JPH04347343A - 空燃比制御装置 - Google Patents

空燃比制御装置

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JPH04347343A
JPH04347343A JP11747391A JP11747391A JPH04347343A JP H04347343 A JPH04347343 A JP H04347343A JP 11747391 A JP11747391 A JP 11747391A JP 11747391 A JP11747391 A JP 11747391A JP H04347343 A JPH04347343 A JP H04347343A
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JP
Japan
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air
fuel ratio
control
fuel
engine
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JP11747391A
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Kenichi Harada
健一 原田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの空燃比制御装
置に関し、詳細にはV型エンジンのように独立した2系
統の排気通路を備えたエンジンの空燃比制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】2系統の排気通路を有するエンジンのそ
れぞれの排気通路にO2 センサ等を設置して、それぞ
れの排気系グループの気筒の空燃比をフィードバック制
御する空燃比制御装置が公知である。例えば、この種の
空燃比制御装置の例としては特開昭56−129730
号公報に記載されたものがある。同公報の空燃比制御装
置はV型エンジンのそれぞれのバンク毎に排気管を設け
、これらの排気管それぞれに排気中の酸素濃度を検出す
るO2 センサを設けてそれぞれのバンク毎に空燃比制
御を行っている。
【0003】一般に、排気O2 センサの出力を基に空
燃比制御を行うと、燃焼室に供給される混合気空燃比の
変化がO2 センサ設置場所での排気のO2 濃度変化
として検出されるまでには多少の時間遅れが生じる。従
って実際の混合気空燃比は目標値(例えば理論空燃比)
を中心として過濃(リッチ)側と希薄(リーン)側とに
交互に変動することになる。このため、現実には上記時
間遅れを考慮して、変動幅と変動周期とを小さくして制
御応答性を高めるためO2 センサ出力がリッチ側から
リーン側、或いはリーン側からリッチ側に変化した場合
には燃料供給量を所定量だけステップ状に変化させて空
燃比を不連続的に変化させる制御が行われる。
【0004】図6は上記制御を行った場合の空燃比変化
を示しており、(a)は燃焼室に供給される混合気の空
燃比、(b)はO2 センサ出力(c)は排気のO2 
濃度から算出される空燃比の時間変化をそれぞれ示して
いる。図においてTd は混合気空燃比変化がO2 セ
ンサで検出されるまでの時間遅れ、λo は目標空燃比
、RSL及びRSRはそれぞれO2 センサ出力がリー
ンからリッチ及びリッチからリーンに変化した場合のス
テップ状の補正値(以下スキップ制御値という)を示し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが前述の特開昭
56−129730号公報のエンジンのように2つの気
筒グループをそれぞれの排気系のO2 センサ出力を基
に空燃比制御する場合、それぞれの気筒グループの空燃
比は独自に図6のような変化をすることになる。従って
通常の場合は図6(a)に示したようなスキップ制御(
RSL,RSR) の時期も両方の気筒グループで異な
っておりスキップ制御に伴うトルク変動も小さな値とな
っているが、運転中両気筒グループのスキップ制御が同
時又は短期間に近接して行われるような事態が生じると
急激なトルク変動が生じ、サージ等としてドライバに体
