JPS60135637A - 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法

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JPS60135637A
JPS60135637A JP58243491A JP24349183A JPS60135637A JP S60135637 A JPS60135637 A JP S60135637A JP 58243491 A JP58243491 A JP 58243491A JP 24349183 A JP24349183 A JP 24349183A JP S60135637 A JPS60135637 A JP S60135637A
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乙部 豊
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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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】 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関し、特に排
ガス浄化装置の浄化効率を高めてエンジンの排気特性製
向上させるようにした内燃エンジンの空燃比制御方法に
関する。
一般に内燃エンジンの排気特性を向上させるため、エン
ジンに排ガス浄化装置を装備し、エンジンから排出され
る有害物質の排出量を低減させるようにしている。例え
ば排ガス浄化装置として三元触媒装置を用い、排ガス中
のC○、HC及びN O−xの三成分を同時に浄化すべ
く、エンジンの排気系に配された排気濃度検出器の出力
値に応じて変化するフィードバック制御信号を用いてエ
ンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比になる
ようにフィードバック制御している。そして、斯かる制
御を行うため例えばIl[低濃度検出器による濃度検出
値と所定の基準値とを比較して混合気が理M*混合比よ
りリーン側及びリッチ側にあることを夫々表わすリーン
信号及びリッチ信号を得、前記検出器の検出値の変化に
伴ってリーン信号からリッチ信号への変化又はこれとは
逆の変化が生じたとき所定の補正値を適用してフィード
バック制御信号を増減補正(比例制御)し所要のフィー
ドバック制御信号を得ている。
一方、三元触媒装置においてC0及びHC成分の浄化率
は混合気が理論混合比よりリーン側にあるときに、又、
NOx成分の浄化率はリッチ側にあるときに夫々増大す
る。又、排ガス浄化装置を構成する触媒装置の浄化能力
が最大となる空燃比は触媒装置の種類によって相異する
。従って、排ガス浄化装置の浄化効率向上のためには、
混合気の空燃比を浄化すべき有害物質の成分及び排ガス
浄化装置の種類に応じた所定空燃比に制御することが必
要である。
本発明は斯かる課題を達成するためになされたものであ
り、内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器に
よる濃度検出値と所定の基準値とを比較し、該比較結果
に基づいてエンジンに供給される混合気が所定混合比に
関してリッチ側からリーン側に又はリーン側からリッチ
側に変化したと判別されたとき所定の補正値により値が
増減補正される比例制御信号を得ると共に前記両変化が
生じていないと判別されたとき積分制御信号を得、両前
記制御信号より成るフィードバック制御信号を用いて混
合気の空燃比を制御する内燃エンジンの空燃比フィード
バック制御方法において、混合気の前記リッチ側からリ
ーン側への変化及びり一ン側からリッチ側への変化の一
方が生じたと判別されたとき前記排気濃度検出器の変動
周期の所定数倍に等しい周期で前記所定の補正値に代え
て該補正値と異なる第2の所定の補正値を適用して前記
フィードバック制御信号の値を補正するようにし、混合
気の空燃比を、浄化すべき有害物質の成分及び排ガス浄
化装置の種類に応じた所定空燃比に制御し、排ガス浄化
装置の浄化効率を高めてエンジンの排気特性を向上させ
る内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法を提供
することにある。
以下1本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の方法が適用される空燃比制御装置を例
