JPH06193516A - 触媒コンバータの劣化検出装置 - Google Patents

触媒コンバータの劣化検出装置

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JPH06193516A
JPH06193516A JP4359538A JP35953892A JPH06193516A JP H06193516 A JPH06193516 A JP H06193516A JP 4359538 A JP4359538 A JP 4359538A JP 35953892 A JP35953892 A JP 35953892A JP H06193516 A JPH06193516 A JP H06193516A
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JP
Japan
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value
deterioration
valve
exhaust gas
gas recirculation
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JP4359538A
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English (en)
Inventor
Naoki Iida
直樹 飯田
Toshihiko Sato
佐藤  敏彦
Yoichi Iwata
洋一 岩田
Yasunari Seki
康成 関
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気還流機構を有する内燃機関に装着される
触媒コンバータの劣化判定の精度を向上させる。 【構成】 排気還流量を制御する排気還流弁の弁開度指
令値と検出した実弁開度との差に基づいて排気還流機構
の異常が検出される(図3)。異常検出時にはフラグF
EGRFSが値1に設定され、FEGRFS=1のとき
には、モニタ不許可とされる(ステップS42,S4
7)。即ち、排気還流機構の異常検出時は触媒コンバー
タの劣化判定が禁止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の排気通路に
装着される触媒コンバータの劣化検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の排気通路に装着される触媒コ
ンバータの劣化検出手法は従来より種々提案されてお
り、例えば本出願人による特願平3−271204号に
は、触媒コンバータの下流側に設けた酸素濃度センサに
基づいて空燃比を制御し、その時の酸素濃度センサの出
力の変動周期に基づいて触媒コンバータの劣化検出を行
う手法が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、排気ガ
スを吸気通路に還流する排気還流機構を備えた内燃機関
の場合、排気還流の実行/停止によって、機関に供給す
る混合気の空燃比が変化するため、排気還流機構の故障
が発生すると以下のような不具合が生じる。
【0004】即ち、排気還流機構の故障時は、制御装置
の指示に従った排気還流の実行/停止が行われず、前記
混合気の空燃比が目標値からずれて、触媒コンバータの
下流側に設けられた酸素濃度センサ出力の変動周期に影
響を及ぼす。その結果、触媒コンバータの劣化判定を正
確に行うことができない場合が生ずる。
【0005】本発明は、この点に着目してなされたもの
であり、排気還流機構を有する内燃機関に装着される触
媒コンバータの劣化判定の精度を向上させることができ
る劣化検出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、排気ガスを吸気通路に還流する排気還流手段
を有する内燃機関の排気通路に設けられた触媒コンバー
タの劣化検出装置であって、該触媒コンバータの下流側
に装着された酸素濃度センサと、該酸素濃度センサの出
力に基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比を調整
する空燃比調整手段と、該空燃比調整手段の出力に基づ
いて前記触媒コンバータの劣化を検出する触媒劣化検出
手段とを備えた劣化検出装置において、前記排気還流手
段の異常を検出する排気還流異常検出手段と、前記排気
還流手段の異常が検出されたときは前記触媒劣化検出手
段の作動を禁止する禁止手段とを設けるようにしたもの
である。
【0007】
【作用】触媒コンバータの下流側に装着された酸素濃度
センサの出力に基づいて、混合気の空燃比が調整される
とともに、空燃比調整手段の出力に基づいて触媒コンバ
ータの劣化が検出される。排気還流手段の異常が検出さ
れたときには、この劣化検出が禁止される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0009】図1は、本発明の一実施例に係る排気還流
