ305にてPMo≦
PM+PMADDであればステップ308にジャンプす
る。
他方、ステップ304にて、LS=“′0゛すなわちス
ロットル弁開度θくθ。のときには、ステップ306に
進み、ステップ306にてPMo≦PM十PMADD か否かを判別する。PMo≦PM+PMADDであれば
ステップ307にて PM0←PM+PMADD とする。つまり、運転車両が高地から低地に移動するに
つれて大気圧が回復したときには、大気圧データPM、
を大きくなるように更新している。
ステップ306にてPMo >PM+PMADDであれ
ばステップ308にジャンプする。このようにして、第
3図のルーチンにより大気圧に相当する大気圧データP
M、が吸気圧データをもとに演算される。
また制御回路10でリーンセンサ8の活性状態を判断す
るために第5図乃至第9図のフローチャートに示される
処理が実行される。
車両の減速状態、すなわちスロットルセンサ6の出力信
号LLが1であり、かつ回転速度データNeが所定値基
°上であることが検知されたときに燃料カットが実行さ
れ、この燃料カットが実行されている間に実行される第
5図の燃料カッ)(F/C)ルーチンにおいては、第9
図の1 sec処理処理−ルーチンテップ901にてイ
ンクリメントされ、かつ第6図の12n+sec処理ル
ーチンのステップ605にてクリヤされるカウンタC2
、換言すれば、燃料カット開始後所定時間が経過した時
点からリーンセンサ出力電流値11が判定値IRA以上
である状態が継続している時間を計数するカウンタC2
のカウント値が所定時間例えば60secを表わす設定
値になったか否かをステップ501にて判断し、カウン
タC2のカウント値がこの設定値以上になると、ステッ
プ502にて上記フラグF2を「0」にする。換言すれ
ば、カウンタC2が設定値以上になったとき、始めて、
リーンセンサ8が活性状態にある旨の判断がなされる。
第6図の12IIIsec処理ルーチンにおいては、ス
テップ601にて、第7図の32m5ec処理ルーチン
のステップ701にてインクリメントされ、かつ、第8
図のメインルーチンのステップ801にて燃料カット(
F/C)モードでないと判断されたときステップ802
でクリヤされるカウンタC1、即ち、燃料カット中にお
ける燃料カット開始後からの経過時間を計数するカウン
タC1のカウント値が、設定値、つまり、燃料カット中
に最初にリーンセンサ出力電流値I!と判定値IRAと
の大小比較を行なうことを許可するための基準となる値
、以上であるか否かを判断する。この設定値は例えば2
 secに対応する値とされる。カウンタC1のカウン
ト値が設定値以上であると判断された場合には、ステッ
プ602にて、リーンセンサ出力電流値I!が判定値I
RA以上であるか否かを判断する。ここで判定値IRA
は大気圧が760mm11g−absであるときの基準
値(例えば20mA)をその時の大気圧データPM、に
基づいて一次元マツブM2より求められる活性判定値補
正係数KPAで乗算補正して定められる。なお、マツプ
M2の活性判定値補正係数に、^と大気圧データPM、
との関係は第10図の破線に示すように設定されており
、大気圧データPM、が小さくなるのに応じて判定値I
RAの値が小さくなるような値に補正係数KPAは設定
されている。リーンセンサ出力電流値Ijl!が判定値
IRA以上であると判断された場合には、ステップ60
3にて、フラグFl、つまり、燃料カット中であって燃
料カット開始後2sec経過した時点から燃料カットが
解除されるまでの間において実行されるステップ602
の判断結果を示すフラグF!を「1」に′し、この12
m5ec処理を終了する。一方、リーンセンサ出力電流
値IIlが判定値IRA未満であると判断された場合に
は、ステップ604にてフラグFlを「0」にし、次い
でステップ605にてカウンタC2をクリヤする。従っ
て、燃料カット開始後2sec経過した時点から60s
ec未満の時間が経過するまでの間連続してリーンセン
サ出力電流値Inが判定値IRA以上である旨判断され
つづけても、その直後にリーンセンサ出力電流値■lが
判定値IR八へ満である旨判断されると、カウンタC2
がクリヤされることから、フラグF2が「0」になるた