感される場合がある。
【0006】上記のように2つの気筒グループ毎に独立
して空燃比制御を行うエンジンでは通常時のスキップ制
御によるトルク変動が小さいため、両方の気筒グループ
で同時にスキップ制御を行った場合のトルク変動は非常
に大きく体感され、ドライバに与える不快感も大きくな
ってしまい、いわゆるドライバビリティが悪化する問題
が生じる。本発明は、上記問題を解決し、スキップ制御
による不快なトルク変動を抑制してドライバビリティの
悪化を生じない空燃比制御装置を提供することを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数気
筒を2つのグループに分割し、それぞれの気筒グループ
毎に独立した排気系を備えたエンジンの各々の排気系に
設けた空燃比検出手段の出力に基いて空燃比が所定値に
なるようにそれぞれの気筒グループの燃料供給量を独立
にフィードバック制御するとともに、空燃比がリーンか
らリッチに変化した場合には燃料供給量を所定量だけス
テップ状に減少させ、リッチからリーンに変化した場合
には燃料供給量を所定量だけステップ状に増加させる補
正を行う手段を備えた空燃比制御装置において、前記ス
テップ状の燃料供給量補正を所定期間内に前記2つの気
筒グループ間で連続して行うことを禁止する手段を備え
たことを特徴とする空燃比制御装置が提供される。
【0008】
【作用】禁止手段は、各気筒グループでの空燃比のスキ
ップ制御時期を常時監視しており、両方の気筒グループ
でのスキップ制御が同時又は所定時間内に連続して行わ
れるタイミングの場合には、一方のスキップ制御を禁止
して所定時間内にスキップ制御が連続しないようにする
。禁止したスキップ制御は所定時間経過後に行うように
してスキップ制御実行期間を分散させるようにすること
によりトルク変動が小さくなり、ドライバビリティに悪
影響を生じない。
【0009】
【実施例】図1は本発明の空燃比制御装置の実施例構成
を示す略示図である。図において1はエンジンであり、
本実施例ではV型6気筒のエンジンを使用している。エ
ンジン1の気筒は右バンク1aと左バンク1bとに3気
筒ずつ配置され、それぞれのバンク1a,1bは排気管
6,7を有している。排気管6,7は下流側で1つに合
流しており、この合流部下流側には排気浄化用の三元触
媒を用いた触媒コンバータ15が設けられている。
【0010】また、両方のバンク1a,1bの気筒はそ
れぞれ吸気枝管2a,2bを介して共通のインテークマ
ニホルド2に接続されている。本実施例ではインテーク
マニホルド2の上流側の吸気管5にはスロットル弁3と
スロットル弁開度を検出するスロットルセンサ3a及び
エンジン吸入空気量を検出するエアフローメータ4が設
けられている。また、吸気枝管2a,2bの各気筒入口
部分には燃料噴射弁12,13が設けられている。
【0011】図に8,9で示したのは排気管6,7にそ
れぞれ設けられたO2 センサである。本実施例ではO
2 センサとしてジルコニア焼結体から成る素子を用い
たものが使用されており、排気ガスの酸素濃度に応じた
電圧を発生するようになっている。本実施例においては
混合気が理論空燃比にある場合のO2 センサ出力電圧
VO を基準電圧として混合気がリッチ側の場合にはO
2 センサ出力が基準電圧VO より高く、リーン側の
場合にはVO より低くなることから混合気がリッチか
リーンかを検出している。
【0012】また、エンジン本体には冷却水温度に応じ
た電圧信号を出力する冷却水温度センサ10が、図示し
ないディストリビュータにはエンジンクランク軸の回転
速度信号(NEパルス信号)及び基準位置信号を出力す
るNEセンサ11がそれぞれ設けられている。図に14
で示すのは、エンジン1の制御を行う電子制御装置(E
CU) である。ECU14は公知の形式のディジタル
コンピュータから成り中央演算装置(CPU) 、リー
ドオンリメモリ(ROM) 、ランダムアクセスメモリ
(RAM) 、入出力ポートを双方向性バスで接続した
構成となっている。
【0013】ECU14は本発明の空燃比制御を行って
おり、この目的のため前述の各センサからの信号を入力
して演算を行い燃料噴射弁12,13の燃料噴射量を制
御している。図2から図4はECU14による空燃比制
