JPS6060019B2 - エンジンの制御方法 - Google Patents

エンジンの制御方法

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JPS6060019B2
JPS6060019B2 JP52124262A JP12426277A JPS6060019B2 JP S6060019 B2 JPS6060019 B2 JP S6060019B2 JP 52124262 A JP52124262 A JP 52124262A JP 12426277 A JP12426277 A JP 12426277A JP S6060019 B2 JPS6060019 B2 JP S6060019B2
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fuel
engine
air
exhaust gas
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隆生 笹山
正爾 須田
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Publication of JPS6060019B2 publication Critical patent/JPS6060019B2/ja
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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
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • 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
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の制御方法に係り、特にエンジンヘ
供給する燃料供給量を制御する制御方法に関する。
従来の電子制御式燃料噴射方法においては、吸入空気
流量を検出し、この検出結果に基づき燃料 噴射時間を
演算し、所定圧力に加圧した燃料を燃料噴射弁から吸気
管に噴射し、所定の混合気を得る。
この場合混合気の制御制度は空気流量センサ、エンジン
の回転速度センサ、および燃料噴射弁の制度で決定され
る。これらの精度が低い場合、あるいは長期の使用で精
度が劣化した場合、高い制御精度を保つことができない
。これを補う方法として排気ガスセンサを使用したフィ
ードバック制御方法がある。 この方法はエンジンを定
常運転し、しかも混合気の空燃比を理論空燃比に制御す
る場合には有効であるが、理論空燃比以外の空燃比で制
御する場合や、過度運転状態で制御する場合、フードパ
ック制御ができないので制御精度が低下する。
この問題にたιル、いわゆる学習制御方法が考えられた
。特開昭51−106826公報がある。この方法では
エンジンの運転モードを検知し、所定の運転モードにな
ると学習制御により、燃料の補正係数を修正する。しか
し、これでは適切な補正係数が得ら”れない。 本発明
の目的は学習制御による燃料の補正係数を高精度で得る
ことができ、燃料供給料を高精度て制御できる制御方法
を提供することである。
本発明の特徴は排気ガスセンサのアナログ出力に基づ
いて作られたディジタルデータが規定の範囲に有ること
を判断し、上記ディジタルデータが規定の範囲に有ると
きにはその状態がエンジンの燃焼遅れ時間以上継続した
ことを判断し、上記燃焼遅れ時間以上継続したときには
新たな経時補正データを求め、上記メモリのテーブル内
の該当するパラメータにより定まる経時変化補正データ
を上記新たに求めた経時変化補正データに変更すること
である。このことにより、正確に経時補正データを求め
ることができ、燃料供給量を高精度に制御でできる。
次に本発明の一実施例を説明する。
第1図は電子式エンジン制御装置の主要構成を示すシス
テム図である。エア.クリーナ12を通して取り込まれ
た空気は工乙フロー.メータでその流量が計測され、工
乙フロー.メータ14から空気流量を表わす出力QAが
制御回路10へ入力される。工乙フロー.メータ14に
は吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ16が
設けられ、吸入空気の温度を表わす出力TAが制御回路
10へ入力される。エア.フロー.メータ14を通過し
た空気はスロットル.チャンバ18を通過し、インテー
ク.マニホールド26から吸入弁32を介してエンジン
30の燃焼室34へ吸入される燃焼室34へ吸入される
空気の量はアクセル.ペダル22と機械的に連動してス
ロットル.チャンバ内に設けられているスロットル.バ
ルブ20の開度を変化させることにより制御される。ス
ロットル.バルブ20の開度はスロットル位置検出器2
4によりスロットル.バルブ20の位置が検出されるこ
とによ.り求められ、このスロットル.バルブ20の位
置を表わす信号QIHはスロットル位置検出器24から
制御回路10へ入力される。スロットル.チャンバ18
にはアイドル用のバイパス通路42とこのバイパス通路
42を通る空!気量を調整するアイドル.アジヤスト.
