JPS63124847A - 内燃エンジンの排気ガス濃度検出系の異常検出方法 - Google Patents

内燃エンジンの排気ガス濃度検出系の異常検出方法

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JPS63124847A
JPS63124847A JP27159386A JP27159386A JPS63124847A JP S63124847 A JPS63124847 A JP S63124847A JP 27159386 A JP27159386 A JP 27159386A JP 27159386 A JP27159386 A JP 27159386A JP S63124847 A JPS63124847 A JP S63124847A
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五十嵐 久
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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】 (技術分野) 本発明は内燃エンジンの排気ガス濃度センサの出力信号
に応じて空燃比をフィードバック制御するようにした燃
料供給制御装置の排気ガス濃度センサを含む排気ガス濃
度検出系の異常検出方法に関し、特に空燃比を補正する
空燃比補正値からその検出系の異常を検出する異常検出
方法に関する。
(発明の技術的背景及びその問題点) 従来、内燃エンジンに供給する混合気の空燃比を補正す
るために排気ガス濃度センサの出力に基づいて設定され
る空燃比補正値から、該排気ガス濃度センサを含む排気
ガス濃度検出系の異常を検出する異常検出方法としては
種々の方法が提案されている6例えば特開昭59−31
37号は、空燃比補正値が排気ガス濃度センサ等の正常
作動時に取り得る範囲の上・下限値を外れてからの経過
時間を計測し、この経過時間が所定時間を超過したとき
に、排気ガス濃度センサ等が異常であるとする異常検出
方法を開示している。また、特開昭60−81541号
は、空燃比補正値が排気ガス濃度センサ等の正常作動時
に取り得る範囲よりも少し内側に上・下限値を設定し、
これらの上・下限値を外れてからの経過時間が所定時間
を超過したときに、排気ガス濃度センサ等が異常である
とする異常検出方法を開示している。
ところで、一般に内燃エンジンには燃料タンクからの燃
料蒸発ガスを吸着貯蔵し、この吸着燃料ガスを機関吸気
系に供給するキャニスタを備える燃料蒸発ガス処理装置
が設けられている。該燃料蒸発ガス処理装置は吸気管内
の負圧が所定値より大きくなったとき、当該装置のキャ
ニスタに蓄積された吸着燃料を吸気管内へ吸引させるよ
うにしている。かかる処理装置を備える内燃エンジンに
混合気の空燃比を補正するための排気ガス濃度センサに
基づく前記空燃比補正値を適用した場合、前記吸着燃料
ガスの吸引により、排気ガス濃度がリッチ化するので、
前記空燃比補正値は小さくなる。
ところが、前記キャニスタに蓄積された燃料蒸発ガスが
非常に多いときは、排気ガス濃度が非常にリッチ化し、
混合気の空燃比を補正する空燃比補正値が上述した下限
値を下回る時間が長くなることがある。従って、このと
き、排気ガス濃度センサを含む排気ガス濃度検出系が正
常であるにもかかわらず、異常であると判定してしまう
虞があった。
(発明の目的) 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、燃料蒸発
ガス処理装置を介して機関吸気系に供給される燃料蒸発
ガスの影響により排気ガス濃度センサの異常が誤って検
知されることを防止するようにした内燃エンジンの排気
ガス濃度検出系の異常検出方法を提供することを目的と
する。
(発明の構成) 上記目的を達成するために、本発明においては、燃料タ
ンクの燃料蒸発ガスを機関吸気系に供給する燃料蒸発ガ
ス処理装置を有する内燃エンジンの排気ガス濃度を検出
する排気ガス濃度センサの出力信号に応じて設定される
空燃比補正値に基づいて前記内燃エンジンに供給する燃