御動作の第一の実施例を示すフローチャートである。本
ルーチンはNEセンサ11からのNEパルス信号により
クランク軸 120度回転毎に燃料噴射実行に先立って
行われる。
【0014】図2は空燃比制御開始のための準備段階を
示す。ステップ 101から 103では、これから空
燃比制御を行う気筒グループの決定が行われる。この決
定はフラグmの値を1か2のどちらかにセットすること
により行う。本実施例ではm=1の場合はエンジン右バ
ンクの気筒グループ、m=2の場合はエンジン左バンク
の気筒グループを表しており、mの値はルーチン実行毎
に交互に1と2とが入れ替わるようにされ、右バンクの
制御と左バンクの制御が交互に行われる(ステップ 1
01〜103)。
【0015】次いでステップ 104では制御用パラメ
ータとしてエンジン回転数N、負荷パラメータQ/N、
冷却水温度THWの他、フラグmの値に対応したバンク
の現在のO2 センサ8又は9の出力VOXm及び前回
ルーチン実行時のO2 センサ出力VOXOLDm の
読み込みが行われる。 ここで、エンジン回転数NはNEセンサ11からのNE
パルス信号のカウントにより、又、Q/Nはエアフロー
メータ4の出力から求めた吸入空気量Qをエンジン回転
数Nで割ったエンジン1回転当りの吸気量として00予
め一定時間毎(又は一定クランク角毎)に求められ、E
CU14のRAMに記憶されているものを用いる。
【0016】次いでステップ 105では空燃比のフィ
ードバック制御(F/B制御)を行う条件が成立してい
るか否かを判断する。空燃比フィードバック制御は例え
ばエンジン始動時や冷間時(THW<50℃)で燃料増
量中の場合やエンジンブレーキ時のフュエルカット中、
O2 センサが活性温度に達していない場合等は行わな
いため、これらの条件のいずれかが成立した場合(フィ
ードバック制御を行わない場合)はステップ 106に
進みフィードバック補正係数FAFmを1.0にセット
し、図3ステップ 120に進み後述のようにFAFm
の値を用いて燃料噴射量(噴射時間)TAUmを計算し
てルーチンを終わる。
【0017】ステップ 105でフィードバック条件が
成立している場合には、図3ステップ 107以下の空
燃比フィードバック制御を行う。すなわち、ステップ 
107では今回読み込んだO2 センサの出力VOXm
が基準電圧VO (本実施例ではVO =0.45V)
より高いか否かを判定する。 VOXm≧0.45V、すなわち空燃比がリッチ側であ
った場合はステップ 108で前回のO2 センサ出力
VOXOLDm から前回実行時の空燃比がリッチ側で
あったか否かを判定する。
【0018】VOXOLDm ≧0.45Vすなわち前
回もリッチであった場合はステップ 110に進み前回
実行時のフィードバック補正係数FAFm−1から積分
定数KILを減じたものを今回のフィードバック補正係
数FAFmとしてセットする。次いでステップ 118
で次回のルーチン実行に備えてVOXOLDm の値を
更新してECU14のRAMに記憶した後ステップ 1
20で燃料噴射時間TAUmを計算する。燃料噴射時間
TAUmは燃料噴射弁12,13を開弁保持する時間で
あり、燃料噴射量と比例した値になる。ステップ 12
0に示すようにTAUmは基本噴射時間Tp に補正係
数FAFmi,FGmiの総和から1.0を減じた値を
乗じた時間として求められる。
【0019】基本噴射時間Tp はエンジン負荷Q/N
と回転数Nとから別途決定される時間であり、FGmi
はエンジンの運転条件やエンジンの経年変化、燃料噴射
弁や各部品の製作公差によるばらつき等を補正するため
の係数で、別途図示しないルーチンにより決定されるが
本発明とは直接関係しないので説明は省略する。ステッ
プ 105でフィードバック条件が成立しない場合はス
テップ 106でFAFmi が1.0にセットされて
いるためTAUmはTp とFGmiのみによって決定
される。
【0020】ステップ 108で前回の空燃比がリーン
側(VOXOLDm<0.45V)であった場合は空燃
比がリーンからリッチに変化した直後のルーチン実行で
あるため、前述のスキップ制御を行う必要がある。そこ
でステップ 112に進み、フラグXRSの値によりス
キップ可否を判定する。XRS≠1の場合はスキップ制