スクリュ44が設けられている。
エンジンがアイドリング状態で運転されている場合、ス
ロットル.バルブ20が全閉状態に位置している。工乙
フロー.メータ14からの吸入空気気はバイパス通路4
2を通して流れ、燃焼室34へ吸入される。従つてアイ
ドリング運転状態の吸入空気量はアイドル.アジヤスト
.スクリュの調整により変えられる。燃焼室で発生する
エネルギはバイパス通路42からの空気量によりほぼ定
まるので、アイドル.アジヤスト.スクリュ44を調整
し、エンジンへの吸入空気量を変えることにより、アイ
ドリング運転状態でのエンジン回転速度を適正な値に調
整することができる。スロットル.チャンバ18にはさ
らに別のバイパス通路46とエア.レギュレータ48が
設けられている。
エア.レギュレータ48は制御回路10の出力信号NI
DLに応じて通路46を通る空気・量を制御し、暖気運
転時のエンジン回転速度の制御やスロットル.バルブ2
0の急変時のエンジンへの適正に空気量の供給を行う。
また必要に応じアイドル運転時の空気流量を変えること
もできる。次に燃料供給系について説明する。
フユーエル.タンク50に蓄わえられている燃料はフユ
ーエル.ポンプ52に吸入され、フユーエル.ダンパ5
4へ圧送される。フユーエル.ダンパ54はフユーエル
.ポンプ52からの燃料の圧力脈動を吸収し、所定圧力
の燃料をフユーエル.フィルタ56を介して燃圧レギュ
レータ62に送る。燃圧レギュレータからの燃料は燃料
バイブ60を介してフユーエル.インジェクタ66に圧
送され、制御回路10からの出力1NJによりフユーエ
ル.インジェクタ66が開き、燃料を噴射する。フユー
エル.インジェクタ66からの燃料噴射量はこのインジ
ェクタ66の開弁時間と、インジェクタへ圧送されてく
る燃料圧力と燃料が噴射されるインテーク.マニホール
ド26との圧力差で定まる。
しかしフユーエル.インジェクタ66からの燃料噴射量
が制御回路10からの信号で決まる開弁時間にのみ依存
することが望ましい。そのためフユーエル.インジェク
タ66への燃料圧力とインテーク.マニホールド26の
マニホールド圧力の差が常に一定になるように燃圧レギ
ュレータ62によりフユーエル.インジェクタ66への
圧送燃料圧力を制御している。燃圧レギュレータ62に
は導圧管64を介してインテーク.マニホールド圧が印
加され、この圧力に対し燃料バイブ60内の燃圧が一定
以上になると、燃料バイブ60とフユーエル.リターン
.バイブ58とが導通し、過剰圧に対応した燃料フユー
エル.リターン.バイブ58を介してフユーエル.タン
ク50へ戻される。このようにして燃料バイブ60内の
燃圧とインテーク.マニホールド内のマニホールド圧と
の差が常に一定に保たれる。フユーエル.タンク50に
はさらに燃料の気化したガスを吸収するためのバイブ6
8とキヤニネタ70が設けられ、エンジンの運転時大気
開口74から空気を吸入し、吸収した燃料の気化ガスを
バイブ72により、インテーク.マニホールドへ導びき
、エンジン30へ導びく。
上で説明した如くフユーエル.インジェクタから燃料が
噴射され、吸入弁32がピストン74の運動に同期して
開き、空気と燃料の混合気が燃焼室34へ導びかれる。
この混合気が圧縮され、点火プラグ36からの火花エネ
ルギーで燃焼することにより、混合気の燃焼エネルギー
はピストンを動かす運動エネルギーに変換される。燃焼
した混合気は排気ガスとして排気弁(図示せす)より排
気管76、触媒コンバータ82、マフラ86を介して大
気へ排気される。
排気管76には排気還流管78(以下EGRバイブと記
す)があり、この管を介して排気ガスの一部がインテー
ク.マニホールド26へ導びかれる。さなわち排気ガス
の一部が再びエンジンの吸入側へ還流される。この還流
量は排気ガス還流装置28の開弁量で定まる。この開弁
量は制御回路10の出力EGRで制御され、さらに排気