めには、最も早くても、その後、リーンセンサ出力電流
値Ifが判定値IRA以上である旨判断された時点から
60sec以上経過した後となる。
一方、ステップ601にてカウンタC1のカウント値が
2 sec未満であると判断された場合、つまり、燃料
カットモードでないとき、あるいは、燃料カット開始後
2sec経過していないときには、ステップ606にて
フラグF1がrl、であるか否かを判断する。フラグF
1が「1」である場合、つまり、燃料カット中であって
燃料カット開始後2 m5ec経過した時点から燃料カ
ットが解除される直前のステップ602でリーンセンサ
出力電流Ifが判定値IRA以上であると判断された後
の燃料カット解除後、更には、この燃料カット解除後再
び燃料カットが開始されこの燃料カット開始後2sec
が経過する以前においては、他の処理を行なうことなく
この12m5ec処理ルーチンを終了する。
一方、フラグF1が「0」である場合、つまり、燃料カ
ット解除直前のステップ602でリーンセンサ出力電流
値INが判定値IRA未満であると判断された後の燃料
カット解除後、更には、この燃料カット解除後再び燃料
カットが開始されこの開始時から2 secが経過する
以前においては、ステップ605にてカウンタC2のク
リヤが1211ISeC周期で行なわれる。
このように制御回路10においては、燃料カット中であ
って燃料カット開始後2 sec経過すると、リーンセ
ンサ出力電流値Ii!、が判定値IRA以上であるか否
かを燃料カット中において12+wsec周期で判断す
る。そしてリーンセンサ出力電流値Ilが判定値IRA
以上であると最初に判断した時点から、この旨の判断が
60sec継続してなされた時点で初めてリーンセンサ
8が活性状態にあると判断してフラグF2を「0」にす
る。あるいは、リーンセンサ出力電流値tXが判定値I
RA以上であると最初に判断した時点から燃料カットが
解除されるまでの時間が60secに満たない場合であ
ってもこの間連続してリーンセンサ出力電流値II!、
が判定値[RA以上であると判断されつづけた場合には
、上記最初の判断時点から60sec以上経過した時点
でリーンセンサ8が活性状態にあると判断してフラグF
2を「0」にする。
さらに制御回路IOではリーンセンサ8の出力電流値I
nに基づいて機関の空燃比を所望の空燃比A/F、にフ
ィードバック制御するために、第11図及び第12図の
フローチャートに示される処理が実行される。
まず第11図のルーチンを参照してリーン空燃比補正量
KLEANの演算について説明する。ステップ1101
では吸気圧データPMにもとづいて1次元マツプからK
LEANPMを演算し、ステップ1102では回転速度
データNeに基づいて1次元マツプからKLEANNE
を演算し、そして、ステップ1103にて、K L E
 A N −KLEANPM ・KLEANN[!を演
算する。演算されたKLEANはステップ1104にて
RAM10Bに格納され、ステップ1105にてこのル
ーチンは終了する。つまり、リーン空燃比補正係数は空
燃比をリーン側に設定するためのものである。
次に第12図のルーチンを参照して空燃比フィードバッ
ク制御すなわち空燃比フィードバック補正IFAF演算
を説明する。第12図のルーチンは所定時間毎に実行さ
れる。ステップ1201では、第11図のルーチンにお
いて求められた最新のリーン空燃比補正量KLEANに
もとづいて1次元マツプM、によりリーンセンサ出力目
標値IRBを演算する。なお、1次元マツプM、の内容
は第13図に示すような特性に設定されている。
ステップ1202では、第3図のルーチンで求められた
最新の大気圧データPM、にもとづく1次元マツプM、
により目標値補正係数KPMを演算する。なお、1次元
マツプM4の内容は第1O図の実線に示すような特性に
設定されている。
ところで、補正係数KPPは大気圧の低下に応じてリー
ンセンサ出力目標値IRBを補正するものであるが、大
気圧の低下に対応してリニアな補正係数を設定した場合
は大気圧データPM、に誤差があるとそれが直接後述す
る空燃比制御の誤差として生じ、排気ガスエミッション
の悪化を招いてしまう。そこで、本実施例では車両の走
行可能な道路の大部分が760 mm11gの領域であ