御を行ってもトルク変動が過大にならないためステップ
 114で前回のFAFm値からスキップ値RSLを減
じたものを今回のFAFmとして設定し、ステップ 1
14でXRSを1にセットしてステップ 117でVO
XOLDm を更新した後ステップ 120によりTA
Umを決定する。スキップ値RSLは積分定数KILよ
り大きいためステップ 114が実行されるとTAUm
はステップ状に減少し、空燃比が急激に変化する(図6
(a)参照)。
【0021】フラグXRSは空燃比のスキップ制御が行
われた直後か否かを示すフラグでありスキップ制御が行
われると1にセットされ(ステップ116)、その後所
定期間XRS=1に保持される。本実施例ではスキップ
制御を連続して行うことにより過大なトルク変動が生じ
ることを防止するため、スキップ制御が行われた直後で
ある場合、すなわちステップ 112でXRS=1であ
る場合にはスキップ制御を行わず前回と同じFAFmの
値を使用してステップ 120を実行する。この際VO
XOLDm の更新(ステップ117)は行わないため
、スキップ制御は次回以降のルーチン実行時にXRS≠
1になった場合に行われることになる。すなわち、今回
のスキップ制御は前回のスキップ制御実行時から所定期
間が経過するまで遅延されることになる。これによりス
キップ制御によるトルク変動が分散され、ドライバビリ
ティの悪化が生じない。
【0022】図4、図5はそれぞれフラグXRSをゼロ
リセットするためのルーチン、すなわちXRS=1の状
態を保持する期間を決定するルーチンである。図4のル
ーチンは燃料噴射実行ルーチンの一部として行われ、X
RSに1がセットされてからの燃料噴射回数CINJを
カウントし、本実施例では、CINJが6以上になった
とき、すなわちXRS=1になってからクランク軸が2
回転以上してからXRSをリセットするようにしている
。また図5はクランク軸の回転によらず一定時間経過後
にXRSをリセットするルーチンを示している。本実施
例では32ミリ秒毎にカウンタCXRSを進めるルーチ
ンを実行し、CXRS≧6すなわち32ミリ秒毎のルー
チンを6回繰り返した時点(192ミリ秒経過時)でX
RSをリセットするようにしている。
【0023】なお、通常の運転ではスキップ制御が行わ
れる間隔は2〜3Hz程度であり上述のXRSがリセッ
トされる時間(スキップが遅延される時間)より十分に
長い周期となっているためスキップを遅延させることに
よりエンジン制御上の問題が生じることはない。上述の
ように両気筒グループでのスキップを一定時間以上間隔
をあけて行うように制御することにより両気筒グループ
の空燃比は一定の位相差をもって変化するようになり、
スキップが重なることによる過大なトルク変動が防止さ
れる。
【0024】ところで、両気筒グループの空燃比の位相
を更にずらして両気筒グループの空燃比変化が逆位相に
なるようにして両気筒グループのトルク変動を相互に打
ち消し合うようにする制御が従来より知られている。例
えば特開昭60−190631号公報には、両気筒グル
ープの空燃比変化の位相を1/2周期だけ変えて、両気
筒グループで空燃比が理論空燃比を中心として対称の変
化をするように制御する方法が開示されている。同公報
の方法によれば両気筒グループで常に逆方向のスキップ
制御が同時に行われることになり両気筒グループのトル
ク変動は逆位相となって互いに打ち消し合うため全体と
してトルク変動を低く押えることができる。
【0025】しかし、上記公報の装置では気筒グループ
毎に独立した空燃比フィードバック制御を行うことがで
きない点で問題がある。また、図1に示すように両気筒
グループの排気管を合流させ、その下流側に三元触媒コ
ンバータを設けた構成のエンジンで上記特開昭60−1
90631号公報の空燃比制御を行うと問題が生じる場
合がある。すなわち、上記公報の空燃比制御を行った場
合、両気筒グループの空燃比変化が常に逆位相になるた
め排気管合流部下流側では両気筒グループの空燃比変化
が互いに打ち消し合って触媒入口では空燃比は略一定値
となってしまう。周知のように三元触媒ではCO,HC
,NOx の転換効率は排気の空燃比に極めて敏感に変
動し、上記三成分の転換効率が十分に発揮されるのは理