ガス還流装置28の弁位置が電気信号に変換され、信号
QEとして制御回路10へ入力される。排気管76には
λセンサ80が設けられており、燃焼室34へ吸入され
た混合気の混合割合を検出する。
具体的には02センサ(酸素センサ)が一般に使用され
、排気ガス中の酸素濃度を検出し、酸素濃度に応じた電
圧■λを発生する。λセンサ80の出力■λは制御回路
10へ入力される。触媒コンバータ82には排気温セン
サ84が設けられており、排気温度に応じた出力TEが
制御回路10へ入力される。制御回路10には負電源端
子88と正電源端子90が設けられている。
さらに制御回路10より上で述べた点火プラグ36の火
花発生を制御する信号1GNが点火コイル40の1次コ
イルに加えられ、2次コイルに発生した高電圧が配電器
38を介して点火プラグ36へ印加され、燃焼室34内
で燃焼のための火花を発生する。さらに具体的に述べる
と、点火コイル40には正電源端子92が設けられ、さ
らに制御回路10には点火コイル40の1次コイル電流
を制御するためのパワートランジスタが設けられている
。点火コイル40の正電源端子92と制御回路10の負
電源端子88との間に、点火コイル40の1次コイルと
上記パワートランジスタとの直列回路を形成され、該パ
ワートランジスタが導通することにより点火コイル40
に電磁エネルギが蓄積され、上記パワートランジスタが
遮断することにより上記電磁エネルギは高電圧を有する
エネルギとして点火プラグ36へ印加される。エンジン
30には水温センサ96が設けられ、エンジン冷却水9
4の温度を検出し、この温度に応じた信号TWを制御回
路10へ入力する。
さらにエンジン30にはエンジンの回転位置を検出する
角度センサ98が設けられ、このセンサ98によりエン
ジンの回転に同期して例えば120度毎にリアレンス信
号PRを発生し、またエンジンが所定角度(例えば0.
5度)回転する毎に角度信号PCを発生する。これらの
信号を制御回路10へ入力する。第1図において工乙フ
ロー.メータ14の代りに負圧センサを使用しても良い
図中点線で示した100は負圧センサであり、インテー
ク.マニホールド26の負圧に応じた電圧VDを制御回
路10へ入力する。負圧センサ10としては具体的には
半導体負圧センサが考えられる。
シリコンチップの片側にインテーク.マニホールドのブ
ースト圧を作用させ、他方に大気圧あるいは一定圧を作
用させる。場合によつては真空でもよい。このような構
造とすることによりピエゾ抵抗効果等の作用によりマニ
ホールド圧に応じた電圧■Dが発生し、制御回路10へ
印加される。第2図は6気筒エンジンのクランク角に対
する点火タイミングと燃料噴射タイミングを説明する動
作図である。
イはクランク角を表わし、クランク角1200毎にリフ
アレンス信号PRが角度センサ98より出力される。こ
の信号に基づきクランクl角の0出,120。,240
に,3600,4800,600■7200毎に信号が
制御回路10で作られる。図で叫ハ,二,ホ,へ,卜は
各々第1気筒、第5気筒、第3気筒、第6気筒、第2気
筒、第4気筒の動作を表わす。またJ1〜J6〜は各気
筒の吸入弁の開弁位置を表わす。各気筒の開弁位置は第
2図に示す如く、クランク角Tl2O弁毎にずれている
。この開弁位置と開弁幅はそれぞれのエンジン構造によ
り多少異なるがほぼ図に示すようになつている。図でA
1〜A5はフユーエル.インジェクタ66の開弁時期す
なわち、燃料噴射時期を表わす。
各噴射時ルA1〜A5の時間匍Dはフユーエル.インジ
ェクタ66の開弁時間を表わす。この時間幅JDはフユ
ーエル.インジェクタ66の燃料噴射量を表わすと考え
ることができる。フユーエル.インジェクタ66は各気
筒に対応して各々設けられているがこれらのインジェク
タは制御回路10内の駆動回路に対し、各々並列に接続
されている。従つて制御回路10からの信号1NJによ
