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JPS60237134A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number
JPS60237134A
JPS60237134A JP59089247A JP8924784A JPS60237134A JP S60237134 A JPS60237134 A JP S60237134A JP 59089247 A JP59089247 A JP 59089247A JP 8924784 A JP8924784 A JP 8924784A JP S60237134 A JPS60237134 A JP S60237134A
Authority
JP
Japan
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air
fuel ratio
fuel
engine
cut rate
Prior art date
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Granted
Application number
JP59089247A
Other languages
English (en)
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JPH0565699B2 (ja
Inventor
Nobuyuki Kobayashi
伸行 小林
Koji Hattori
服部 好志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP59089247A priority Critical patent/JPS60237134A/ja
Priority to US06/730,207 priority patent/US4648370A/en
Priority to DE8585105501T priority patent/DE3573636D1/de
Priority to EP85105501A priority patent/EP0163962B1/en
Publication of JPS60237134A publication Critical patent/JPS60237134A/ja
Publication of JPH0565699B2 publication Critical patent/JPH0565699B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02D41/1473Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • 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
    • F02D41/1486Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
    • F02D41/1488Inhibiting the regulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • 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】 産業上の利用分野 本発明ハ、リーンバーンシステムを利用した内燃機関の
空燃比制御装置に関する。
従来技術 近年、排気公害の防止と共に燃費対策として、内燃機関
の空燃比をリーン状頼で運転するリーンバーンシステム
が採用されている。つまり、リーンセンサを機関の排気
管中に設け、このリーンセンサの出力信号を用いて機関
の空燃比をリーノ側の任意の値になる機関の排気ガスの
酸素濃度と空燃比とは理論空燃比より大きい空燃比の領
域において良好な相関性をもっているので、この領域に
おける排気ガスの酸素濃度を測定することKよシ排気ガ
ス空燃比を正確に検出することができる。
このような領域における排気ガス中の酸素濃度を検出す
るリーンセンサは公知である。このようなリーンセンサ
において、一定の印加電圧では、その電流値をほぼ一定
の値に維持することができ、この一定電流値は限界電流
値と称され、酸素濃度にほぼ比例して直線的に変化する
ため、この限界電流値の変化から酸素濃度を連続的に検
出することができる。また、リーンセンサにおいて、一
定の印加電圧で排気ガスの酸素濃度に対応した限界電流
値を出力させるためには、リーンセンサの素子温度をほ
ぼ650℃以上に保持する必要があり、そのためにヒー
タ加熱により活性状態に維持している。
しかしながら、たとえヒータによってリーンセンサ素子
を加熱しても、燃料カット頻度が高くなると、冷たい排
気のためにリーンセンサ素子の温度は650℃以下に低
下し、従うて、リーンセンサの出力が低下して空燃比が
リッチ側と判別されて空燃比フィードバック制御が進行
して空燃比はリーン側にする。この結果、機関が失火あ
るいはサージングするおそれがあった。
