JPS61116044A - 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法における排気ガス濃度センサ系の異常検出方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法における排気ガス濃度センサ系の異常検出方法

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JPS61116044A
JPS61116044A JP23658784A JP23658784A JPS61116044A JP S61116044 A JPS61116044 A JP S61116044A JP 23658784 A JP23658784 A JP 23658784A JP 23658784 A JP23658784 A JP 23658784A JP S61116044 A JPS61116044 A JP S61116044A
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JP
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exhaust gas
fuel ratio
air
sensor
gas concentration
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Akimasa Yasuoka
安岡 章雅
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は内燃エンジン、特に多気筒エンジンの空燃比フ
ィードバック制御方法における排気ガス濃度センサを含
む排気ガス濃度センサ系の異常を検出する方法に関する
(従来技術及びその問題点) 一般に、内燃エンジンに供給される混合気の空燃比が所
望の値を中心としたある範囲内となるように制御するた
めに、排気ガスに含まれている特定の成分濃度、例えば
酸素濃度を検出し、該検出した酸素濃度に応じて空燃比
補正係数値Ko、を設定し、この補正係数値KO□を用
いて空燃比を補正している。エンジンの排気ガスから酸
素濃度を検出するための酸素(02)センサは、例えば
ジルコニア固体電解質(Z r O2)を備えた形式の
もので、その起電力がエンジンの理論空燃比の前後にお
いて急激に変化する特性を有し、このような酸素濃度を
検出する02センサの断線や劣化が空燃比制御に与える
影響は大きい。このため、02センサ等の排気ガス濃度
センサを含む排気ガス濃度センサ系の異常の有無を常時
監視して正常なセンサ信号によって空燃比制御系を正常
に機能させる必要がある。
第1図は排気ガス濃度センサとして02センサを用いた
排気ガス濃度センサ系に対する従来の異常検出方法を説
明する空燃比補正係数値KO□の時間変化を示したもの
である。
補正係数値Ko2の値は02センサの出力信号値が基準
値に関して反転する毎にKo、値に所定値を加算又は減
算しく比例項制御)、その後再び02センサの出力信号
が反転する迄所定の微少値を加算又は減算して(積分項
制御)設定される。
従来の異常検出方法として例えば第1図に示すように、
補正係数値KO□がステップ状に変化する時刻から次に
ステップ状に変化する時刻までの時間間隔、即ちリッチ
側からリーン側へ又はその逆の反転時間間隔(第1図の
T、、 T2・・・T、)を計測し、該計測した時間間
隔が予め設定した時間Tps以上となったとき(例えば
時刻t、以降の時間経過T、がT s > T p s
になったとき)排気ガス濃度センサ系に異常があると判
断し、異常が検出された時点(1,)で補正係数値Ko
、を所定値にセットして排気ガス濃度センサ系の異常時
の故障補償動作を行うようにしたものが特開昭58−2
22939号により知られている。
又、従来の別の異常検出方法として補正係数値Ko、が
エンジンの正常作動時にとり得るKO2値の上、下限値
(Ko2h、Ko□込)により定まる正常値範囲を外れ
たとき(第1図のtx’及びt、′時点)、該正常値範
囲を外れた時点からの経過時間を計測して、該計測した
経過時間が所定時間TF s ’ を超えたとき、排気
ガス濃度センサ系が異常であると判定するようにしたも
のが特開昭59−3137号により知られている。しか