機構を装備した内燃機関(以下単に「エンジン」とい
う)及びその制御装置の全体構成図であり、例えば4気
筒のエンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が
設けられている。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エンジン制御用
電子コントロールユニット(以下「ECU」という)5
に供給する。
【0010】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。
【0011】一方、スロットル弁3の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧(PBA)センサ7が設けられており、この
絶対圧センサ7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8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ECU5に供給す
る。
【0012】エンジン1の本体に装着されたエンジン水
温(TW)センサ9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。エンジン回転数(NE)セ
ンサ10及び気筒判別(CYL)センサ11はエンジン
1の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付け
られている。エンジン回転数センサ10はエンジン1の
クランク軸の180度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス(以下「TDC信号パルス」という)を出力
し、気筒判別センサ11は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはECU5に供給される。
【0013】三元触媒(触媒コンバータ)14はエンジ
ン1の排気管13に配置されており、排気ガス中のH
C,CO,NOx等の成分の浄化を行う。排気管13の
三元触媒14の上流側及び下流側には、それぞれ空燃比
センサとしての酸素濃度センサ15,16(以下それぞ
れ「上流側O2センサ15」、「下流側O2センサ16」
という)が装着されており、これらのO2センサ15,
16は排気ガス中の酸素濃度を検出し、その検出値に応
じた電気信号を出力しECU5に供給する。さらに三元
触媒14にはその温度TCATを検出する触媒温度セン
サ17が装着されており、その検出信号がECU5に供
給される。
【0014】ECU5には更に、大気圧PAを検出する
大気圧センサ31及びエンジン1が搭載された車両の車
速VHを検出する車速センサ32が接続されており、こ
れらのセンサの検出信号がECU5に供給される。
【0015】次に、排気還流機構(排気還流手段)25
について説明する。
【0016】排気管13を吸気管2に接続する排気還流
通路18が設けられ、この通路18の途中には排気還流
弁19が設けられている。この排気還流弁19は負圧応
動弁であって、主として、通路18を開閉可能に配され
た弁体19aと、弁体19aに連結され、後述する電磁
弁22により導入される負圧により作動するダイアフラ
ム19bと、ダイアフラム19bを閉弁方向に付勢する
ばね19cとから成る。該ダイアフラム19bにより画
成される負圧室19dには連通路20が接続され、吸気
管2内の負圧が該連通路20の途中に設けられた常閉型
電磁弁22を介して導入されるように構成され、大気室
19eは大気に連通している。更に、連通路20には電
磁弁22の下流側にて大気連通路23が接続され、該連
通路23の途中に設けられたオリフィス21を介して大
気圧が連通路20に、次いで上記負圧室19dに導入さ
れるように構成されている。前記電磁弁22はECU5
に接続され、ECU5からの駆動信号によって作動し、
排気還流弁19の弁体19aのリフト動作及びその速度
を制御する。
【0017】排気還流弁19には弁リフトセンサ24が
設けられており、弁19の弁体の作動位置を検出し、そ
の検出信号はECU5に供給される。
【0018】ECU5は上述の各種センサからのエンジ
ンパラメータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別
し、吸気管内絶対圧PBAとエンジン回転数NEとに応
じて設定される排気還流弁19の弁開度指令値LCMD
とリフトセンサ24によって検出された排気還流弁19
の実弁開度値LACTとの偏差を零にするように電磁弁
22に制御信号を供給する。
【0019】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5a、中央演算処理回路(以下「CPU」とい
う)5b、CPU5b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5c、前記燃料噴射
弁6及び電磁弁22に駆動信号を供給する出力回路5d
等から構成される。