なお、通常、燃料カットはフィードバック制御停止条件
の1つであり、従って、燃料カット中は空燃比フう−ド
パック制御は行われない。
発明の目的 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
燃料カット頻度すなわち燃料カット率が高くなったとき
には燃料カット中でなくとも空燃比フィードバック制御
を停止することにより、空燃比がリーン側に制御される
のを防止し、延いては、機関の失火あるいはサージング
等を防止することにある。
発明の構成 上述の目的を達成するための本発明の構成は第1図に示
される。第1図において、空燃比信号発生手段は内燃機
関の排気ガス中の特定成分浸度を検出して機関の空燃比
を示す空燃比信号を発生し、空燃比フィードバック制御
手段は空燃比信号を用いて機関の空燃比を所定空燃比に
収束するようにフィードバック制御する。他方、燃料カ
ット率演算手段は機関の所定運転状態パラメータに応じ
て燃料カット率を演算し、燃料カット率比較手殺は燃料
カット率を所定値と比較する。この結果、燃料カット率
が所定値以上のときには、空燃比フィードバック制御停
止手段空嵩=がフィードバック制御手段の動作を停止さ
せるものである。
実施例 第2図以降の図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概要図である6第1図において、機関本
体1の吸気通路2のサー・ゾタンク3には吸気通路2の
吸入空気の絶対圧を検出するための圧力センサ4が設け
られており、その出力は制御回路10のマルチブレフサ
内蔵A/D変換器101に供給されている。また、機関
本体1の吸気通路2に設けられたスロットル弁5の軸に
は、スロットル弁5が全閉状態が否かを検出するための
スロットルセンサ(アイドルスイッチとも言う)6が設
けられている。このスロットルセンサ6の出力は制御回
路1oの入出力インターフェイス103に供給されてい
る。さらに、機関本体1の排気通路7にはり一ン(ミク
スチャ)センサ8が設けられている。リーンセンサ8の
出方は第3図の出力特性に示すように電流出力で得られ
るので、制御回路10の電流電圧変換回路102で電圧
に変換してからA/D変換器101に供給される。
ディストリビュータ9には、その軸がたとえばクランク
角に換算して72o0毎に基準位置検出用パルス信号を
発生するクランク角センサ11およびクランク角罠換算
して30°毎に角度位置検出用パルス信号を発生するク
ランク角センサ12が設けられている。これらクランク
角センサ11,12のパルス信号は制御回路1oの入出
力インターフェイス103に供給され、後述の割込みル
ーチンの割込みに用いられる。
さらに、吸気通路2には、各気筒毎に燃料供給系から加
圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁13が
設けられている。
制御回路10は、たとえばマイクロコンピュータとして
構成され、A/D変換器1o1、電流電圧変換回路10
2、入出力インターフェイス103の外に、CPU 1
05、ROM 106、RAM 107が設けられてい
る。104は燃料噴射弁13を駆動させるための駆動回
路である。なお、CPU105の割込み発生は、A/D
変換器101のA/D変換終了時、入出力インター7エ
イス102がクランク角センサ11,12のノ4ルス信
号を受信した時等である。
吸気圧センサ4の吸気圧データPMおよび+7−/セン
サ8の出力電流値Itは所定時間毎に実行さ−れるA/
D変換ルーチンによって取込まれてRAM107の所定
領域に格納される。つまり、RAM107におけるデー
タPM、I、は所定時間毎に更新されている。
第3図は所定の印加電圧でリーンセンサ8の発生する限
界電流I t (mA )と排気ガス中の酸素濃度D(
イ)(および空燃比A/F)と9関係を示す。第3図に
おいて、発生電流Itは酸素濃度りが増大するにつれて
増大する。第3図に示すように、素子温度が650℃以
下になると、リーンセンサ素子は非活性状態となり、そ
の限界電流値は低下する。
このために、通常、リーンセンサ内部にヒータを設けて
あり、これにより、素子温度を650℃以上に保持して
いるが、燃料カットが頻繁に行われると、排気ガス温度
の低下が著しくなり、素子温度をヒータ加熱によりても
650℃以上に保持することが困難となる。本発明にお
いては、燃料カット頻度を監視し、この頻度が所定値以
上になりたときにはリーンセンサ8による空燃比フィー
ドバック制御を停止している。以下、詳細に説明する。
第4図は4rnsルーチンであって、メインルーチンの
一部として実行されるものである。このうち、ステップ
401〜405は燃料カット制御を行い、ステップ40
6,407は燃料力、ト状悲の時間を計測するものであ
る。
燃料カットは減速時に燃料噴射を停止して燃費の向上を
計るものであり、燃料カットの制御はスロットル弁の開
度、機関の回転速度によって行われる。たとえば、スロ
ットル弁が全閉(LL =“1″)且つ機関の回転速度
Neが燃料カット回転速匿Nc以上のときに燃料カット
を行い、スロットル弁が全閉でないとき(LL=”O”