ることに着目し、出力目標値IRBに対する大気圧補正
における補正係数KPMの760 mm11g近傍での
変化を第10図の実線に示すように無いものに設定して
おく(あるいは小さいものとしてもよい)ことで、大気
圧データPMoの誤差により空燃比制御に誤差が生じる
ことを抑制し、エミッション悪化を抑えている。
ステップ1203では、リーンセンサ出力目標値IRB
を補正係数に□により補正する。すなわち、 IR(、−IRBxKps をリーンセンサ出力目標値とする。
ステップ1204では、リーンセンサ8が活性状態にあ
るか否かを示すフラグF2が活性状態を示す値「0」で
あるかを判断し、rQJであればステップ1205に進
み、「0」でなければステップ1203に進む。次にス
テップ1205では他のフィードバック条件が成立して
いなければステップ1213に進んで空燃比フィードバ
ック補正fiFAFをFAF←1とする。逆に、フィー
ドバック条件が成立しているのであれば、ステップ12
06に進んで空燃比フィードバック補正を行う。
ステップ1206では、リーンセンサ8の出力電流値I
fが基準値IRC以上か否かを判別する。
■2≧IRCであれば、つまり所定希薄空燃比よリリッ
チ側のときには、ステップ1207にて最初のリーン側
か否かを判別し、つまり、リッチ側からリーン側への変
化点か否かを判別する。この結果、最初のリーン側であ
ればステップ1209にてFAF 4−FAF+Aとし
てスキップ量Aを加算し、他方、最初のリーン側でなけ
ればステップ1210にてF A F ” F A F
 十aとして所定量aを加算する。なお、スキップ量A
はaより十分大きく設定される。すなわち、A)aであ
る。
ステップ1206において、IN<IRCであれば、す
なわち、所定希薄空燃比よりリッチ側であればステップ
1208に進む。ステップ120日にて最初のリッチ側
への変化点か否かを判別する。この結果、最初のリッチ
側であればステップ1211にてFAF 4−FAF−
Bとしてスキップ量Bを減算し、他方、最初のリッチ側
でなければステップ1212に進み、FAF 4−FA
F−bとして所定量すを減算する。なお、スキップ量B
はbより十分大きく設定される。すなわち、B(bであ
る。
つまり、ステップ1210.1212に示す制御は積分
制御と称されるものであり、また、ステン7”1209
,1211に示す制御はスキップ制御と称されるもので
ある。ステップ1209.1213にて求められた空燃
比フィードバック補正量FAFはステップ1214にて
RAM 108に格納され、このルーチンはステップ1
215で終了する。
次に独立噴射式であれば各気筒の所定タイミング毎に、
同時噴射式であれば360″CA毎に燃料噴射量τが演
算される。すなわち、 τ←τ、・FAF・ (1+KLEAN+に、) ・K
t+Ks ただし、τ、は吸気圧データPMおよび回転速度データ
Neにもとづく基本噴射量 に、、に、、に、は他の運転状態パラメータによって演
算される補正量である。
独立噴射式であれば、噴射開始時期T、を演算してタイ
マカウンタ106の噴射開始時期用コンパレータレジス
タにセットし、噴射終了時期T0(=T、+τ)を噴射
終了時期用コンパレータレジスタにセットすることによ
り、タイマカウンタ106からの割込み処理によって燃
料噴射は自動的に行われることになる。また、同時噴射
式であれば、噴射開始信号を発生して噴射開始させると
共に噴射終了時期用コンパレータにτをセットすること
により、タイマカウンタの割込み処理によって燃料噴射
を自動的に停止させる。
なお、上述の実施例においては、吸気圧PMがら大気圧
に関係する値PM、を求めてIRの補正係数Kを算出し
ていたが、吸入空気流量検出方式の燃料噴射式において
は、PMの代わりにQ / N e(Q:吸気量データ
)の値を用いても、同様の制御が可能である。すなわち
、所定スロットル開度時のQ / N eを求め、この
値からリーンセンサ8の活性状態を判断するための判定
値IRA及び空燃比フィードバック制御における目標値
IRBの補正を加えることもできる。
また上記実施例では活性状態判定値及び空燃比フィード
バックにおける目標値を大気圧データPM0に応じてそ
れぞれ求められる補正係数K p a +KPIIで補