り各気筒に対応したフユーエル.インジェクタは各々同
時に開弁し、燃料を噴射する。第2図町こ示す第1気筒
について説明する。
クランク角3600において発生した基準信号1NTI
Sに同期し、制御回路10より出力信号1NJが各気筒
のマニホールドまたは吸気ボートに設けられたフユーエ
ル.インジェクタ66に印加される。これにより制御回
路10て計算された時間JDだけA2で示す如く燃料を
噴射する。しかし第1気筒は吸気弁が閉じているので噴
射された燃料は第1気筒の吸気ボート付近に保持され、
シリンダ内には吸入されない。次にクランク角720ン
の点で生じる基準信号1NTISに応じて再び制御回路
から各フユーエル.インジェクタ66へ信号が送られA
3で示す燃料噴射が行なわれる。この噴射とほぼ同時に
第1気筒の吸気弁が開弁し、この開弁でA2て噴射した
燃料とA3て噴射した燃料の両方を燃焼室へ吸入する。
他の気筒についても同様のことがいえる。すなわちハに
示した第5気筒では吸気弁の開弁位置J5でA2とA3
で噴射された燃料が吸入される。二に示す第3気筒ては
吸気弁の開弁位置J3でA2で噴射された燃料の一部と
A3で噴射された燃料とさらにA4で噴射された燃料の
一部が吸入される。A2で噴射された一部の燃料とA4
で噴射された一部の燃料を合せると1回分の−噴射量に
なる。従つて第3気筒の各吸気行程でもやはり2回の噴
射量をそれぞれ吸入することになる。ホ,へ,卜に示す
第6気筒、第2気筒、第4気筒でも同様にフユーエル.
インジェクタの2回分の噴射を1回吸気行程て吸入する
。以上の説明で分かるように制御回路10よりの燃料噴
射信号[NJで指定される燃料噴射量は収入するに必要
な燃料の半分であり、フユーエル.インジェクタ66の
2回の噴射で燃焼室34に吸入された空気に対応した必
要燃料量がえられる。第2図でG1〜G6は第1気筒〜
第6気筒に対応した点火時期を示す。
制御回路10内に設けられているパワートランジスタを
遮断することによりノ点火コイル40の1次コイル電流
を遮断し、2次コイルに高電圧を発生する。この高電圧
の発生は点火時期Gl,G5,G3,G6,G2,G4
,のタイミングで行なわれ、各気筒に設けられた点火プ
ラグへ配電器38により配電される。これにより第1気
筒、第5気筒、第3気筒、第6気筒、第2気筒、第4気
筒の順序で各点火プラグに点火が行なわれ、燃料と空気
の混合気は燃焼する。第1図の制御回路10の詳細な回
路構成を第3図に示す。
制御回路10の正電源端子90はパン・テリの正端子1
10に接続され、VBなる電圧が制御回路10へ供給さ
れる。電源電圧VBは定電圧回路112で一定電圧PV
CCl例えば5〔V〕に一定保持される。この一定電旺
アVCCはセントラルプロセツサ(以下CPUと記す。
)、ランダムアクセスメモリ(以下RAMと記す。)リ
ードオンリメモリ(以下ROMと記す。)へ供給される
。さらに定電圧回路112の出力PVCCは入出力回路
120へも入力される。入出力回路120はマルチプレ
クサ122、アナログディジタル変換器12牡パルス出
力回路126、パルス入力回路128、ディスクリート
入出力回路130等を有している。
マルチプレクサ122にはアナログ信号が入力され、C
PUからの指令に基づいて入力信号の1つが選択されア
ナログディジタル変換器124へ入力される。
アナログ入力信号として、第1図に示した各センサ、す
なわち水温センサ96、吸気温センサ16、排気温セン
サ8牡スロットル位置検出器24、排気ガス還流装置2
8、λセンサ80、エア.フロー.メータQAからそれ
ぞれ、エンジンの冷却水温を表わすアナログ信号TWl
吸気温を表わすアナログ信号TA、排気ガス温度を表わ
すアナログ信号TElスロットル開度を表わすアナルグ
信号QTH排気ガス還流装置の開弁状態を表わすアナロ
グ信号QEl吸入混合気の空気過剰率を表わすアナログ
信号Vλ、吸入空気量を表わすアナログ信号QAがフィ