示し、4気筒内燃エンジンIには吸気管2が接続されこ
の吸気管2の途中には内部にスロットル弁を配したスロ
ットルボディ3が設けられている。スロットル弁にはス
ロットル弁開度センサ4が連設されてスロットル弁の弁
開度を電気的信号に変換し電子コントロールユニット(
以下「ECUJと言う)5に送るようにされている。
吸気管2のエンジン1とスロットルボディ3間には、燃
料調量装置(図示例では燃料噴射弁6)が設けられ、図
示しな燃料ポンプに接続されると共にECU3に電気的
に接続されおり、ECU3からの信号によって燃料噴射
の開弁時間が制御される。
一方、前記スロットルボディ3のスロットル弁の直ぐ下
流には絶対圧センサ8が設けられており、この絶対圧セ
ンサ8によって電気的信号に変換された絶対圧信号は前
記ECU3に送られる。
エンジン1本体にはエンジン水温センサ1oが設けられ
、とのセンサ】0はサーミスタ等がら成り、冷却水が充
満したエンジン気筒周壁内に挿着されて、その検出水温
信号をECU3に供給する。
エンジン回転角度位置センサ11および気筒判別センサ
12がエンジンの図示しないカム軸周囲又はクランク軸
周囲に取り付けられており、前者11はTDC信号即ち
エンジンのクランク軸の180’回転毎に所定のクラン
ク角度位置で、後者I2は特定の気筒の所定のクランク
角度位置でそれぞれ1パルスを出力するものであり、こ
れらのパルスはECU3に送られる。
エンジン1の排気管13には三元触媒14が配置され排
気ガス中のHC−、Co、 NOx成分の浄化作用を行
なう。この三元触媒14の上流側にはO2センサ15が
排気管13に挿着されこのセンサ15は排気中の酸素濃
度を検出しその検出値と所定の基準値V r (第3図
)との偏差信号をECU3に供給する。
ECU3は前記各種パラメータ信号に基づいて。
TDC信号に同期して噴射弁が開弁される次式で与えら
れる燃料噴射時間T o u Tを算出する。
TouT=TiXK1 XKO2+に2ここに、Tiは
燃料噴射弁6の基本燃料噴射時間を示しこの基本噴射時
間は例えば吸気管内絶対圧Pa^とエンジン回転数Ne
とに基づいてECUS内のメモリ装置から読み出される
。K o 2は後に詳述する本発明に係るO2フィード
バック補正係数であり、K、及びに2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所定
値に決定される。
E CU 5は上述のようにしてめた燃料噴射時間T 
o u Tに基づいて燃料噴射弁6を開弁させる駆動信
号を出力する。
第2図は、第1図のECU3内部の回路構成を示す図で
、エンジン回転角度位置センサ11からのエンジン回転
角度位置信号は波形整形回路20で波形整形された後、
TDC信号として中央処理装置(以下、CPUと称する
)22に供給されると共に、エンジン回転数計測用カウ
ンタ(以下Meカウンタと称する)24にも供給される
。Meカウンタ24は、エンジン回転角度位置センサ1
1からの前回TI)C信号の入力時から今回TDC信□
号の入力時までの時間間隔を計数するもので、その計数
値Meはエンジン回転数Neの逆数に比例する。Meカ
ウンタ24は、この計数値Meをデータバス26を介し
てCPU22に供給する。
一方、スロットル弁開度センサ4.絶対圧センサ8.エ
ンジン水温センサ10.エンジン回転角度位置センサ1
1および02センサ15の出力信号は、それぞれ、レベ
ル修正回路28に印加され、該回路28において所定電
圧レベルに修正された後CP’U 22の指令に基づい
て作動するマルチプレクサ30により順次アナログ−デ
ジタル変換器32に供給される。該変換器32は、前述
の各センサの出力信号をデジタル信号に変換し、該デジ
タル信号をデータバス26を介してCPU22に供給す
る。
このCPU22は、さらに、データバス26を介してリ
ードオンリメモリ (以下、ROMと称する)34.ラ
ンダムアクセスメモリ(以下、RAMと称する)36お
よび駆動回路38に接続されている。該ROM34は、
CPU22で実行される制御プログラム及び補正係数値
等の諸データを記憶する。また、該RAM3Gは、CP
U22での演算結果等を一時的に記憶する。
そして、CPU22は、ROM34に記憶されている制
御プログラムに従って前述の各センサの出力信号に応じ
た係数値又は変数値をROM 34から読み出して上記
算出式に基づき燃料噴射弁6の開弁時間TouTを演算
し、この演算で得た値をデータバス26を介して駆動回
路38に供給する。該駆動回wt38は、算出された開
弁時間T。
u’Tにわたって燃料噴射弁6を開弁させる制御信号を
燃料噴射弁6に供給する。
第3図は本発明の一実施例に係る空燃比フィードバック