)もしくはスロットル弁が全閉であって機関の回転速度
が燃料カット復帰回転速度NR未滴のときに燃料カット
を解除する。
ここで、フラグFCが1#のときに燃料カット状態を示
し、FCが0#のときに非燃料カット中すなわち燃料噴
射状態を示すものとすれば、アイドルスイッチ6がオン
の、!JK(LL=″1”)、上記フラグFCには第5
図に示すヒステリシス特性が持たせである。
すなわち、第4図のステラf401にてアイドルスイッ
チ6がオンか否かが判別され、LL=″0#であればス
テップ405にてFC4−o″とされる。
LL=″1′であれば、ステラf4o2にてN≧Ne 
C か否かが判別され、また、ステップ403にてNe≦N
Rか否かが判別される。この結果、N≧NのときにFC
4−1#とされ、Ne≦NRのときにFC4−”O”と
され、NR<N<N、のときにはフラグFCは前の値に
保持される。
ステップ406では、FC二″1”が否が、すなわち燃
料カット中か否かを判別する。燃料カット中であればス
テップ407にてカウンタCFCOを+1カウントアツ
プする。なお、カウンタCFCOは、後述の第6図に示
す1分ルーチンにてクリアされるので、カウンタCFC
Oは1分毎に燃料カット状態の累積時間を計測すること
Kなる。
そして1ステツグ408にて第4図のルーチンは終了す
る。
第6図1d1分ルーチンであって、メインルーチンの一
部として実行される。このルーチンは燃料カット頻度(
率)を所定値と判別するものである。
ステップ601では、 T4−CFCO+CFCI + CFCまただし、CF
Clは前サイクルすなわち1分前のカウンタCFCOの
値、CFC2は前々サイクルすなわち2分前のカウンタ
CFCOの値である。つまり、Tは3分間での燃料カッ
ト状態の累積時間を示す。ここで、フラグFXは空燃比
フィート・マック制御停止を示すものとすれば、フラグ
FXには、第7図のごとく、累積時間Tに応じたヒステ
リシス特性を持たせである。すなわち、ステップ602
にてT≧12(たとえば1分)が否がが判別され、また
、ステップ603にてT≦tl (たとえば0.1分)
が否かが判別される。この結果、T≧t2のときにFX
4−1”とされ、T≦tl(7)トきKFX4−0”と
され、t+(T(t2 のときには7ラグFXは前の値
に保持される。
そして、ステップ606ではCFC2←CFのどし、ス
テラf607ではCF’CI←CF’COとし、ステッ
プ608ではCFCOをクリアして次の実行の準備を行
ってステップ609にて終了する。
このようにして、たとえば3分瀾における燃料カット状
態の累積時間Tに応じて第7図に示すヒステリシス特性
のもとで空燃比フィードバック制御停止7ラダFXt−
設定している。
第8図は空燃比補正量FAFの演算ルーチンであり、メ
インルーチンにあって所定時間毎に実行される。ステッ
プ801ではフィードバック条件か否かを判別する。フ
ィードバック条件は複数の条件からな一す、たとえば始
動状態か否か、冷却水温が所定値以上か否か等である。
なお、このフィードバック条件として燃料カット中か否
かも含む。
すなわちフィードバック制御中(FC=“1″)のとき
にはフローはステップ810に進み、FAF4−1とす
る。他方、これらのフィードバック条件カスべて満たさ
れたときには、ステップ802に進んで第6図のルーチ
ンにて設定されたフラグFXが01′か否かを判別する
。FX=″1”であればステップ810に進んでFAF
←1とする。つまり、空燃比フィードバック制御を停止
する。
他方、FX=″0#であれば、ステップ803に進んで
空燃比フィードバック補正を行う。
ステップ803では、リーンセンサ8の出力電流値It
が基準値IR以上か否かを判別する。
It≧工、であれば、つまり所定希薄空燃比よりリッチ
側のときにはステップ804にて最初のリーン側か否か
を判別し、つまりリッチ側からり一ン側への変化点か否
かを判別する。この結果、最初のり一ン側であればステ
ップ806にてFAF 4−F’AF’ 十Aとしてス
キップ量Aを加算し、他方、最初のり一ン側でなければ
ステラf807にてFAF +−FAF + aとして
所定量aを加算する。
なお、スキップ量Aはaより十分大きく設定される。す
なわち、A)aでらる。
ステップ803において、It<IRであれば、すなわ
ち、所定希薄空燃比よりリッチ側であればステップ80
5に進む。ステラ7°805にて最初のリッチ側か否か
を判別し、つまり、リーン側がらリッチ側への変化点か
否かを判別する。この結果、最初のリッチ側であればス
テラf80BにてFAF 4− FAF −8としてス
キ、f量Bを減算し、他方、最初のリッチ側でなければ
ステラ7’809に進み、FAF 4− FAF −b
として所定量すを減算する。なお、スキップ量Bはbよ
り十分大きく設定される。すなわち、B)bである。
つまり、ステップ807.8<)9に示す制御は積分制
御と称されるものであり、また、ステップ806.80
8に示す制御はスキラグ制御と称されるものである。ス
テップ806〜810にてめられた空燃比補正量FAF
はステップ811にてRAM 107に格納され、この
ルーチンはステップ812で終了する。