ルタ132〜144を介してマイルプレクサ122へ入
力される。但し、入センサ80の出力Vλはフィルタ回
路を有する増幅器142を介してマルチプレクサへ入力
される。この他に大気圧センサ146から大気圧を表わ
すアナログ信号■PAがマルチプレクサに入力される。
また正電源端子90から抵抗150,152,154の
直列回路に電■NBが抵抗160を介して供給され、さ
らに上記抵抗の直列回路の端子電圧をツェナ148で一
定に押えている。抵抗150と152および抵抗152
と154の接続点156と158の電圧VHとVLの値
がマルチプレクサ122へ入力されている。上で述べた
CPUll4とRAMll6、ROMll8、入出力回
路120の間はそれぞれデータバス162、アドレスバ
ス16牡コントロールバス166で結ばれている。
さらにCPUよりR7V!4,R0M1入出力回路12
0へそれぞれクロック信号Eが印加され、このクロック
信号Eに同期してデータバス162を介してのデータの
伝送が行なわれる。入出力回路120のマルチプレクサ
122には水温TW、吸入空気温TAl排気ガス温度T
Elスロットル開度QTHl排気還流量QElλセンサ
出力Vλ、大気圧VPAl吸入空気量QAl基準電圧V
H..VLl吸入空気量QAの代りに負圧■D1がそれ
ぞれ入力される。
これらの入力は、ROMll8に記憶されていた命令プ
ログラムに基づきCPUll4がアドレスバスを介して
そのアドレスが指定され、指定されたアドレスのアナロ
グ入力が取込まれる。このアナログ入力はマルチプレク
サ122からアナログディジタル変換器124へ送られ
、ディジタル変換された値はそれぞれの入力に対応した
レジスタに保持され、必要に応じ、コントロールバス1
66を介して送られてくるCPUll4からの命令に基
づきCPUll4またはRAMll6へ取込まれる。パ
ルス入力回路128には角度センサ98よりリフアレン
スパルスPRおよび角度信号PCがパルス列の形でフィ
ルタ168を介して入力される。
さらに車速センサ170から車速に応じた周波数のパル
スPSがパルス列の形でフィルタ172を介してパルス
入力回路128へ入力される。CPUll4により処理
された信号はパルス出力回路126に保持される。パル
ス出力回路126からの出力はパワー増幅回路188へ
加えられ、この信号に基づいてフユーエル.インゼクタ
が制御される。188,194,198はパワー増幅回
路であり、各々点火コイル40の1次コイル電流、排気
・ガス還流装置28の開度、エア.レギュレータ48の
開度をパルス出力回路126からの出力パルスに応じて
制御する。
ディスクリート入出力回路130はスロットル.バルブ
20が全閉状態にあることを検出するスイッチ17牡ス
タータスイッチ176、トランチミツシヨンギアがトッ
プギアであることを示すギアスイッチ178からの信号
をそれぞれ、フィルタ180,182,184を介して
受信し、保持する。さらにセントラルプロセツサCPU
ll4からの処理信号を保持する。ディスクリート入出
力回路130が関係する信号は1ビットでその内容を表
示できる信号である。次にセントラルプロセツサCPU
ll4からの信号により、パワー増幅回路196,20
0,202,204へディスクリート入出力回路から信
号が送られ、それぞれ、排気ガス還流装置28を閉じて
排気ガスの還流を停止させたり、燃料ポンプを制御した
り、触媒の異状温度を表示したり、エンジンのオーバー
ヒートを表示したりする。本構成において、本発明の実
施例の動作を説明する。
第4図は本実施例の制御フロー図である。RAMll6
の一部に電源を断つても情報を失わない不揮発生のもの
を用いることにする。第4図に示すフローにつき説明す
る。1の初期状態では、前記不揮発生RAMにはすべて
K1=1(1=1,2・・・・・・)なるデータが書込
まれてある。
