JPH02185635A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JPH02185635A
JPH02185635A JP128189A JP128189A JPH02185635A JP H02185635 A JPH02185635 A JP H02185635A JP 128189 A JP128189 A JP 128189A JP 128189 A JP128189 A JP 128189A JP H02185635 A JPH02185635 A JP H02185635A
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basic fuel
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intake air
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Yasutoshi Minamiyoshi
康利 南吉
Hideo Nakamura
英夫 中村
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (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〉 本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、目標ト
ルクに応じて機関吸入空気量が制御されるよう構成され
た内燃機関の制御装置において、燃料供給量の制御精度
及び応答性を向上させるための技術に関する。
〈従来の技術〉 従来の内燃機関の制御装置としては、アクセル操作量と
機関回転速度とに応じて目標トルクを設定し、この目標
トルクに応じて吸気系に介装されたスロットル弁の開度
をサーボコントロールすることによって機関の吸入空気
量を制御する一方、燃料供給量はエアフローメータによ
り検出した吸入空気量(又は吸気圧力)に基づいて制御
するよう構成されたものが、例えば特開昭58−155
235号公報等に開示されている。
しかしながら、上記のように吸入空気量(又は吸気圧力
)の検出値に基づいて燃料供給量を制御するいわゆる空
気量主導の燃料供給量制御方式では、機関の過渡運転状
態においてセンサの検出応答遅れ等があるために、時々
刻々変化する空気量に応じて精度良く燃料供給量を制御
することは困難である。
このような機関過渡運転時における燃料制御の応答遅れ
を解消するものとして、本出願人は先に、目標トルクに
応じて燃料供給量と吸入空気量(スロットル弁開度)と
を一体に制御するよう構成した制御装置を提案している
(特願昭63−144797号)。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、前記特願昭63−144797号のものでは
、目傳トルクと機関回転速度とから目標トルクを発生さ
せるのに必要な吸入空気量を設定し、この吸入空気量が
得られるスロットル弁開度を目標スロットル弁開度とし
てスロットル弁開度をサーボコントロールする一方、燃
料供給量も目標トルクと機関回転速度とに応じて設定さ
れるように構成されており、燃料供給量は目標トルクに
応じて制御されるスロットル弁開度で得られると予測さ
れる空気量に対応して設定されることになっていた。
即ち、吸入空気量の計量をスロットル弁開度制御に依存
して燃料供給量が設定されていたものであり、この場合
、スロットル弁を介して供給される空気量が少ない機関
の低負荷領域では、スロットル弁をバイパスして供給さ
れる空気量(アイドル回転制御用の吸入空気等)やスロ
ットル弁の漏れ流量等のスロットル弁開度に相関のない
空気量の変化が全体の吸入空気量に大きく影響するため
に、スロットル弁開度制御に依存する吸入空気量の計量
精度が悪くなってしまい、結果、燃料供給量の設定精度
が悪化してしまうという問題があった。
また、排気ターボチャージ中−等の過給機付内燃機関の
場合には、吸入空気量が過給圧によって変化してアクセ
ル操作量(スロットル弁開度)と吸入空気量とが対応し
ないため、前述のようなスロットル弁開度制御に依存す
る吸入空気量の計量、即ち、スロットル弁開度制御に依