第9図は噴射量演算ルーチンであって実行される。たと
えば、同期噴射方式であれば360’CA毎の所定クラ
ンク位置で実行され、4気筒独立噴射方式であれば18
0°CA毎の所定クランク位置で実行される。
ステラf901では、フラグFC=″0#が否か、すな
わち、燃料カット状態か否かを判別する。
FC二″′1#であればステラf904にて噴射量τを
クリアする。他方、FC=”O’であればステラf90
2に進み、吸気圧データPMおよび回転速度データNe
に応じて基本噴射量τ、を演算し、ステップ903では
最終噴射量τを演算する。すなわち、 τ←τp−FAF OK+ + Kま ただし、τ、二基本噴射量 FAF :空燃比補正量 に1 + K2 :池の運転状態・臂うメータによって
設定される補正量、である。ステップ905では、運転
状態パラメータたとえば吸気圧データPMおよび回転速
度データNにもとづいて噴射開始時期T1が演算される
。次いで、ステップ906にて噴射終了時期T0が噴射
開始時期Tiと最終噴射量τとにもとづいて演算され、
ステップ901にてこのルーチンは終了する。
第10図は噴射時期設定ルーチンであって、第9図のフ
ローチャートと同様に所定クランク角毎つまり360°
CAもしくは180’CA 毎に実行されるルーチンで
あるが、第9図のフローチャートの実行タイミングより
遅れて実行される。すなわち、ステラ7’1OO1にて
噴射開始時期T、を第1のコンパレータレジスタにセリ
トン、ステラ7’1O02にて噴射終了時期T を第2
のコンパレータレジスタにセットして、ステラ7’1O
03にてこのルーチンは終了する。このようにして第1
.第2のコンパレータレジスタに噴射開始時期T、およ
び噴射終了時期T8がセットされると、第1.第2のコ
ンパレータレジスタの値は所定時間毎に減算されてタイ
プアップする。このとき、噴射開始および終了フラグが
セットされる。
さらに、上述のごとくセットされた噴射開始フラグおよ
び噴射フラグはメインルーチンによって常に高速にてサ
ーチされている。つまり、噴射開始フラグが′1′であ
れば駆動回路104に入出力インターフェイス103を
介して噴射開始信号を発生し、噴射開始フラグをクリア
し、他方、噴射終了フラグが1″であれば駆動回路10
4に入出力インター7エイス103を介して噴射終了信
号を発生し、噴射終了フラグをクリアして噴射を終了す
る。
発明の詳細 な説明したように本発明によれば、燃料カット率が高く
なったときには空燃比フィードバック制御を停止するの
で空燃比がリーン側になるのを防止でき、従って、機関
の失火あるいはサージング等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実施例を示す全
体概要図、第3図は第2図のリーンセンサの出力特性図
、第4図、第6図、第8図。 第9図、第10図は第2図の装置動作を説明するだめの
フローチャート、第5図は第4図に用いられるフラグF
Cのヒステリシス特性図、第7図は第6図に用いられる
フラグFXのヒステリシス特性図である。 に機関本体、4:圧力センサ、6:スロットルセンサ(
アイドルスイッチ)、8:リーンセンサ、10:制御回
路(マイクロコンピュータ)、zt、12:クランク角
センサ、13:燃料噴射弁O 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 平 岩 賢 三 弁理士 山 口 昭 之 弁理士 西 山 雅 也 第3図 第4図 第5図 FX =”1″ 112 第6図 第9図 手続補正書(自発) 昭和59年 g月2Z日 特許庁長官志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第89247 号2、発明の名称 内燃機関の空燃比制御装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (320) )ヨタ自動車株式会社4、代理人 (外 4 名) 5 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 6 補正の内容 1)明細書第2頁第7行目 「値になる」の後に「ようにフィートノくツク制御する
。」を付加する。 2)明細書第2頁第11行目 「排気ガス」を「機関の」と補正する。 6)明細書第6頁第11行目 「にする」を「となる」と補正する。 4)明細書第5頁第2行目 「第1図」を「第2図」と補正する。 手続補正書(自発) 昭和60年6月72日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第89247号 2、発明の名称 内燃機関の空燃比制御装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (320) )ヨタ自動車株式会社46代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番10号5、
補正の対象 1)明細書の「発明の詳細な説明」の欄2)図面(第9
図、第10図) 6、補正の内容 1)A)明細書第8頁第4行目および第5行目「であっ