論空燃比を中心とした極めて狭い空燃比範囲に限定され
る。
【0026】ところが、現実にはこの狭い範囲に空燃比
を制御するのは困難であるため理論空燃比を中心として
図6のように空燃比を周期的に変動させることにより触
媒のO2 ストーレッジ効果を利用して排気浄化効率を
上げる操作が行われている。すなわち、触媒には反応に
使用されなかった余剰酸素を吸着する機能(O2 スト
ーレッジ機能)があることから、空燃比を周期的に変動
させることにより、リーン側に空燃比が変動した際の余
剰酸素を吸着して、リッチ側に空燃比が変動した際に反
応に使用することができ、全体として排気浄化効率を向
上させることができるのである。
【0027】しかし、特開昭60−190631号公報
のように空燃比が変動しない状態では、空燃比が常に理
論空燃比付近の狭い範囲に保持されていない限り良好な
排気浄化を得ることができなくなる。現実問題として、
O2センサ自体のばらつきや設置場所、或いは燃料噴射
弁の噴射量公差等の問題や運転状態の問題もあり排気を
精度良く理論空燃比に保持することは不可能に近く上記
公報の方法を用いた場合排気エミッションの悪化は避け
られない。これに対して本発明は図7に示すように両気
筒グループで空燃比変化が逆位相(図7(a),(b)
)に近くなった場合でもスキップ制御の最小間隔TIが
保持されているため合流後の排気の空燃比(図(c))
には一定の変動が確保され、上記のような問題を生じる
ことはない。
【0028】次に図8、図9に本発明の空燃比制御の第
二の実施例のフローチャートを示す。本実施例において
も図8、図9の制御ステップに先立って図2のステップ
が実行されるのは図3の実施例の場合と同様である。前
述の図3の実施例ではステップ 112又は 113で
スキップが禁止(XRS=1)されている場合はFAF
をホールドして前回の値を使用するようにしているが図
6(a)で示したようにO2 センサ出力が反転した時
点では空燃比は既に大幅に理論空燃比から偏移しており
、制御上からは一刻も早くFAFを補正することが好ま
しい。そこで本実施例では、この場合にスキップは行わ
ないもののXRSがリセットされるまでの間積分制御で
FAFを補正するようにしている(ステップ250 、
ステップ251)。 このように制御することによりスキップ禁止により空燃
比の偏移が過大になることが防止される。なお図8、図
9の制御ステップはステップ番号の末尾2桁が共通する
図3の制御ステップと同じ制御動作であるので説明は省
略する。
【0029】次に図10、図11に本発明の空燃比制御
の第三の実施例のフローチャートを示す。本実施例にお
いても図10、図11の制御に先立って図2の制御が行
われることとステップ番号の末尾2桁が共通するステッ
プは図3と同じ制御動作を示すことは上記第二の実施例
と同様である。本実施例においてはスキップが禁止され
ている場合に小幅のスキップを実行し、これらのスキッ
プの合計で所要のスキップ量を得るようにしている点が
第一と第二の実施例と相違する。
【0030】すなわち、空燃比がリーンからリッチに変
化した際にスキップが禁止されていた場合(図10ステ
ップ 312でXRS=1の場合)禁止期間中は通常の
1/3の大きさのスキップを繰り返す(図10ステップ
351)。禁止が解除されるまでに1/3スキップを3
回実行して合計スキップ量が所要量に達した場合には図
10ステップ352からステップ 317に進みVOX
OLDm の更新を行い、禁止が解除された後に再度ス
キップが実行されることを防止する。また1/3スキッ
プを3回実行する前にスキップ禁止が解除された場合に
は図10ステップ314Aで所要スキップ量から今まで
に実行したスキップ量を差引いた量のスキップを行い合
計スキップ量が所要量になるようにする。このように制
御することにより、トルク変動が過大になることを防止
しながら、前記第二の実施例より更に制御性を向上させ
ることができる。
【0031】図12、図13は本発明による空燃比制御
を行った場合のトルク変動抑制効果を説明する図である
。図12はV型6気筒エンジンの従来の制御中に空燃比
のスキップ制御が連続して両側の気筒グループで行われ
た場合(図12(a))のトルク変動(図12(b))
を示している。 図の空燃比変化(a)の1周期は 500ミリ秒程度、