存する燃料供給量の設定精度が確保できないという問題
がある。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、目標ト
ルクに応じて吸入空気量が制御される構成の制御装置に
おいて、機関過渡運転時における燃料供給量設定制御の
応答遅れを解消しつつ、機関の低負荷領域及び過給機付
内燃機関の過給効果時における燃料供給量の設定精度を
向上させ得る制御装置を提供することを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第1図に示すように、機関の回転
速度を検出する回転速度検出手段と、アクセル操作量を
検出するアクセル操作量検出手段と、 前記各検出手段により検出されたアクセル操作量と機関
回転速度とに基づいて機関の目標トルクを設定する目標
トルク設定手段と、 この目標トルク設定手段で設定された目標トルクに応じ
て機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と
、 同じく前記目標トルク設定手段で設定された目標トルク
に基づいて基本燃料供給量を設定する第1の基本燃料供
給量設定手段と、 機関吸入空気の状態量を検出する吸入空気状態量検出手
段と、 この吸入空気状態量検出手段で検出された機関吸入空気
の状態量に基づいて基本燃料供給量を設定する第2の基
本燃料供給量設定手段と、前記第1の基燃料供給量設定
手段で設定した基本燃料供給量と前記第2の基本燃料供
給量設定手段で設定した基本燃料供給量との何れか大き
い方を選択する基本燃料供給量選択手段と、この基本燃
料供給量選択手段で選択した基本燃料供給量に基づいて
機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手段と、 を備えて内燃機関の制御装置を構成するようにした。
〈作用〉 かかる構成の制御装置において、回転速度検出手段は機
関回転速度を検出し、アクセル操作量検出手段はアクセ
ル操作量(例えばアクセルペダルの踏み込み量・開度)
を検出する。
目標トルク設定手段は、前記各検出手段でそれぞれに検
出した機関回転速度とアクセル操作量とに基づいて目標
トルク、即ち、発生させたい機関トルクを設定する。目
標トルクが設定されると、吸入空気量制御手段は、前記
目標トルクに応じて機関への吸入空気量を制御し、また
、第1の基本燃料供給量設定手段は前記目標トルクに基
づいて基本燃料供給量を設定する。
一方、吸入空気状態量検出手段は、吸入空気量や吸気圧
力(吸気管内圧力)等の機関吸入空気の状態量を検出し
、第2の基本燃料供給量設定手段はこの吸入空軍の状態
量に基づいて基本燃料供給量を設定する。
そして、基本燃料供給量選択手段は、目標トルクに基づ
いて第1の基本燃料供給量設定手段で設定した基本燃料
供給量と、吸入空気の状態量に基づいて第2の基本燃料
供給量設定手段で設定した基本燃料供給量と、の何れか
大きい方を選択する。
燃料供給制御手段は、前記基本燃料供給量選択手段で選
択されたより大きい方の基本燃料供給量に基づいて機関
への燃料供給量を制御する。
即ち、吸入空気量制御手段が、例えば、スロットル弁の
開度を介して吸入空気量を制御するものであった場合、
第2の基本燃料供給量設定手段で設定される基本燃料供
給量は、スロットル弁をバイパスして供給される空気量
に対応でき、また、過給機付機関における過給圧変化に
も対応できるものであるが、第1の基本燃料供給量設定
手段で設定される基本燃料供給量は、前記バイパス空気
量や過給圧変化に対応できないものの応答性に関しては
第1の基本燃料供給量設定手段よりも優れている。また
、基本燃料供給量設定の応答遅れが特に問題となるのは
、第2の基本燃料供給量設定手段により設定される基本
燃料供給量が要求基本燃料供給量の増大変化に対して遅
れる機関の加速運転時である。
従って、基本燃料供給量選択手段により大きい方の基本
燃料供給量を選択することは、第2の基本燃料供給量設
定手段で設定される基本燃料供給量に増大方向の応答遅
れが発生する加速時に、応答性に優れた第1の基本燃料
供給量設定手段で設定した基本燃料供給量を選択するこ
とであり、また、第2の基本燃料供給量設定手段の応答
遅れが少ないときには、バイパス空気量分や過給正分を