制御方法を糸す線図である。同図(a)に示すようにO
zセンサ15の出力はエンジンの運転中変動し、その変
動周期Tはエンジン回転数Neに依存して変化し高回転
時側はど短くなる。
そして該センサ15は、その濃度検出値が基準値Vrを
上回るときリッチ信号を、下回るときり一ン信号を夫々
出力する。両信号は夫々混合気が理論混合比よりリッチ
及びリーンであることを表わす。
本実施例では第1図に示した三元触媒14を装備したエ
ンジン1から排出される窒素酸化物Noxの排出量を低
減すべく混合気の空燃比を理論混合比より小さい所定空
燃比に制御する。このため第3図(b)に示すように、
02センサ出力がリッチ信号からり−ン信号に変化した
とき02センサ出力の変動周期Tの2倍の周期で第2の
所定の補正書PRを適用してo2フィードバック補正係
数値Ko2を増大補正している。更に、該補正値PR適
用時以外はO2センサ出力がリッチ信号からり一ン信号
に及びリーン信号からリッチ信号に変化するときに補正
値PRより小さい所定の補正値Pを適用して係数値Ko
2を夫々増大及び減少させ、変化時以外は後述の積分制
御にてKoz値を漸増及び漸減させて所要の係数値Ko
2を得ている。この結果、補正係数値Ko2の平均値K
o2は、従来法のように補正値Pのみを適用した場合の
平均値罷1より大きい値になる。従って斯かる係数値K
o2をフィードバック制御信号として用いると上記平均
値の増大分の寄与により混合気の空燃比が理論空燃比よ
り小さい値に偏倚される。そして斯がる偏倚の大きさ、
従って混合気の空燃比は補正値PR,Pの大きさがPR
値の適用周期を適宜設定することにより所要の値に制御
される。
第4図は第3図の実施例に係る02フイードバツク補正
係数K o 2の算出サブルーチンのブローチャー1・
を示す、 先ずO2センサの活性化が完了しているか否がを判別す
る(ステップ1)。即ち、O2センサの内部抵抗検知方
式によってO2センサの出力電圧が活性化開始点V x
 (例えばO,6V)に至ったが否かを検知してVxに
至ったとき活性化されていると判定する。その答が否定
(No)である場合にはKo2を1に設定する(ステッ
プ2)一方、答が肯定(’/es)の場合には、エンジ
ンがオープンループ制御域で運転されているか否かを判
定する(ステップ3)。
その判別結果が肯定(Yes)であれば前記と同様にに
、 o 2を1に設定すると共に(ステップ2)、従来
知られているように補正係数値に、を運転状態に応じた
値に設定しこれを適用してオープンループ制御を行う。
一方、答が否定(No)ならばクローズトループ制御に
移り、O2センサの出力レベルが反転したか否かを判定
しくステップ4)、その答が肯定(Yes)の場合には
比例制御(P項制御)を行うべくO2センサ15の出力
レベルが低レベル(リーン信号)であるか否かを判定し
くステップ5)、その答が背定(Yes)であればステ
ップ6に移行して第1図のROM34に記憶されたN 
e −t pR子テーブルり第2の補正値PRの前回適
用時のエンジン回転数Neに応じた所定期間tpR(第
3図)をめる。この所定期間tpRは第2の補正値PR
をO2センサ出力の変動周期の所定数倍の周期で適用さ
せるためのパラメータであり、本実施例では補正値PR
を02センサ出力の変動周期Tの2倍の周期で適用すべ
く所定期間T P Rを例えば変動周期tの1.25倍
の値に設定している。
そして変動周期Tはエンジン回転数Neが高くなるにつ
れて短くなるので、第5図のように所定期間tpRをエ
ンジン回転数Neが大きいほど小さい値に設定し、全エ
ンジン回転域に亘って補正値PRの適用周期を一定(=
 2 T)に保つようにしている。
所定期間tpRは例えば第5図に示すようにエンジン回
転数Neがlo00rpm未満では値tp*]に、11
000rp乃至4000rpmでは値しpR2(<tp
+<+)に、4000rpIl+を上回る場合は値tp
 R3(<t P R2)に設定される。
ステップ6に続いて、第2の補正値PRの前回適用時か
ら所定期間tpRが経過したか否かを判別しくステップ
7)、その答か肯定(Yes)ならば補正値PRを適用
すべくROM34に記憶されたN e −P Rテーブ
ルよりエンジン回転数Ne及び差ΔMeに応じた補正値
PRをめる(ステップ8)。差ΔMθは今回時の割数値
Meと前回時のそれとの差でありエンジンの加速状態を
示し、負の値であるΔMe値が小さいほど急加速状態に
ある。該補正値PRは例えば第6図に示すようにエンジ
ン回転数Neが所定回転数NFB以下のとき値PRIに
、該回転数NFBを上回りかつΔMe値が負の所定値Δ
Me(12より大きいとき値PR2(>PRt)に、回