料量をフィードバック制御する内燃エンジンの排気ガス
濃度検出系の異常検出方法において、前記燃料蒸発ガス
の機関吸気系への供給を停止した状態で前記空燃比補正
値がエンジンの正常作動時にとり得る北限値及び下限値
により定められた範囲外にある状態を所定期間に亘って
継続させたとき、前記排気ガス濃度センサを含む排気ガ
ス濃度検出系が異常であると判定することを特徴とする
内燃エンジンの排気ガス濃度検出系の異常検出方法が提
供される。
(発明の実施例) 以下1本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図は本発明の異常検出方法が適用される内燃エンジ
ンの燃料供給制御装置の全体構成を示すブロック図であ
る。符号1は例えば4気筒の内燃エンジンを示し、エン
ジン1には吸気管2が接続され、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にはそ
の弁開度θTHを検出し、電気的な信号を出力するスロ
ットル弁開度(θTH)センサ4が接続されており、検
出された弁開度OT Hは以下で説明するように空燃比
等を算出する演算処理及び酸素濃度検出系の異常検出処
理を実行する電子コントロールユニット(以下rEcU
Jという)5に送られる。
エンジン1とスロットル弁3との間には燃料噴射弁6が
設けられている。燃料噴射弁6はエンジン1の各気筒毎
に設けられており、図示しない燃料ポンプに接続され、
ECU3から供給される駆動信号によって燃料を噴射す
る開弁時間を制御している。
一方、スロットル弁3の下流の吸気管2には、管7を介
して吸気管2内の絶対圧PFIAを検出する絶対圧(P
 BA)センサ8が接続されており、検出信号はECU
3に送られる。更に管7の下流の吸気管2上には吸気温
度TAを検出する吸気温(TA)センサ9が取り付けら
れ、その検出信号はE CU5に送られる。
冷却水が充満されているエンジン1の気筒周壁には、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(Tw)センサ10が設けられ、その検出
信号はEC:U5に送られる。
エンジン回転数(N o )センサ11及び気筒判別(
CYL)センサ12がエンジン1の図示していないカム
軸又はクランク軸周囲に取り付けられセンサ11はクラ
ンク軸の180°回転毎に1パルスにて出力し、センサ
12は気筒を判別する信号をクランクの所定角度位置で
1パルス出力し、これらのパルス信号はECU3に送ら
れる。
エンジン1の排気管13には三元触媒14が接続され、
排気ガス中のHC,Co、NOx成分の浄化作用を行う
。この三元触媒14の上流側には排気ガス濃度センサと
しての酸素(0□)センサ15が排気管13に装着され
、センサ15は排気中の酸素濃度を検出し、検出信号を
ECU3に供給している。
更に、ECU3には、他のエンジン運転パラメータセン
サ、例えば大気圧センサ16が接続され、センサ16は
検出信号をECU3に供給している。
ECU3は上述の各種信号を入力し、燃料噴射弁6の燃
料噴射時間TouTを次式により演算する。
Tout=TiXKo2XK、+に、−(1)ここで、
Tiは燃料噴射弁6の基準噴射時間であり、Neセンサ
11から検出されたエンジン回転数Neと絶対圧センサ
8からの絶対圧信号PBAとに応じて演算される。KO
□は空燃比補正係数であり、フィードバック制御時では
02センサ15の検出信号により示される酸素濃度に従
って設定されるもので、オープンループ制御時ではフィ
ードバック制御時に設定された係数値KO2の平均値に
罠EFに設定される。
K1及びに2は前述の各種センサ、即ちスロットル弁開
度センサ4、吸気管内絶対圧センサ8、吸気温センサ9
.エンジン水温センサ10、Neセンサ11、気筒判別
センサ12、o2センサ15及び大気圧センサ16から
のエンジンパラメータ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。
E CtJ 5は式(1)により求めた燃料噴射時間T
ouTに基づく駆動制御信号を燃料噴射弁6に供給し、
その量弁時間を制御する。