て、メインルーチンの一部として実行されるもの」を削
除する。 B)明細書第9頁第10行目rFcJO前に「ステラf
404にて」を挿入する。 C) aA細書M 9 頁FIg 11 行g r F
 CJ I)前に「ステップ405にて」を挿入する。 D)明細書第9頁第11行目r NR<N < Nc 
Jを「NR<Ne<Nc」と補正する。 ’ g) 明細書第10頁第2行目および第3行目「で
あって、メインルーチンの一部として実行される」を「
である」と補正する。 F)明細書第10頁第17行目「のときに」の後に「ス
テップ604にて」全挿入する。 G)明細書第10頁第18行目「のときに」の後に「ス
テップ605にて」を挿入する◇H)明細書第11頁第
10行目「メインルーチンにあって」を削除する。 ■)明細書第11頁第16行目「フィードバック制御中
」を「燃料カット中」と補正する。 J)明細書第14頁第16行目から第16頁第4行目「
次いで、・・・終了する。」を「このとき、噴射開始時
期T1はタイマカラ/り(図示せず)のコンベアレジス
タに設定されると共に、噴射実行フラグをセットし、ま
た、コンベア割込み許可フラグをセットする。次いで、
ステップ906にて噴射終了時期Teが最終噴射量τ等
にもとづいて演算され、RAM 107に格納される。 ソシて、ステップ907にてこのルーチンは終了する。 上述のごとく、コ/(アレジスタに噴射開始時期T1が
設定されると、所定時間経過後、タイマカウンタにおい
てフリーランカウンタの現在時刻CNTが噴射開始時期
Tiと一致する。この結果、タイマカラ/りから入出力
インターフェイス103を介して駆動回路104に噴射
実行オン信号が発生されて噴射が開始すると共に、コ/
−2ア割込みがCPU 105に発生して第10図に示
すコンベア割込みルーチンがスタートする。 第10図のコy−!!ア割込みルーチンを説明すると、
ステップ1001にてRAM107より噴射終了時M’
r、をコンベアレジスタに設定し、噴射実行フラグをリ
セットし、また、コンベア割込み許可フラグをリセット
する。そして、ステップ1002にてこのルーチンは終
了する。 上述のごとく、コンベアレジスタに噴射終了時期Teが
設定されると、所定時間経過後、タイマカラ/りにおい
てフリーランカウンタの現在時刻CNTが噴射終了時期
T8と一致する。この結果、タイマカウンタから入出力
インターフェイス102を介して駆動回路104に噴射
実行オフ信号が発生されて噴射が終了する。なおこの場
合には、コンベア割込みは発生しない。」 と補正する。 2)別紙の通り。 7、添付書類の目録 図面(第9図、第10図) 1通 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、内燃機関の排気ガス中の特定成分濃度を検出して該
    機関の空燃比を示す空燃比信号を発生する空燃比信号発
    生手段、該空燃比信号を用いて前記機関の空燃比を所定
    空燃比に収束するようにフィードバック制御する空燃比
    フィードバック制御手段、前記機関の所定運転状態パラ
    メータに応じて燃料カット率を演算する燃料カット率演
    算手段、該燃料カット率を所定値と比較する燃料カット
    率比較手段、および該燃料カット率が所定値以上のとき
    に前記空燃比フィードパ、り制御手段の動作を停止させ
    る空燃比フィードバック制御停止手段を具備する内燃機
    関の空燃比制御装置。
JP59089247A 1984-05-07 1984-05-07 内燃機関の空燃比制御装置 Granted JPS60237134A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59089247A JPS60237134A (ja) 1984-05-07 1984-05-07 内燃機関の空燃比制御装置
US06/730,207 US4648370A (en) 1984-05-07 1985-05-03 Method and apparatus for controlling air-fuel ratio in internal combustion engine
DE8585105501T DE3573636D1 (en) 1984-05-07 1985-05-06 Method and apparatus for controlling air-fuel ratio in an internal combustion engine
EP85105501A EP0163962B1 (en) 1984-05-07 1985-05-06 Method and apparatus for controlling air-fuel ratio in an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59089247A JPS60237134A (ja) 1984-05-07 1984-05-07 内燃機関の空燃比制御装置

Publications (2)

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