転数Neが所定回転数NFBを上回りかつΔMe値が負
の所定値ΔMIBO2よす小さい加速時には値P R3
(>P R2)に夫々設定される。このように補正値P
Rをエンジンの高回転時及び加速時に大きい値にするの
はフィードバック制御の追従性を向上させるためである
一方、ステップ7の答が否定(No)すなわち補正値P
Rの前回適用時から所定期間tpRが経過していないと
判別されたならば、ステップ9に移行してROM34に
記憶されたNe−Pテーブルからエンジン回転数Neに
応じた補正値Pをめる。該補正値Pは第7図に示すよう
にエンジン回転数Neが所定回転数NFB以下のとき値
P1に、該回転数Nreを上回るとき値P2(>PI)
に夫々設定され、高回転時の制御追従性の向上が図られ
ている。又、補正値Pは、補正値PRのように02フイ
ードバツク補正係数値K o 2の平均値を偏倚させる
ためものでなく通常の比例制御を行うための補正値であ
るので、補正値PRと異なる値に、好ましくは該補正値
PRより小さい値に設定される。
次にステップ1Oにおいてステップ8からステップ10
に移行した場合は補正値Piとし第2の補正値PRを、
ステップ9から移行した場合は補正値Pを用いて前回時
のK o z値にこのPi値を加算して今回時のに2値
を夫々算出する。
ステップ5の判別の答が否定(No)ならばステップ1
1に移行して前述のN e −Pテーブルよりエンジン
回転数Neに応じた補正値Pをめ、次いで前回時のK 
o z値から斯くめた補正値Pを減算して今回時のK 
o 2値をめる(ステップ12)。
前記ステップ4の答が否定(No)である場合、即ちO
2センサ出力レベルが同一に持続されている場合には積
分制御(1項制御)を行う。即ち。
先ず02センサの出力レベルがLowか否かを判別しく
ステップ13)、その答が肯定(Yes)の場合には前
回時のカウント数N l Lに1を加算してTDC信号
のパルス数をカウントしくステップ14)、そのカウン
ト数N Itが所定値N+(例えば30パルス)に達し
た否かを判定しくステップ15)、まだ達していない場
合にはK o 2をその直前の値に維持しくステップ1
6)、NILがNIに達した場合にはK o 2に所定
値Δk(例えばK o 2の0.3%程度)を加える(
ステップ17)、同時にそれまでカウントしたパルス数
NILを0にセットして(ステップ18)、N++がN
1に達する毎にK o 2に所定値Δkを加えるように
する。他方、前記ステップ13で答が否定(No)であ
った場合には、TDC信号のパルス数をカウントしくス
テップ19)、そのカウント数N + Hが所定値N+
に達したか否かを判定しくステップ20)、その答が否
定(No)の場合にはK o 2の値はその直前の値に
維持しくステップ21)、答が肯定(Yes)の場合に
はK o 2から所定値Δkを減算しくステップ22)
、前記カウントしたパルス数Neoを0にリセットしく
ステップ23)、上述と同様にN l HがN「に達す
る毎にK o 2から所定値Δkを減算するようにする
上記実施例に係る制御方法によれば混合気のリッチ化の
度合を補正値PR及び所定期間tpRの双方にて調節で
き制御精度を向上できると共に以下に述べる効果を奏す
る。第8図(a)に示すようにO2センサ15の出力値
は、エンジンの各気筒に供給される混合気の空燃比のば
らつき等に起因して高周波脈動成分を含むことがある。
もし仮りに上記ステップ7の判別を行うことなく02セ
ンサ出力がリッチ信号からり−ン信号に変化する度に第
2の補正値PRを適用するならば、O2センサ出力値が
基準値Vrの近傍の値をとるときO2センサ出力値の脈
動成分によってO2センサが短時間内にリーン信号とリ
ッチ信号とを交互に繰返し出力し、その結果K o z
値は例えば第8図(b)に示すように変化し、K o 
z値を過度に増大させ、制御誤差を生じる。一方、上記
実施例では補正値PRを一旦適用した後はO2センサ出
力値の変動層wiTより大きい所定期間tpRに亘って
02センサ出力の各反転時に補正値PにてK o 2値
が増減されるので、斯かる制御誤差が生じない。
上、実施例では混合気の空燃比を理論空燃比より小さい
所定空燃比に制御したがこれに代えて例えば未燃炭化水
素及び−酸化炭素の排出量を低減すべく、混合気を理i
t!I混合比よりリーン側に制御しても良い。斯かる制
御を行うには、02センサ出力がリーン信号からリッチ
信号に変化したとき該O2センサ出力の変動周期Tの所
定数倍に等しい周期で第2の所定の補正値PRを適用し
てo2フィードバック補正係数値KO2を減少させると
共に、O2センサ出力のリーン信号からリッチ信号への
変化及びこれとは逆の変化が生じたとき上記補正値PR