し、これらの従来の異常検出方法によると、Q2センサ
の断線等、その出力信号に明確な変化が現れる異常は比
較的早期に検出できるが、02センサの出力特性が徐々
に劣化するような異常は早期に検出できない。この点を
より具体的に説明すると、第1図の期間已に示される補
正係数値Ko、の値は同図の期間Aに示される補正係数
値Ko2の値が得られたエンジンの運転状態と同じ運転
状態から得られたものとすれば、期間Bに得られる補正
係数値Kozの平均値に、E、、は期間Aに得られる補
正係数値KO2の平均値KkIi:F1に比べ空燃比を
リッチにする側に変化している。この変化が排気ガス中
の02濃度を検出する02センサの特性劣化に起因する
ものとすれば、この変化はエンジンの排気ガス特性や燃
費に悪影響を及ぼす。斯かる02センサの特性劣化は早
期に検出することが望ましいが、上述の従来の異常検出
方法に依れば、02センサの出力信号値が正常値範囲を
逸脱するまで、又は02センサの出力信号値が基準値に
対して反転しなくなる期間が所定値以上になるまで検出
し得ない。
ところで従来、エンジンの気筒グループ毎に分割された
複数の排気通路に夫々排気ガス濃度センサを配設し、こ
れら排気ガス濃度センサの出力信号に応じて変化する空
燃比補正係数値に基づいて前記エンジンに供給する混合
気の空燃比を前記気筒グループ毎に独立してフィードバ
ック制御するようにした内燃エンジンの空燃比制御装置
は例えば特開昭58−101242号に開示の如く公知
であるが、このような制御装置に上述した従来の異常検
出方法を適用した場合、個々の排気ガス濃度センサの異
常についてはそれらの空燃比補正係数値が正常値範囲に
あるか否か、或は所定期間内に反転したか否かを判別す
ることにより検出できる。しかし、例えばエンジンの左
側バンクの気筒グループの排気通路に配設した排気ガス
濃度センサ側の空燃比補正係数値KO□(シ)の値が1
.3及び右側バンクの気筒グループの排気通路に配設し
た排気ガス濃度センサ側の空燃比補正係数値Koz(*
)の値が0.8のように、いずれも正常値範囲にありな
がらその差が大きくなった場合、即ち左側バンクの気筒
グループの空燃比制御系と右側バンクの気筒グループの
空燃比制御系の空燃比A/F値が大幅に相違した場合、
運転中の空燃比A/Fの変動が大きくなり、異常振動等
を発生して乗員に不快感を与え運転性が極端に悪化する
従って、このような状態になった場合は直ちに排気ガス
濃度センサ系が異常であると判別して、その故障補償対
策を施すことが必要となるが、前述の従来の異常検出方
法では、空燃比補正係数値が正常値範囲を外れない限り
或は所定期間内に反転しない限り異常とは判別されない
から上述のような場合に対処できないという問題があっ
た。
(発明の目的) 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、各気筒グル
ープの空燃比制御系の空燃比値が大幅に相違した場合の
運転性の悪化を未然に防止できるようにした内燃エンジ
ンの空燃比フィードバック制御方法における排気ガス濃
度センサ系の異常検出方法を提供することを目的とする
(問題点を解決するための手段) 上述した従来の問題点を解決するため本発明においては
、内燃エンジンの気筒グループ毎に分割された複数の排
気通路に夫々排気ガス濃度センサを配設し、これら排気
ガス濃度センサの出力信号に応じて変化する空燃比補正
係数値に基づいて前記エンジンに供給する混合気の空燃
比を前記気筒グループ毎に独立してフィードバック制御
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、前記各排気ガス濃度センサに対応する前記空燃比
補正係数値間の相関関係を基に前記排気ガス濃度センサ
を含む排気ガス濃度センサ系の異常を検出するようにし
たものである。
(発明の実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第2図は本発明の異常検出方法が適用される内燃エンジ
ンの空燃比制御装置の全体構成を示すブロック図で、同
図中1はV型6気筒の内燃エンジンで車両(図示省略)
のエンジンルームに、そのクランク軸(図示省略)の軸
線が車軸(図示省略)の軸線に平行となる所謂横置きに
してマウントされている。前記エンジン1の一側バンク
IAにある第1、第2及び第3気筒21,2□及び2.