また、燃料タンク20からの燃料蒸発ガスを、機関吸気
系に供給するための燃料蒸発ガス処理装置は以下のよう
に構成されている。即ち、キャニスタ21、コントロー
ルバルブ22を備えたガス通路23は、燃料タンク20
と吸気通路2を結んでいる。キャニスタ21は蒸発ガス
を一旦カーボン粒に吸着させるが、吸入負圧に応動する
コントロールバルブ22の開度に基づき、吸着燃料は大
気導入口25からの外気と共に通路23を経て吸気通路
2内に吸引される。コントロールバルブ22は負圧通路
28を介して吸入負圧が負圧作動室29に導かれ、この
吸引負圧に応じてスプリング3゜の力に抗してダイヤフ
ラム弁31が作動する。
このようにして、燃料タンク20内の燃料蒸発ガスが、
通路23′からキャニスタ21に導かれてそのカーボン
粒に吸収耐着し、機関の吸入負圧に応じてコントロール
バルブ22が開くと、吸着燃料が大気と共に混合状態で
通路23から吸気通路2内に吸引供給されるようになっ
ている。
更に、前記負圧通路28の途中には、ソレノイドバルブ
32が設けられている。該ソレノイドバルブ32は通電
(ON)時に負圧通路28を閉じ、負圧作動室29をエ
アクリーナ33を介して大気と連通させる。このとき、
キャニスタ21の送出口21 aが閉じられるため、吸
着燃料の吸引供給が停止され、カーボン粒によるパージ
(浄化)がカットされる。ソレノイドバルブ32はEC
U3により後述する第3図のパージカットコントロール
プログラムに基づいて制御される。
第2図は第1図に示すECU3の内部構成を示すブロッ
ク図である。第2図のNeセンサ11からのエンジン回
転数信号は、波形整形回路501で波形整形された後、
上死点(T D C)信号として中央処理装置(以下、
CP Uという)503に供給されると共に、Meカウ
ンタ502にも供給される。Meカウンタ502は、T
DC信号の前回のパルスと今回のパルスのパルス発生時
間間隔を計数するもので、その結果の値Meはエンジン
回転数Neの逆数に比例しており、Maカウンタ502
はこの計数値Meをバス510を介してCPU503に
供給する。
第1図の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10.02センサ15等からの夫々
の出力信号はレベル修正回路504で所定の電圧レベル
に修正された後、マルチプレクサ505により順次A/
Dコンバータ506に供給される。A/Dコンバータ5
06は前述の各センサからの出力信号を逐次デジタル信
号に変換してこのデジタル信号をバス510を介してC
PU503に供給する。
CPU503は、更にバス510を介してり一ドオンリ
メモリ (以下、ROMという)507、ランダムアク
セスメモリ(以下、RAMという)508及び駆動回路
509に接続している。RAM508はCPU503に
より実行される、後述する02濃度検出系異常判別プロ
グラム等各種のプログラム、基準噴射時間Ti及び後述
する補正計数Ko、の異常判別値Kolps14. K
o2psL等の各種のデータ及びテーブルを記憶してい
る。RAM508はCP U303で実行される演算結
果、Meカウンタ502及びA/Dコンバータ506か
ら読み込んだデータ等を一時記憶するときに用いられる
駆動回路509は前記式(1)により算出された燃料噴
射時間TouTに応じた制御信号を受は取り、これによ
り示される時間だけ燃料噴射弁6を開弁させる駆動信号
を燃料噴射弁6に供給する。
また、該駆動回路509は第3図のパージカットコント
ロールプログラムに基づいてパージカットソレノイド3
2をONする駆動信号をパージカットソレノイド32に
供給する。
第3図はパージカットコントロールプログラムの処理手
順を示すフローチャートである。
まず、ステップ1では、エンジンが始動モードか否かを
判別し、その答が肯定(Yes)のときは、始動時のエ
ンジン運転状態の安定化のため、後述するステップ3の
判定で使用するパージカットタイマ(tpcタイマ)を
所定時間tpc(例えば10秒)にセットしくステップ
7)、パージカットソレノイド32をONL (ステッ
プ8)、キャニスタパージを中止して本プログラムを終
了する。