含んで第2の基本燃料供給量設定手段で設定される基本
燃料供給量を選択することであり、燃料供給制御の応答
性確保と設定精度の確保との両立が図れるものである。
〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。
第2図に本発明の一実施例のシステム概略を示す、ここ
で、機関のクランク軸に付設されクランク角を介して機
関回転速度Neを検出する回転速度検出手段としてのク
ランク角センサ1、車両に設けられた図示しないアクセ
ルペダルの操作量(開度又は踏み込み量)aを例えばポ
テンショメータによって検出するアクセル操作量検出手
段としてのアクセル開度センサ2、吸入空気の状態量で
ある吸気管内圧力(吸気圧力)Paを検出する吸入空気
状態量検出手段としてのブーストセンサ3が設けられ、
これら各センサからの検出信号がマイクロコンピュータ
を内蔵したコントロールユニット4に入力されるように
なっている。
前記コントロールユニット4は、中央処理装置(CPU
)4a及びROM4 b、更に図示シナイRAM、I1
0.A/D変換器等を備えて構成されており、前記各検
出信号に基づいて目標トルクToを演算し、該目標トル
クT、と機関回転速度Neとに応じて目標トルクT、を
得るため(目標トルクT、を発生させるため)に必要な
第15本燃料噴射量TptをROM4 bに予め記憶さ
せである燃料噴射量テーブルAから読み出すと共に1、
前記吸気管圧力Paに基づいて第2基本燃料噴射量Tp
aを演算する。そして、前記第1基本燃料噴射量Tpt
と第2基本燃料噴射量Tpaとを比較してより大きい方
を選択し、該選択した基本燃料噴射量Tpに基づいて最
終的な燃料噴射量Tiを演算し、該燃料噴射量Tiに相
当するパルス巾を有する燃料噴射パルス信号を機関の吸
気通路に設けた電磁式のインジェクタ5に対して機関回
転に同期した所定タイミングで出力して燃料供給制御を
行う。
また、コントロールユニット4は、前述のようにして演
算した目標トルクT0を得るのに必要な吸入空気量を与
える目標スロットル弁開度θ。をROM4bのスロット
ル弁開度テーブルBから読み出して、サーボ駆動回路6
に出力する。サーボ駆動回路6は、スロットルセンサ7
によって検出されるスロットル弁8の開度θ詭を入力し
、前記目標スロットル弁開度θ。と実際のスロットル弁
8の開度θつとの偏差に応じてスロットル弁8の回転軸
に連結布れたサーボモータ9を正逆転駆動制御し、スロ
ットル弁8の開度8つを前記目標開度θ。に追従させる
ようになっている。
このように、本実施例において、コントロールユニット
4は、目標トルク設定手段、第1の基本燃料供給量設定
手段、第2の基本燃料供給量設定手段、基本燃料供給量
選択手段、燃料供給制御手段、吸入空気量制御手段とし
ての機能を兼ね備えている。
また、コントロールユニット4は、クランク角センサ1
からのクランク角信号に基づいてイグニッションコイル
10に点火信号を出力し、点火栓11による点火時期を
制御する点火制御を同時に行っている。
次に第3図のフローチャートに示すルーチンに従って、
コントロールユニット4による基本燃料噴射量Tp演算
、燃料噴射量Ti演算、スロットル弁開度制御を説明す
る。
第3図のフローチャートに示すルーチンは、所定微小時
間(例えば10+g+s)毎に実行されるものであり、
まず、Plではアクセル開度センサ2によって検出され
たアクセル開度aを読み込む、前記アクセル開度aは、
車両の運転者によって操作されるアクセルペダルの踏み
込み量に相当する。
P2では、クランク角センサ1から単位クランク角度毎
又は基準クランク角度毎に出力されるクランク角信号に
基づいて機関回転速度Neを演算する。尚、クランク角
センサ1から単位クランク角度毎に検出信号が出力され
るときには、所定時間内における検出信号の出力数をカ
ウントして、また、基準クランク角度毎に検出信号が出
力されるときには、検出信号の周期を計測することによ
り機関回転速度Neを演算できる。
Paでは、ブーストセンサ3によって検出された吸入空
気の状態量である吸気管内圧力(吸気圧力)Paを読み
込む。
P4では、車両の運転状態において機関に要求されるト
ルクである目標トルクT、を演算する。
具体的には、例えばアクセル開度a対機関の出力トルク