【0020】CPU5bは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等の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、次式(1)に基づき、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To
utを演算する。
【0021】 Tout=Ti×KO2×K1+K2 …(1) ここに、Tiは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
NEと吸気管内絶対圧PBAとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このTi値を決定するためのTi
マップが記憶手段5cに記憶されている。
【0022】KO2は、O2センサ15,16の出力に
基づいて算出される空燃比補正係数であり、空燃比フィ
ードバック制御中は上流側O2センサ15によって検出
された空燃比(酸素濃度)が目標空燃比に一致するよう
に設定され、オープンループ制御中はエンジン運転状態
に応じた所定値に設定される。
【0023】K1及びK2は夫々各種エンジンパラメータ
信号に応じて演算される他の補正係数及び補正変数であ
り、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速
特性等の諸特性の最適化が図られるような値に設定され
る。
【0024】CPU5bは上述のようにして算出した結
果に基づく燃料噴射弁6の駆動信号及び電磁弁22の駆
動信号を、出力回路5dを介して出力するとともに、排
気還流機構25の異常検出及び三元触媒14の劣化判定
を行う。
【0025】なお、ECU5は、空燃比調整手段、触媒
劣化検出手段、排気還流異常検出手段及び禁止手段を構
成する。
【0026】図2は、CPU5bで実行される排気還流
弁19の弁開度指令値LCMDの算出を行うプログラム
のフローチャートである。
【0027】先ず、ステップS1ではエンジンが排気還
流を行ってよい運転領域にあるか否かを判別する。すな
わち、エンジンが、例えば、冷寒始動時等のエンジン温
度が低いとき、大出力を必要とするスロットル弁全開
時、減速時のフューエルカット運転時等の、排気還流を
行うとエンジンの始動性能や運転性能を損う運転領域に
あるときには、排気還流弁19の弁開度指令値LCMD
を値0に設定する(ステップS2)。
【0028】ステップS1の答が肯定(YES)のとき
には、記憶手段5cに記憶されている弁開度指令値LC
MDの基本弁リフト値LMAPを読出す(ステップS
3)。基本弁リフト値LMAPは、所定の吸気管内絶対
圧PBA及びエンジン回転数NEに対応して予めマップ
として設定されており、検出したPBA値及びNE値に
応じて読出される。
【0029】次に、ステップS4に進みリフト補正係数
KEを算出する。この補正係数KEは、例えば、大気圧
PAの変化や空燃比リーン化運転領域でエンジンに供給
される混合気の空燃比のリーン化の度合等に応じて設定
される係数である。
【0030】次に、ステップS5に進みステップS3で
読出された基本弁リフト値LMAPにステップS4で設
定された補正係数KEを乗算して弁開度指令値LCMD
を算出する。
【0031】図3はCPU5bで実行されるリフトセン
サ24の出力が異常であるか否かを判定するプログラム
のフローチャートである。
【0032】先ず、リフトセンサ24の出力値LACT
を読込む(ステップS11)。次に、大気圧PAと吸気
管内絶対圧PBAとの差が所定値PFSE以上か否かを
判別する(ステップS12)。その結果がPA−PBA
<PFSEが成立するときには、ステップS13以下の
判別を実行せずに本プログラムを終了する。これはEC
U5からの開弁指令により電磁弁22が付勢され吸気管
負圧が負圧室19dに導入されても排気還流弁19のダ
イアフラム19bの両面に作用する圧力の差が所定値P
FSEより小さい場合、ばね19cに抗してダイアフラ
ム19bを開弁方向に偏移させることが出来ないので、
後述するステップS13以下の異常判別を実行するとリ
フトセンサ24の出力に異常があると誤診してしまう。
従って、これを回避するためにステップS12が設けら
れている。
【0033】ステップS12の答が肯定(YES)の場
合には、ステップS13及びステップS15で実弁開度
LACTと弁開度指令値LCMDの偏差の絶対値が所定
の不感帯値LFSより大きいか否かを判別する。この不
感帯値LFSは排気還流弁19が応動し得なくなる微小
の弁開度制御量の限界値及び排気還流弁19の製造上の
性能のバラツキを考慮して設定される値である。ステッ
プS13及びステップS15の答がいずれも否定(N
O)の場合、すなわち、|LACT−LCMD|<LF
Sの場合、リフトセンサ24の出力値には異常がないと
して本プログラムを終了する。ステップS13又はステ
ップS15の答が肯定(YES)の場合、ステップS1
4又はステップS16で偏差の絶対値が不感帯値LFS
より大きい状態が所定時間、例えば5秒間継続したか否