が第1気筒グループで、他側バンクIBにある第4、第
5及び第6気筒24.2.及び26が第2気筒グループ
であり、前記第1気筒グループの排気通路3Aと第2気
筒グループの排気通路3Bとが互いに独立して分割形成
されている。これに対して吸気通路4は前記両気筒グル
ープについて共通となっており、該吸気通路4の途中に
はスロットル弁5が介装されている。該スロットル弁5
にはその弁開度θT)(を検出して電気的信号を出力す
るスロットル弁開度センサ(以下θTHセンサという)
6が接続されており、該θTHセンサ6から出力される
弁開度検出信号は以下で説明するように空燃比制御に必
要なデータの演算処理及び排気ガス濃度センサ系の異常
検出処理を夫々実行する電子コントロールユニット(以
下ECUという)7に入力される。
前記第1〜第6気筒2□〜26の各吸入ボートには燃料
噴射弁8が夫々設けられており、これら燃料噴射弁8の
制御系統は第1気筒グループ(第1〜第3気筒21〜2
3)と第2気筒グループ(第4〜第6気筒24〜2.、
)とに独立分離されている。
前記各燃料噴射弁8は燃料噴射ポンプ(図示省略)に接
続されると共に、前記ECU7に電気的に接続され該E
CU7から供給される駆動信号によって開閉作動される
前記スロットル弁5より下流側の吸気通路4には接続管
9を介して該吸気通路4内の絶対圧PBAを検出する絶
対圧センサ(以下PBAセンサという)10が接続され
ており、該PBAセンサから出力される電気的検出信号
は前記ECU7に入力される。前記接続管9より下流側
の吸気通路4には吸気温度TAを検出する吸気温センサ
(以下TAセンサという)11が設けられ、該TAセン
サ11から出力される電気的検出信号は前記ECU7に
入力される。
前記エンジン1の気筒周囲の冷却水ジャケット部周壁に
は1例えばサーミスタからなり、冷却水の温度Twを検
出するエンジン水温センサ(以下Twセンサという)1
2が設けられており、該Twセンサ12から出力される
電気的検出信号はECU7に入力される。前記エンジン
1のカム軸又はクランク軸(いずれも図示省略)の周囲
にはエンジン回転数Neを検出して電気的信号を出力す
るエンジン回転数センサ(以下Neセンサという)13
及び気筒判別センサ(以下CYLセンサという)14が
夫々取り付けられている。前記Neセンサ13は所定ク
ランク角度位置でクランク軸の120度回転毎に1パル
スの信号を出力し、該パルス信号はエンジン回転数信号
及び上死点(TDC)信号として前記ECU7に入力さ
れる。前記CYLセンサ14は特定の気筒を判別する信
号を該特定気筒の所定クランク角度位置毎に1パルスの
信号を出力し、該パルス信号は前v!、ECU7に入力
される。
前記第1気筒グループの排気通路3Aの下流側端と第2
気筒グループの排気通路3Bの下流側端は互いに合流し
ており、該合流部分には触媒コンバータ装置である三元
触媒15が介装され、これにより排気ガス中のHC,G
o、NOx成分の浄化作用が行われる。該三元触媒15
より上流側の前記排気通路3A及び3Bには排気ガス中
の酸素(02)の濃度を検出して電気的信号を出力する
酸素センサ(以下0□センサという)16が夫々設けら
れており、これら02センサ16から出力される酸素濃
度検出信号は前記ECU7に入力される。
ECU7は、前記各種のセンサ、即ちθTHセン’f6
.PeAfン4+1o、TAtンf11、Twセンサ1
2、Neセンサ13、CYLセンサ14.02センサ1
6、スタータスイッチ17及び例えば大気圧センサ等の
他のエンジン運転パラメータセンサ18からの入力信号
の波形を整形し、或は入力信号の電圧レベルを所定レベ
ルに修正した後、修正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7aと、中央演算
処理回路(以下CPUという)7bと、演算結果等を記
憶する記憶手段7Cと、前記燃料噴射弁8に駆動信号を
供給する出力回路7d等から構成されている。
前記ECU7は上述の各種信号を入力して、前記第1気