スキップ量は燃料噴射全量の5%程度としている。また
トルク変動((b))はエンジンスピード2000rp
m(すなわち16回転/ 500ミリ秒  48爆発)
を想定し、それぞれ前6回爆発時のトルクの平均値をプ
ロットしている。また図13は上記と同じ条件で一方の
気筒グループのスキップを遅延させた場合(図13(a
))のトルク変動(図13(b))を示す。図12(b
)と比較してトルクの急激な変動(図12(b)のI,
IIIで示す部分)が防止されることがわかる。
【0032】
【発明の効果】本発明は上述のように個別の排気系統を
有する2つの気筒グループの空燃比を排気管に設けた空
燃比検出器を用いてフィードバック制御する際に、両気
筒グループで所定期間内にスキップ制御を連続して実行
することを禁止する手段を設けたことにより過大なトル
ク変動を防止し、運転者に与える不快感を解消すること
ができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空燃比制御装置を適用するエンジンの
構成を示す略示図である。
【図2】本発明の空燃比制御装置の制御動作の第一の実
施例を示すフローチャートである。
【図3】本発明の空燃比制御装置の制御動作の第一の実
施例を示すフローチャートである。
【図4】スキップ制御禁止期間の設定動作の第一の実施
例を示すフローチャートである。
【図5】スキップ制御禁止期間の設定動作の第二の実施
例を示すフローチャートである。
【図6】混合気及び排気ガス空燃比とO2 センサ出力
との関係を説明する図である。
【図7】本発明の制御による空燃比変化を説明する図で
ある。
【図8】本発明の空燃比制御装置の制御動作の第二の実
施例を示すフローチャートである。
【図9】本発明の空燃比制御装置の制御動作の第二の実
施例を示すフローチャートである。
【図10】本発明の空燃比制御装置の制御動作の第三の
実施例を示すフローチャートである。
【図11】本発明の空燃比制御装置の制御動作の第三の
実施例を示すフローチャートである。
【図12】従来の空燃比制御装置によるトルク変動を示
す図である。
【図13】本発明の空燃比制御のトルク変動を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…エンジン 2…インテークマニホルド 5…吸気管 6,7…排気管 8,9…O2 センサ 12,13…燃料噴射弁 14…電子制御装置(ECU) 15…三元触媒コンバータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  複数気筒を2つのグループに分割し、
    それぞれの気筒グループ毎に独立した排気系を備えたエ
    ンジンの各々の排気系に設けた空燃比検出手段の出力に
    基いて空燃比が所定値になるようにそれぞれの気筒グル
    ープの燃料供給量を独立にフィードバック制御するとと
    もに、空燃比がリーンからリッチに変化した場合には燃
    料供給量を所定量だけステップ状に減少させ、リッチか
    らリーンに変化した場合には燃料供給量を所定量だけス
    テップ状に増加させる補正を行う手段を備えた空燃比制
    御装置において、前記ステップ状の燃料供給量補正を所
    定期間内に前記2つの気筒グループ間で連続して行うこ
    とを禁止する手段を備えたことを特徴とする空燃比制御
    装置。
JP11747391A 1991-05-22 1991-05-22 空燃比制御装置 Pending JPH04347343A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07293294A (ja) * 1994-04-26 1995-11-07 Honda Motor Co Ltd 多気筒内燃機関の空燃比制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07293294A (ja) * 1994-04-26 1995-11-07 Honda Motor Co Ltd 多気筒内燃機関の空燃比制御方法

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