Tの比例係数に1及り機関回転速度Ne対出力トルクT
の比例係数に2を、機関が搭載された車両の重量と機関
に付設されたトランスミッションのギヤ比とにより検出
される機関出力軸に加わる外部負荷に応じて設定し、こ
れらの比例係数Kl、に2とアクセル開度a9機関回転
速度Neとに基づき、To −KIXa−に2XNeな
る式に従って目標トルクT、を演算する。尚、前記演算
式に従う目標トルクT、の演算については、本出願人が
先に提案した特願昭63−144797号に詳細に説明
しである。また、車両の運転条件に応じて特性を変化さ
せる必要がないときには、上記のように演算によって目
標トルクT、を求めるのではなく、予めアクセル開度a
と機関回転速度Neとに応じて設定された目標トルクT
0のテーブルから当該機関運転状態に対応する目標トル
クToを読み出す簡便な構成としても良い。
P5では、P2で演算した機関回転速度Neと、P4で
演算した目標トルクT0とに基づきROM4bの燃料噴
射量テーブルAから該当する第1基本燃料噴射量Tpt
を読み出す、ここで、前記燃料噴射量テーブルAは、例
えば第4図に示すように、目標トルクT0と機関回転速
度Neとにより複数に区分される運転状態毎に基本燃料
噴射量Tpのデータを車両に搭載された機関の性能に応
じて記憶したものであり、基本燃料噴射量Tpはインジ
ェクタ5に与える噴射パルス信号のパルス巾(−s)と
して設定される。尚、前記燃料噴射量テーブルAは、ス
ロットル弁8をバイパスして供給される空気量がゼロで
、過給機を備えた機関では過給効果が無い状態を基準に
して作成しである。
P6では、P3で読み込んだ吸気管内圧力Paに基づい
て前記Tpt同様に噴射パルス信号のパルス巾を表す第
2基本燃料噴射量Tpaを次式に従い演算する。
Tpa−kXPa 上記には、機関の特性によって決まる定数であり、この
他、吸気温度による補正係数や体積効率変化に応じた補
正係数等を用いるようにしても良い。
また、本実施例では、吸入空気の状態量として吸気管内
圧力、(吸気圧力)Paを用いて基本燃料噴射量Tpを
演算する一般にD−ジェトロと呼ばれる方式を採用した
が、吸気通路に熱線式等のエアフローメータを設けこの
エアフローメータで検出した吸入空気の状態量である吸
入空気流量と機関回転速度Neとに基づいて基本燃料噴
射量Tpを演算する一般にL−ジェトロと呼ばれる方式
を採用するようにしても良い。
P7では、Paで目標トルクT0に応じて設定された第
1基本燃料噴射量Tptと、P6で吸入空気の状態量で
ある吸気管内圧力(吸気圧力)Paに応じて設定された
第2基本燃料噴射量Tpaとを比較する。
そして、比較結果がTpt≦TpaであるときにはPa
へ進んで吸気管内圧力Paに基づいて演算した第2基本
燃料噴射量Tpaを最終的な基本燃料噴射1tTpとし
て設定し、また、P7での比較結果がTpt>Tpaで
あるときにはP9へ進んで目標トルクT0に応じて設定
した第1基本燃料噴射量Tptを最終的な基本燃料噴射
量Tpとして設定することにより、前記TptとTpa
とのより大きい方が最終的な基本燃料噴射量Tpとして
選択されるようにする。
Pa又はP9で基本燃料噴射量Tpを選択的に設定する
と、PIOでは前記基本燃料噴射量Tpに機関の運転状
態に応じて定まる各種補正を施して最終的な燃料噴射量
TIを設定する。ここで、基本燃料噴射量Tpに加える
補正は、冷却水温度に応じた増量補正、始動時の増量補
正、過渡運転時における燃料壁流(吸気通路壁面に沿っ
て供給される液状燃料)量変化に応じた増減補正、排気
中の酸素濃度を介して検出される空燃比に基づいて行わ
れる空燃比フィードバック補正等公知のものである。
PIOで燃料噴射量Tiを設定すると、次のpHでは、
この燃料噴射量Tiを出力レジスタにセットする。これ
により、クランク角センサ1からのクランク角信号によ
りトリガされる所定の噴射タイミングにおいて前記出力
レジスタにセットされた最新の燃料噴射量Tiが読み出
され、この燃料噴射量Ti相当のパルス巾を有する燃料
噴射パルス信号がインジェクタ5に出力され、Ti相当
量の燃料が機関に噴射供給される。
尚、燃料噴射供給方式は、前記インジェクタ5を各気筒
毎に設けて燃料供給を行わせる一般にマルチポイントイ
ンジェクシッンシステムと称されるものの他、複数気筒