正していたが、逆に活性状態判定値及び空燃比フィード
バックにおける目標値を一定とし、リーンセンサ出力電
流値を大気圧データPMoの低下に応じて増大するよう
設定されたそれぞれの補正係数で補正するようにしても
かまわない。
また上記実施例では吸気圧データPMをもとに大気圧デ
ータPM、を求めていたが、別途大気圧センサを設けて
、直接大気圧データPM、を検出するようにしてもかま
わない。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によればリーンセンサの活性
判断において、その判断に用いられる判定値とリーンセ
ンサ出力とのいずれか一方が大気圧状態に応じて変更さ
れるので、リーンセンサの活性状態が高地の大気圧の低
い場合であってり−ンセンサ出力が低下してしまうよう
になっていたとしても的確に判断できるようになり、高
地においてリーンセンサ制御が実行できなくなるという
問題を解消し得るという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、第2図は第1図のリーンセンサ
の出力特性図、第3図、第5図。 第6図、第7図、第8図、第9図、第11図、第12図
は第1図の制御回路で実行される処理プログラムのフロ
ーチャート、第4図は第3図のステップ303に求めら
れる吸気補正量PMADDのマツプの内容を示す特性図
、第1O図は第6図のステップ602に用いられる活性
判定値の補正係数KPAのマツプの内容及び第12図の
ステップ1203に用いられる目標値の補正係数に□の
マツプの内容を示す特性図、第13図は第12図のステ
ップ1201に用いられる目標値IRBのマツプの内容
を示す特性図、第14図は本発明の概略構成を示すブロ
ック図である。 ■・・・機関本体、4・・・圧力センサ、5・・・スロ
ットル弁、6・・・スロットルセンサ、8・・・リーン
センサ。 lO・・・制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 活性状態にある時に、内燃機関の排気ガス中の残存酸素
    濃度を検出して機関の空燃比を示す空燃比信号を発生す
    るリーンセンサと、 前記リーンセンサの活性状態を判断する活性状態判断手
    段と、 少なくとも前記活性状態判断手段により前記リーンセン
    サが活性状態であると判断されている時に、前記リーン
    センサからの空燃比信号に応じて機関の空燃比を所定の
    空燃比に制御する制御手段と、 所定の運転状態で機関への燃料供給を停止する燃料カッ
    ト手段とを有し、 前記活性状態判断手段が前記燃料カット手段により機関
    への燃料供給が停止されている時の前記リーンセンサか
    らの出力と判定値とを比較して、この比較結果に基づい
    て前記リーンセンサの活性状態を判断する空燃比制御装
    置において、 大気圧を検出する大気圧検出手段と、 前記活性状態判断手段における前記判定値とこの判定値
    と比較される前記リーンセンサからの出力とのいずれか
    一方を前記大気圧検出手段で検出された大気圧に応じて
    変更する変更手段と を備えることを特徴とする空燃比制御装置。
JP31779287A 1987-12-16 1987-12-16 空燃比制御装置 Pending JPH01159435A (ja)

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JP (1) JPH01159435A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5580440A (en) * 1993-08-20 1996-12-03 Hitachi, Ltd. Air fuel ratio sensory

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US5580440A (en) * 1993-08-20 1996-12-03 Hitachi, Ltd. Air fuel ratio sensory

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