ステップ1の答が否定(NO)のときは、次のステップ
2でスロットル弁開度θTHが所定のアイドル開度θI
DLI−1以下か否かを判別する。この答が肯定(Ye
s)のときは、アイドル時のエンジン運転状態の安定化
のため、前記ステップ8を実行して本プログラムを終了
する。
ステップ2の答が否定(No)のときは1次のステップ
3で前記ステップ7でセットしたtPcタイマのタイマ
値tycが0になったか否かを判別する。この答が否定
(NO)のときは、エンジンの始動直後であるので、エ
ンジン運転状態の安定化のため、前記ステップ8を実行
して本プログラムを終了する。
ステップ3の答が肯定(Yes)のときは、次のステッ
プ4でエンジン水温Twが所定水温T却c(ヒステリシ
スを付ける場合は、例えば、75℃及び73℃)より高
いか否かを判別する。この答が否定(NO)のときは、
エンジンの暖機が不十分で運転状態が不安定になりやす
いので、前記ステップ8を実行して本プログラムを終了
する。
ステップ4の答が肯定(Yes)のときは、次のステッ
プ5で後述する第4図の02センサ15の故障診断プロ
グラムで設定される異常判別用のフラグNps、が1に
セットされているか否かを判別する。この答が肯定(Y
es)のときは、詳細については後述するが、02セン
サ15の故障検知中なので、キャニスタパージによる影
響を防ぐため、前記ステップ8を実行して本プログラム
を終了する。
ステップ5の答が否定(NO)のときは、パージカット
ソレノイド32を0FFL、(ステップ6)、キャニス
タパージを実行させるようにして本プログラムを終了す
る。
第4図は本発明の異常検出方法による異常検出プログラ
ムのフローチャートを示す。本プログラムはTDC信号
の発生毎に実行されるものである。
第4図において、ステップ1では異常判別用の第1及び
第2のフラッグNps、及びNFS、が共に値1にセッ
トされているか否かを判別し、その結果が否定(No)
のときはステップ2に進む。該ステップ2では当該処理
が02フイードバツクループ制御か否かを判別する。今
回ループが02フイードバツクループでないときにはK
o、値の異常判別を行うことなく、ステップ12に進み
後述するnTocvs1カウンタを初期値(例えば、2
000回)にリセットすると共に、異常判別用の第1の
フラグNp51を零にして(ステップ13)本プログラ
ムを終了する。今回ループが02フイードバツクループ
制御のときはステップ3においてエンジン1がアイドル
運転領域にあるか否かを判別する。その結果が肯定(Y
es)、即ちアイドル運転状態の場合は02センサ15
の温度が低くその活性化が十分でなく出力電圧が不安定
となり、実際にはリーンであってもリッチと判定し、補
正係数Ko、を小さい方向にシフトさせることによりK
o、値が1.0からシフトすることがあり、異常検出の
誤診を招くため、該異常検出を行なうことなくステップ
12及び13を実行して本プログラムを終了する。前記
ステップ3の判別結果が否定(NO)、即ちエンジン1
がアイドル運転領域にない場合は、ステップ4において
Ko2値が異常値を示すか否かを判別する。即ち、Ko
、値が所定上限判別値KozpsH(例えば1.4)よ
り大きいか否か、及び所定下限判別値KO2F8L(例
えば0.8)より小さいか否かを判別する。所定上限判
別値K o□p 9)4及び所定下限判別値KO,FS
LはKo、=1を中心にして02フイ一ドバツクループ
制御時のエンジンの通常運転で実現され得るKO□値の
上限値KO,LMT)4 (例えば1.6)及び下限値
Kozシhvt−(例えば0.6)により定められる範
囲内に設定された異常検出用の値である。
ステップ4の判別結果が否定(No)、即ちKoz値が
正常値範囲にあるとき、前記ステップ12及び13を実
行して本プログラムを終了する。一方、ステップ4にお
ける判別結果が肯定(Yes)の場合には前記71To
cpslカウンタをして1カウントだけダウンカウント
させ(ステップ5)、ステップ6に進み、Ko、値が異
常値を示してから所定回(例えば、2000回)のTD
C信号パルスが発生したか否かを判別する。もし、ステ
ップ6での判別結果が否定(NO)の場合には、KO□