2のステップで状態の継続数Nを0と定める。
3のステップではλセンサの出力が規定の電圧V1と■
2の間にあるか否かを判別する。
この範囲内に入つているときはステップ4に進み、V1
〈λ〈V2の状態が続く回数Nが所定の最大値NMAX
以下か否かを判定する。NがNMAXに達しないときは
Nに1を加えて次のλセンサ入力を待つ。なおλセンサ
入力の取込みはエンジンの回転に同期した信号、あるい
は一定時間毎の信号で行なうこと)する。NがNMAX
になつたときはV1〈λ〈V2の状態がエンジンの燃焼
おくれ時間以上継続したとみなし、ステップ6に進み、
このときのエア.フロー.センサの出力QAあるいは負
圧センサの出力VDおよび噴射パルス幅T,を読取る。
次にステップ7でQA/NT,を計算し、これをKとす
る。こ)でnは回転数検出器より求めた回転数である。
こ)で求めたKを、QAの領域に応じ、前記不揮発性R
AMのテーブルに記憶する。(負圧センサを使用の場合
はQAの変わりに負圧センサ出力VDを用いる。)3の
ステップで条件を満足しない場合は8を経たループとと
もに9のステップに進み、こ)であらかじめ各運転状態
において望ましい空燃比を記憶したROMのデータから
空燃比λを索引する。もちろん、運転領域のある部分は
λ=理論空燃比となる、λセンサによるフィードバック
制御を行なう範囲とする。こうして求めたλをもとに、
ステップ10において噴射時間T,=??を計算し、こ
れにより噴射する。こ)でnλnは回転数である。
良く調整された工乙フロー.センサや負圧センサにおい
てはKの値は1に十分近いが、精度の悪いセンサではK
の値は1を中心に分布し、また経時変化によつてそのつ
ど修正される。
10ステップではこのKを読出してQAまたは(VD)
を修正し使用するため、どんなセンサにおいても常に高
い精度が保証される。
また、いわゆるλ半1の制御も9のテーブルにより任意
に設定できるし、その精度はセンサの変化により変動す
ることがない。またフィードバック制御の欠点である過
度状態に対するおくれの問題も解消されるという効果も
ある。本発明によれば常に正確な経時補正データを求め
ることができ、燃料供給量を高精度に制御できる効果が
ある。
図面の簡単な説明第1図は本発明の1実施例を示すブロ
ック図、第2図は第1図の動作説明図、第3図は第1図
の回路図の詳細図、第4図は第3図の動作説明図である
10・・・・・制御回路、12・・・・エアクリーナ、
98・・・・・・角度センサ、114・・・・・・セン
トラルプロセツサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 エンジンの運転状態を検知するとともに排気ガスセ
    ンサにより排気ガスの状態を検出し、上記運転状態の検
    出結果及び排気ガス状態の検出結果さらに予め記憶して
    おいた経時変化を補正するための経時変化補正データに
    基づきディジタル計算機により燃料供給料を演算し、上
    記演算結果に基づきエンジンへの供給燃料を制御する方
    法において、上記経時変化補正データを運転状態をパラ
    メータとするテーブルとして書き替え可能なメモリに記
    憶し、上記排気ガスセンサのアナログ出力に基づいて作
    られたディジタルデータが規定の範囲に有ることを判断
    し、上記ディジタルデータが規定の範囲に有るときには
    その状態がエンジンの燃焼遅れ時間以上継続したことを
    判明し、上記燃焼遅れ時間以上継続したときには新たな
    経時補正データを求め、上記メモリのテーブル内の該当
    するパラメータにより定まる経時変化補正データを上記
    新たに求めた経時変化補正データに変更することを特徴
    とするエンジンの制御方法。
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