かを判別する。これは偏差の絶対値が不感帯値LFS以
上であり、リフトセンサ24を含む排気還流制御装置に
異常がなければ少くとも5秒間経過前に実弁開度は偏差
の絶対値が不感帯値LFS以下になる方向に変化する筈
であり、ものこの変化が5秒以内に生じなければ排気還
流制御装置が異常であると診断するのである。
【0034】ステップS14又はステップS16の答が
肯定(YES)、すなわち、所定時間5秒が経過すると
ステップS17に進み、弁リフトセンサ24の出力値異
常であることを示すべくフラグFEGRFSを値1に設
定する。
【0035】次に三元触媒14の性能劣化判定手法を図
4〜図7を参照して説明する。この触媒劣化判定は、図
6に示すように下流側O2センサ16の出力RVO2の
みに基づいて補正係数KO2を算出するフィードバック
制御実行中に、KO2値を減少方向にスキップさせるた
めのスペシャルP項PLSPが発生してからO2センサ
出力RVO2が反転するまでの時間TL及びKO2値を
増加方向にスキップさせるためのスペシャルP項PRS
Pが発生してからO2センサ出力RVO2が反転するま
での時間TRを計測し、これらの時間TL,TRに基づ
いて行われる。
【0036】図4は、この判定を行うプログラムのフロ
ーチャートであり、同図のステップS21では劣化判定
を行うべき前条件が成立しているか否かを判別する。こ
の判別は図5のプログラムにより行う。
【0037】図5のステップS41では、吸気温TA、
エンジン水温TW、エンジン回転数NE、吸気管内絶対
圧PBA、車速VH及び触媒温度TCATが所定上下限
値の範囲内にあるか否かを判別する。ここで、それぞれ
の上下限値は、例えば以下のように設定する。吸気温T
Aの上限値TACATCHKHは100℃、下限値TA
CATCHKLは60℃とし、エンジン水温TWの上限
値TWCATCHKHは100℃、下限値TWCATC
HKLは60℃とし、エンジン回転数NEの上限値NE
CATCHKHは3200rpm、下限値NECATC
HKLは2800rpmとし、吸気管内絶対圧PBAの
上限値PBACATCHKHは510mmHg、下限値
PBACATCHKLは410mmHgとし、車速VH
の上限値VHCATCHKHは80km/h、下限値V
HCATCHKLは32km/hとし、触媒温度TCA
Tの上限値TCATCHKHは800℃、下限値は40
0℃とする。
【0038】続くステップS42では、前述した図3の
プログラムで設定される異常検出フラグFEGRFSが
値1であるか否かを判別し、ステップS43では車速V
Hが略一定か否か、具体的には車速VHの変動が0.8
km/sec以下の状態が所定時間(例えば2秒)継続
したか否かを判別し、ステップS44ではモニタ前条件
判断開始前の所定時間(例えば10秒)の間O2センサ
15,16の出力に基づく空燃比フィードバック制御を
行っていたか否かを判別する。そして、上記ステップS
41〜ステップS44の答がすべて肯定(YES)のと
きには、その状態が所定時間(例えば2秒)継続したか
否かを判別し(ステップS45)、継続したときモニタ
許可(前条件成立)とする(ステップS46)。一方、
ステップS41〜ステップS45のいずれかの答が否定
(NO)のときには、モニタ不許可(前条件不成立)と
する(ステップS47)。
【0039】図4にもどり、前条件が成立しないときに
はステップS22に進み、時間TL,TRの積算値TL
SUM,TRSUM及びTL値、TR値の計測回数nT
L,nTRを値0にリセットし、通常の燃料制御を行う
(ステップS23)。通常燃料制御では、空燃比フィー
ドバック制御中はO2センサ15,16の出力に基づく
フィードバック制御により補正係数KO2を算出する一
方、オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた
所定値に設定する。
【0040】前条件が成立するときにはステップS24
に進み、TL値、TR値の計測を所定回数行ったか否か
を判別し、最初はこの答が否定(NO)となるので、ス
テップS25に進み、下流側O2センサ出力RVO2の
みに基づくPI(比例積分)制御を行うとともに、TL
値及びTR値の計測を行って、それらの値の積算値TL
SUM,TRSUMを算出する(ステップS25,S2
6)。
【0041】具体的には、図6に示すように、下流側O
2センサ出力RVO2のリーンリッチ反転時点t1から
所定時間tLD経過した時刻t2において、リーン方向
のスペシャルP項PLSPにより、KO2値を減少方向
にスキップさせ、その後、センサ出力RVO2のリッチ
リーン反転時点t3から所定時間tRD経過する時刻t
4までKO2値を漸減させるI項制御を行う。そしてこ
のとき時刻t2から時刻t3までの時間をTL値(TL
1)として計測する。次に時刻t4においてリッチ方向
のスペシャルP項PRSPにより、KO2値を増加方向
にスキップさせ、その後センサ出力RVO2のリーンリ
ッチ反転時点t5から所定時間tLD経過する時刻t6
までKO2値を漸増させるI項制御を行う。そして、こ
のとき時刻t4から時刻t5までの時間をTR値(TR