適用時以外は補正値Pを適用して係数値K o 2を増
減させて所要のK o z値を得、該KO2を用いて混
合気の空燃比を制御する。
以上説明したように、本発明によれば、内燃エンジンの
排気系に配された排気濃度検出器の濃度検出値と所定基
準値との結果に基づいて、エンジンに供給される混合気
がリッチ側からり−ン側に又はり−ン側からリッチ側へ
変化したと判別されたときに所定の補正値を適用して得
た比例制御信号と両前記変化のいずれもが生じないとき
に得た積分制御信号とよりなるフィードバック制御信号
を用いる内燃エンジンの空燃比フィードバック制御方法
において、混合気のリッチ側からり−ン側への変化及び
リーン側からリッチ側への変化の一方が生じたと判別さ
れたとき前記排気濃度検出器の出力値の変動周期の所定
数倍に等しい周期で前記所定の補正値に代えて該補正値
と異なる第2の所定の補正値を適用してフィードバック
制御信号を補正するようにしたので、混合気の空燃比を
浄化すべき有害物質の成分及びurガス浄化装置の種類
に応じた所定空燃比に正確に制御でき、排ガス浄化装置
の浄化効率ひいてはエンジンの排気特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法が適用される空燃比制御装置を例
示する全体構成図、第2図は第1図の電子コントロール
ユニットを示すブロック回路図、第3図は本発明の一実
施例を示す線図、第4図は第3図の実施例に係るO2フ
ィードバック補正係数K o 2の算出サブルーチンの
ブローチヤード。 第5図は所定期間T P Rの設定例を示すグラフ、第
6図及び第7図は、夫々、補正値PR及びPの設定例を
示すグラフ及び第8図はO2センサ出力値に脈動がある
場合の係数値Ko2の変化を示すグラフである。 ■・・・内燃エンジン、5・・・電子コントロールユニ
ット、6・・・燃料噴射弁、11・・・エンジン回転角
度位置センサ、13・・・排気管、14・・・王元触媒
。 15・・・O2センサ。 出願人 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 渡部敏彦 代理人 弁理士 長門侃二 第6図 工7ヅ7回転数Ne

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、 内燃エンジンの排気系に配された排気濃度検出器
    により検出した濃度検出値と所定の基準値とを些較し、
    該比較結果に基づいてエンジンに供給される混合気が所
    定混合比に関してリッチ側からり−ン側に又はリーン側
    からりツを側に変化したと判別されたとき所定の補正値
    により値が増減補正される比例制御信号を得ると共に前
    記面変化が生じていないと判別されたとき積分制御信号
    を得、両前記制御信号より成るフィードバック制御信号
    を用いて混合気の空燃比を制御亨る内燃エンジンの空燃
    比フィードバック制御μ法において、混合気の前記リッ
    チ側からり−ン側への変化及びり−ン側からリッチ側へ
    の変化の一方が生じたと判別されたとき前記排気濃度検
    出器雫変動周期の所定数倍に等しい周期で前記所定の補
    正値に代えて該補正値と異なる第2の所定の補正値を適
    用して前記フィードバック制御信号の値を補正するよう
    にしたことを特徴とする内燃、エンジンの空燃比フィー
    ドバック制御方法。 。 2、前記変動周期の所定数倍に等しい周期はエンジン運
    転状態に応じた値に設定される特許請求の範囲第1項記
    載の内燃エンピンの空燃比フィードバック制御方法。 3、 前記エンジン運転状態はエンジン運転状態ンづい
    て判別される特許請求の範囲第2項、、記載の内燃エン
    ジンの空燃比フィー1バツク制御方法。 4、前記排気濃度検出−の出力の変動周期の所定数倍よ
    り該変動周期だ、(を短り、)竺と前記変動周期の該所
    定数倍に等しい値との中間の値に所定期間を設定し、前
    記第2の所、定の補正値を適用したときから前記所定期
    間が経過すやまでの間、前記第2の所定の補正値の次回
    の適用を禁止する特許請求の範囲第1項乃至第3項のい
    ずれかに記載の内燃エンジンの空燃比フィードバック制
    御方法。
JP58243491A 1983-12-23 1983-12-23 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法 Granted JPS60135637A (ja)

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