値の異常は一時的なものとして、以降のステップ7〜1
1を実行することなく本プログラムを終Yする。−方、
ステップ6での判別結果が肯定(Yes)となったとき
即ち、KO□値の異常が所定のTDC信号パルス発生回
数に亘って継続した場合はステップ7に進む。
該ステップ7では異常判別用の第1のフラグNp51が
値1にセットされているか否か(Nps工=1)を判別
し、その結果が否定(NO)のときはステップ8に進み
、第1のフラグNp51を値1にセットし、更にステッ
プ9にて7’jTocpslカウンタを再スタートさせ
、ステップ10にてパージカットソレノイド32をON
L、てパージを中止してこの異常判別プログラムを終了
する。一方、ステップ7の判別結果が肯定(Yes)と
なったとき、即ち第1のフラグNps工が既に値1にセ
ットされているときはステップ11に進み、第2のフラ
グNp52を値1にセットしこの異常判別プログラムを
終了する。ステップ11における第2のフラグNp5z
のセットにより次回ループにおけるステップ1の判別結
果が肯定(Yes)となり、即ち、KO□値の異常が最
終的に判別され、ステップ14に進み、排気ガス濃度検
出系の故障補償動作を実行する。この様に、異常検出を
2回行い、2つのフラッグNp51及びNps、のいず
れもが値1にセットされたときに初めて排気ガス濃度検
出系が異常であると診断するので、ノイズ等により誤っ
ていずれか一方のフラグが値1にセットされても排気ガ
ス濃度検出系を異常であると誤診することがなく異常検
出をより確実に行なうことが出来る。
また、1回目の異常検出時にステップ10によりキャニ
スタ21のパージカットソレノイド32をONすること
により(第6図CQ’)のt工時点)、キャニスタ21
に蓄積された燃料蒸発ガスが非常に多いときに、該燃料
蒸発ガスを吸気管2に吸引して空燃比補正係数Ko、が
K Oz F SLMTL値を下回った場合は、燃料蒸
発ガスの吸引が行われなくなり、o2センサ15が正常
であれば、空燃比補正係数に02は正常値範囲内へ戻る
(第6図(b)のt1時点)。従って、ステップ4の判
別結果は否定(No)となり、第1のフラグNps工は
Oにされる(ステップ13)。この結果、o2センサ1
5が正常であり且つ燃料蒸発ガスの吸引供給により空燃
比補正係数KO2が異常値になったときは、1回目の異
常検知後も、再び1回目の異常検出を繰返すようにされ
(第6図(b)参照)、誤って02センサ15が異常で
あると検知することはない。
第5図は空燃比補正係数Ko、の値が前記通常運転で実
現され得る上限値KO,LMTH及び下限値Ko、し一
〒t、により定められる範囲外になった場合、該KO□
値を修正するプログラムのフローチャートである。
まず、ステップ1ではKO□値が前記所定値KO2LM
T)4より大きいか否かを判別し、その答が肯定(Ye
s)のときは、後述するKO□′値としてk < Ko
2H< KoxLMrHである所定値Ko、Hを設定し
くステップ5)、該KO2′値により前記式TouT値
を算出して(ステップ4)、本プログラムを終了する。
ステップ1の答が否定(NO)のときは、次のステップ
2でKO□値が前記所定値KozLM〒しより小さいか
否かを判別し、その答が肯定(Yes)のときは、Ko
2’値として1 >KozL>KozLMt*である所
定値KO2Lを設定しくステップ3)、前記ステップ4
を実行して本プログラムを終了する。
従って、第6図(a)に示すように前記式(1)中の全
補正係数に〒0〒AL= Ko2X K□は例えばKo
値が下限値K o2 LM7L以下になったときはKo
、’ XK1により算出されるので、 Ko□XK1で
算出したときより若干大きくなる。この結果7.02セ
ンサ15の異常によりKo、値が小さくなりすぎたとき
に、不適切なKo、値により混合気の空燃比がり−ン化
しすぎることが防止される。また、Ko、値が上限値x
’hLM〒Hを超えたときも同様な処理がされ、混合気
の空燃比がリッチ化しすぎることが防止される。一方、
KT OTAL= Koz ’ X K1により空燃比
が制御されている間も、Ko、値については0□センサ