筒グループである第1.〜第3気筒2□〜23の燃料噴
射弁8の燃料噴射時間TOUT(L)及び第2気筒グル
ープである第4〜第6気筒24〜26の燃料噴射弁8の
燃料噴射時間TOUT(え)を夫々次式により演算する
Tour(J=TiXKoz(L)XK、、+Kz・=
 (1)ToUT(2)=TiXKo□□H)XK□+
に2・= (2)ここで、Tiは燃料噴射弁8の基準噴
射時間であり、Neセンサ13からのエンジン回転数検
出信号とPBAセンサ10からの絶対圧検出信号とに応
じて演算される。又、K O2(L)は第1気筒グルー
プ(第1〜第3気筒21〜2.)側の空燃比補正係数値
、KO□(に)は第2気筒グループ(第4〜第6気筒2
4〜2G)側の空燃比補正係数値であり、これらの空燃
比補正係数値KQ2(L)及びKO□(R)は、燃料供
給量、即ち空燃比のフィードバック制御時においては各
気筒グループに対応する02センサ16の検出信号によ
り示される酸素濃度に夫々応じて後述する第3図に示す
手順により設定されるもので、オープンループ制御時に
おいてはフィードバック制御時において設定された空燃
比補正係数値KO2(L)l K Oz(*)の平均値
K REF (L) 。
K大pp(*)に夫々設定される。更にに工及びに2は
前述の各種センサ、即ちθTHセンサ6、PBAセンサ
10.TAセンサ11、Twセンサ12、Neセンサ1
3、CYLセンサ14.0□センサ16及びその他のエ
ンジン運転パラメータセンサ18からの信号に応じて演
算される補正係数又は補正変数であってエンジン運転状
態に応じ、始動特性、排気ガス特性、燃費特性、エンジ
ン加速特性等の諸特性が最適なものとなるように所定の
演算式に基づいて演算される。
前記ECU7は前述の式(1)及び(2)により夫々求
めた燃料噴射時間TOLJT(L)及びTOUT(尺)
に基づく駆動制御信号を夫々に対応する気筒グル−プの
燃料噴射弁8に供給し、その量弁時間を制御する。
第3図は空燃比補正係数値K 02(L)、 K o−
6)を求める手順を示すフローチャートである。尚、こ
の手順はCPU7bにより前記TDC信号の発生毎に実
行されるものである。まず、ステップ1においてo2セ
ンサ16の活性化が完了したか否かを判別しその結果が
否定(No)の場合、即ちo2センサ16の活性化が完
了していない時にはステップ9に進み、燃料供給量(空
燃比)のオープンループ制御を行うが、このとき補正係
数値KO2(L)及びKOz(Jは平均値KREF (
L) * KN):F C1e)に夫々設定される。
これらの平均値K l!ip (L) + K大iF(
に)を用いることにより、オープンループ制御時におけ
る空燃比をエンジンの対応する特定運転状態に適合した
所定の空燃比により一層近い値に制御し、エンジン運転
状態の各種検出器、燃料噴射装置の駆動制御系等の製造
上のばらつきや経年変化を補償して所要のエンジン作動
の安定性や運転性能を得ることができる。尚、前記平均
値K IIEF (L) + K IIEF (艮)は
当該オープンループ制御直前のフィードバック制御時に
TDC信号発生毎に設定される補正係数値K o z 
(L) r K o□(罠)に基づいて算出されるが。
第3図のステップ1のようにエンジンの始動時に行われ
るオープンループ制御においては、前回のエンジン停止
直前のフィードバック制御時に得られて不揮発性メモリ
に記憶した平均値を初期値として用いる。
前述のステップ1の判別結果が肯定(Yes)の場合、
即ち02センサ16の活性化が完了したときにはステッ
プ2に進みエンジン水温Twが所定の温度Two2(例
えば70℃)よりも低いか否かを判別する。
ステップ2での判別結果が背定(Yes)の場合、即ち
エンジン水温Twが所定温度Two□より低く、従って
暖機完了前であるときには、前記ステップ9に進む一方
、否定(No)のときにはステップ3に進み、エンジン
が低回転オープンループ制御領域にあるか否かを判別す
る。該判別結果が肯定(Yes)の場合、即ちエンジン