1)として計測する。以後、同様にして順次TL2,TR
2,…を計測し、それらの計測値の積算値としてTLS
UM,TRSUMを算出する。
【0042】ステップS24の答が肯定(YES)、即
ち、所定回数計測が完了すると、次式(2)により判定
時間TCHKを算出する(ステップS27)。
【0043】TCHK=(TLSUM/nTL+TRS
UM/nTR)/2 …(2) 次に判定時間TCHKが所定値tSTRG以上か否かを
判別し(ステップS28)、所定値tSTRG以上のと
きには正常と判定する一方(ステップS29)、所定値
tSTRGより小さいときには触媒が劣化していると判
定する(ステップS30)。その後は前記ステップS2
3と同様に通常燃料制御を行う(ステップS31)。
【0044】上述した判定手法は、時間TLとTRの平
均値Tが触媒の浄化率(CAT浄化率)と図7に示すよ
うな関係があり、触媒の浄化率が低下してくると、平均
値Tが減少することを利用するものである。なお、触媒
の浄化率は、触媒の酸素蓄積能力(O2ストレージ能
力)に依存しており、平均値Tの減少はO2ストレージ
能力の低下を意味する。この手法により、触媒の劣化を
正確に判定することができる。
【0045】また、図5のモニタ前条件判断において、
フラグFEGRFS=1であって排気還流機構25の異
常が検出されているときには、前条件不成立として劣化
判定を行わないようにしたので、排気還流が適切に実行
されないことに起因する判定時間TCHKの変動を防止
し、劣化判定の精度を向上させることができる。
【0046】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、排
気還流手段の異常検出時は、触媒コンバータの劣化検出
が禁止されるので、排気還流が適切に実行されないこと
に起因する空燃比調整手段の出力の変動によって誤判定
することを防止し、劣化検出の精度を向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係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】排気還流弁の弁開度指令値(LCMD)を算出
するプログラムのフローチャートである。
【図3】排気還流機構の異常判定を行うプログラムのフ
ローチャートである。
【図4】触媒コンバータの劣化判定を行うプログラムの
フローチャートである。
【図5】図4のプログラムにおいて、劣化判定を行う前
条件が成立するか否かの判定を行うプログラムのフロー
チャートである。
【図6】図4のプログラムによる劣化判定の手法を説明
するための図である。
【図7】触媒コンバータの劣化判定手法の原理を説明す
るための図である。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 電子コントロールユニット(ECU) 6 燃料噴射弁 14 三元触媒 15 上流側O2センサ 16 下流側O2センサ 25 排気還流機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 康成 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスを吸気通路に還流する排気還流
    手段を有する内燃機関の排気通路に設けられた触媒コン
    バータの劣化検出装置であって、該触媒コンバータの下
    流側に装着された酸素濃度センサと、該酸素濃度センサ
    の出力に基づいて前記機関に供給する混合気の空燃比を
    調整する空燃比調整手段と、該空燃比調整手段の出力に
    基づいて前記触媒コンバータの劣化を検出する触媒劣化
    検出手段とを備えた劣化検出装置において、前記排気還
    流手段の異常を検出する排気還流異常検出手段と、前記
    排気還流手段の異常が検出されたときは前記触媒劣化検
    出手段の作動を禁止する禁止手段とを設けたことを特徴
    とする触媒コンバータの劣化検出装置。
JP4359538A 1992-12-26 1992-12-26 触媒コンバータの劣化検出装置 Pending JPH06193516A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0868362A (ja) * 1994-08-30 1996-03-12 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気還流装置の故障診断装置
US5678402A (en) * 1994-03-23 1997-10-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control system for internal combustion engines and exhaust system temperature-estimating device applicable thereto

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