15の出力信号に応じた比例積分制御が継続されている
。そして、前述したように2回の異常検出の後、最終的
にo2センサ15が異常とされたときは、故障補償動作
が実行される。
故障補償動作としては1例えば補正係数Ko、の値を1
.0又はK REF値に設定し、排気ガス濃度検出系に
異常が発生したことを示す制御信号をCPU503より
図示しない警報手段に出力し、これを点灯させるもので
あってもよい。そして、この故障補償動作は、−旦実行
されると、排気ガス濃度検出系の故障個所が修理され正
常状態に復帰するまで保持される。
(発明の効果) 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの排気ガス濃
度検出系の異常検出方法によれば、蒸発ガスの機関吸気
系への供給を停止した状態で空燃比補正値がエンジンの
正常作動時にとり得る上限値及び下限値により定められ
た範囲外にある状態を所定期間に亘って継続させたとき
、排気ガス濃度センサを含む排気ガス濃度検出系が異常
であると判定するようにしたので、燃料蒸発ガス処理装
置を介して機関吸気系に供給される燃料蒸発ガスの影響
により排ガス濃度センサの異常が誤って検知されること
を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による酸素濃度検出系の異常検出方法が
実施される内燃エンジンの燃料供給制御装置の全体構成
図を示すブロック図、第2図は第1図に示す電子コント
ロールユニット(ECU)の構成を示すブロック図、第
3図は第1図に示すパージカットソレノイドバルブの制
御手順を示すフローチャート、第4図は本発明の酸素濃
度検出系の異常検出手順を示すフローチャート、第5図
はKo2値が異常値となったときに行う修正の手順を示
すフローチャート、第6図は本発明により異常が検出さ
れる空燃比補正係数値Ko、の時間変化を示すグラフで
ある。 1・・・内燃エンジン、2・・・吸気管、5・・・電子
コントロールユニット(ECU)、6・・・燃料噴射弁
、11・・・エンジン回転数センサ、12・・・気筒判
別センサ、13・・・排気管、15・・・酸素(02)
センサ、20・・・燃料タンク、21・・・キャニスタ
、32・・・パージカットソレノイドバルブ、503・
・・CPU、507・・・ROM、508・・・RAM
、509・・・駆動回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、燃料タンクの燃料蒸発ガスを機関吸気系に供給する
    燃料蒸発ガス処理装置を有する内燃エンジンの排気ガス
    濃度を検出する排気ガス濃度センサの出力信号に応じて
    設定される空燃比補正値に基づいて前記内燃エンジンに
    供給する燃料量をフィードバック制御する内燃エンジン
    の排気ガス濃度検出系の異常検出方法において、前記燃
    料蒸発ガスの機関吸気系への供給を停止した状態で前記
    空燃比補正値がエンジンの正常作動時にとり得る上限値
    及び下限値により定められた範囲外にある状態を所定期
    間に亘って継続させたとき、前記排気ガス濃度センサを
    含む排気ガス濃度検出系が異常であると判定することを
    特徴とする内燃エンジンの排気ガス濃度検出系の異常検
    出方法。
JP27159386A 1986-11-14 1986-11-14 内燃エンジンの排気ガス濃度検出系の異常検出方法 Expired - Lifetime JPH0694828B2 (ja)

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JP27159386A JPH0694828B2 (ja) 1986-11-14 1986-11-14 内燃エンジンの排気ガス濃度検出系の異常検出方法

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JPH0694828B2 JPH0694828B2 (ja) 1994-11-24

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