回転数Neが所定の回転数NLOP (例えば600r
pm)よりも低いときには、前記ステップ9に進むが、
否定(No)の場合はステップ4に進み、第1及び第2
気筒グループに対応する燃料噴射弁8の燃料噴射時間T
OIJT(L)及びTouT(*)が所定の燃料噴射時
間TWOT(例えば14.0m5)よりも長いか否かを
判別する。
この判別はエンジンが高負荷運転領域にあるか否かを判
別するものであり、このステップ4の判別結果が肯定(
Yes)の場合、即ちTOUT(L)及びToUT(罠
)がTWOTより長いときには前記ステップ9に進み、
否定(NO)の場合はステップ5に進みエンジンが高回
転オープンループ領域にあるか否かを判別する。
このステップ5での判別はエンジン回転数Neが所定回
転数NHOP(例えば3000ppm)より大きいか否
かによって行われ、その判別結果が肯定(Yes)の場
合、即ちエンジン回転数Neが所定の回転数NHOFよ
り大きいときには前記ステップ9に進み、否定(No)
のときにはステップ6に進んで前記補正係数に□の一部
を成す混合気リーン化補正係数KLSが1よりも小さい
か否か、即ちエンジンの運転状態が吸気管内絶対圧Pe
Aとエンジン回転数Neとにより決定される混合気リー
ン化領域(KL、S<1)にあるか否かを判別する。
このステップ6の判別結果が肯定(Yes)の場合、即
ちエンジンの運転状態が混合気リーン化領域にあるとき
には前記ステップ9に進み、否定(NO)のときにはス
テップ7に進んで、エンジンがツユ一二ルカットすべき
運転領域にあるか否かを判別する。該ステップ7の判別
は1例えば、エンジン回転数Neが所定回転数Npc(
例えば2000rpm)未満の場合にはスロットル弁開
度θTHが実質的に全開位置にあるか否かにより、所定
回転数Npc以上の場合には吸気管内絶対圧PBAがエ
ンジン回転数の増加に伴ってより高い値に設定される所
定値PBAFcjより小さいか否かによって行われる。
このステップ7の判別結果が肯定(Yes)の場合、即
ちエンジンがフューエルカットすべき運転領域にあると
きには前記ステップ9に進み、否定(NO)のときには
ステップ8に進んでエンジンがフィードバック制御運転
状態にあると判別し、当該フィードバックループにおけ
る補正係数値KO□(L) 、 K o 2(st)及
びこの補正係数値KO,(L) 、 Koz (大)に
基づく平均値K 旺yr (L)及びKえ、:F(りを
算出する。
第4図は本発明の異常検出方法による上述のようにして
求められた補正係数値KO,(L) + KOx (+
e)の異常検出手順を示すフローチャートである。尚、
この手順は上述した第3図のステップ8の実行時、割込
ルーチンとしてCPU7bにより前記TDC信号の発生
毎に実行されるものである。まずステップ1にて第1及
び第2気筒グループの補正係数値KO2(c、) + 
Kot (糞)間の差ΔKO□を算出し、次にステップ
2で前記差ΔKo、が所定値より大きいか否かを判別し
、その結果が否定(No)、即ち差ΔKo2が所定値(
例えば0.4)より小さい時(第5図中ta、ta’ 
v tbr tb’ + tartc’の時点)には以
降のステップ3〜5を実行することなく本プログラムの
実行を終了する。
一方、前記ステップ2の判別結果が肯定(Yes)の場
合(第5図中t工、t1′の時点)はステップ3に進み
、差ΔKO□が所定値より大きい状態を所定時間(例え
ば1分間)継続したか否かを判別し、その結果が否定(
No)、即ち差Δに02が該所定時間内に前記所定値以
下に戻った場合(第5図中tit t2′l ta+ 
fps’の時点でその時の時間はT工、T2)は、以降
のステップ4及び5を実行することなく本プログラムの
実行を終了する。
又、前記ステップ3の判別結果が肯定(Yes)の場合
(第5図中t、、 t、’からt4t t4’ を経て
fast fts までの時点でその時の時間はT、)
はステップ4に進んで表示機構を駆動させて、0□セン
サ16を含む排気ガス濃度センサ系が故障である行表示
すると共に、ステップ5に進んで補正係数値K o2(
t、)、 K oz(lりとして前回ループ制御時に設
定された平均値にえEF(L、)? KREF(R)を
用いることによりオープンループ空燃比制御を行いエン
ジンの運転を継続して、本プログラムの実行を終了する
ものである。
尚、本発明において排気ガス濃度センサ系とは。
排気ガス感度センサは勿論、該センサからの信号が関与
して制御される部品、例えば燃料噴射弁或は弁駆動系等
を含むものである。
又1本発明はV型6気筒の内燃エンジンのみに限られる
ものではなく6気筒以上でも適用し得るものであり、そ
の形式もv型のみならず水平対向型でも実施可能である
(発明の効果) 以上詳述した如く本発明の内燃エンジンの空燃比フィー
ドバック制御方法における排気ガス濃度センサ系の異常
検出方法によれば、内燃エンジンの気筒グループ毎に分
割された複数の排気通路に夫々配設した排気ガス濃度セ
ンサに対応する空燃比補正係数値間の相関関係、例えば
両者間の差を元に前記排気濃度センサを含む排気ガス濃
度センサ系の異常を検出するようにしたから、各気筒グ
ループの空燃比制御系の空燃比値が大幅に相違した場合
の運転性の悪化を未然に防止できる等の効果を奏し得る
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の排気ガス濃度センサ系の異常検出方法を
説明するために空燃比補正係数値Ko2の時間変化を示
すグラフ、第2図は本発明による排気ガス濃度センサ系
の異常検出方法が適用される内燃エンジンの空燃比制御
装置の全体構成を示すブロック図、第3図は燃料供給制
御@置における空燃比補正係数値の算出手順を示すフロ
ーチャート、第4図は本発明方法の排気ガス濃度センサ
系の異常検出手順を示すフローチャート、第5図は本発
明方法により異常が検出される空燃比補正係数値KO□
(t、)yKo□(え)の時間変化を示すグラフである
。 1・・・内燃エンジン、21〜2G・・・気筒、3A、
3B・・・排気通路、16・・・o2センサ(排気ガス
濃度センサ)。 債3図 濃4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃エンジンの気筒グループ毎に分割された複数の
    排気通路に夫々排気ガス濃度センサを配設し、これら排
    気ガス濃度センサの出力信号に応じて変化する空燃比補
    正係数値に基づいて前記エンジンに供給する混合気の空
    燃比を前記気筒グループ毎に独立してフィードバック制
    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、前記各排気ガス濃度センサに対応する前記空燃
    比補正係数値間の相関関係を基に前記排気ガス濃度セン
    サを含む排気ガス濃度センサ系の異常を検出することを
    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
    法における排気ガス濃度センサ系の異常検出方法。 2、前記相関関係は、前記両空燃比補正係数値間の差で
    あり、該差が予め設定した所定値を外れた状態を所定機
    関継続した時前記排気ガス濃度センサを含む排気ガス濃
    度センサ系が異常であると判定することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の内燃エンジンの空燃比フィー
    ドバック制御方法における排気ガス濃度センサ系の異常
    検出方法。
JP23658784A 1984-11-12 1984-11-12 内燃エンジンの空燃比フイ−ドバツク制御方法における排気ガス濃度センサ系の異常検出方法 Pending JPS61116044A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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