への燃料供給をひとつのインジェクタ5で行わせる一般
にシングルポイントインジェクションシステムと称され
るものであっても良い。
PI3では、P2で演算された機関回転速度NeとP4
で演算された目標トルクT0とにより、ROM4bのス
ロットル弁開度テーブルBから目標スロットル弁開度θ
。を読み出す。スロットル弁開度テーブルBは、第5図
に示すように、目標トルクT、と機関回転速度Neとに
より複数に区分される運転状態毎に目標スロットル弁開
度θ。のデータを記憶したものであり、目標スロットル
弁開度θ。データは車両に搭載された機関の性能から定
まるものである。
PI3では、PI3で読み出された目標スロットル弁開
度θ。をサーボ駆動回路6へ出力する。これにより、ス
ロットル弁8は、サーボ駆動回路6で制御されるサーボ
モータ9により回転駆動されてその開度θ1が目標スロ
ットル弁開度θ。に一致するようにフィードバック制御
される。
次に上記制御による作用を説明する。
機関の低負荷領域では、スロットル弁8を介して供給さ
れる空気量が少ないために、スロットル弁8をバイパス
して供給される空気量やスロットル弁8の漏れ空気量等
のスロットル弁開度θに相関のない空気量の変化が全体
の吸入空気量に大きく影響する。従って、目標トルクT
、に基づいてスロットル弁開度θを制御する一方、目標
トルクT0と機関回転速度Neとに基づいて基本燃料噴
射量Tpを設定する場合には、低負荷領域ではスロット
ル弁開度θに吸入空気量が対応しなくなって空気量計量
の精度が確保できず、以て基本燃料噴射量Tpの設定精
度が悪化する。
また、過給機付機関の場合には、過給機による過給効果
が現れる運転領域では吸入空気量が過給圧によって変化
し、スロットル弁開度θと実際の吸入空気量とが対応し
ないため、スロットル弁8の開度制御だけでは吸入空気
量が計量できない。
換言すれば、過給が行われる機関では、所定の吸入空気
量を得ようとしてスロットル弁開度θを制御しても、そ
のときの過給圧によって実際に得られる空気量が異なる
ため、スロットル弁開度θを介して吸入空気量を計量す
ることができないものである。更に、過給機が排気ター
ボチャージャーである場合には、過給効果が現れる運転
領域でいわゆるターボラグによってスロットル弁開度変
化に吸入空気量が追従変化しない場合があるため、かか
る状態では目標トルクT、に応じた燃料供給を行っても
、スロットル弁開度制御によってそれに見合った吸入空
気量を直ちに得ることができない。
このような理由から、機関の低負荷領域や過給機付機関
で過給効果が現れる運転領域では、目標トルクT0に応
じて燃料供給量を制御するのではなく、吸入空気の状態
量である例えば吸気管内圧力(吸気圧力)Paに基づい
て基本燃料噴射量Tpを設定することが望ましい。但し
、吸入空気の状態量に基づく基本燃料噴射量Tpの設定
制御では、機関の過渡運転時に応答遅れが発生するため
、本発明にかかる制御装置では、吸入空気の状態量に基
づき設定される第2基本燃料噴射量Tpaの他、目標ト
ルクT、と機関回転速度Neとに基づく第1基本燃料噴
射量Tptも別途設定し、これらを比較することによっ
てより大きい方が選択されるよう構成し、バイパス空気
量や過給効果等を含まずに設定される第1基本燃料噴射
量Tptでは過少設定となる低負荷領域や過給効果時に
は、バイパス空気量や過給効果も含んで設定されること
により第1基本燃料噴射量Tptよりも大きい(精度の
良い)第2基本燃料噴射量Tpaが選択され、また、機
関過渡運転時、特に燃料供給精度が運転性に大きく影響
する加速運転時において、第2基本燃料噴射量Tpaの
応答遅れが増大すると、応答性に優れより要求量に近い
第1基本燃料噴射量TptがTpaよりも大きくなって
Tptが選択されるようにしたものである。
従って、本実施例における制御装置によると、過渡運転
時における燃料供給制御の応答遅れを解消しつつ、吸入
空気状態量の検出値に基づ(燃料制御で大きな応答遅れ
が発生しない運転状態ではバイパス空気量や過給圧変化
に追従できる基本燃料噴射量に基づいて精度の良い燃料
供給量制御が行えるものである。
尚、吸入空気の状態量に基づいて燃料供給が行われる低
負荷領域は、エンジンブレーキからアイドリングに近い
極低負荷の領域にかけてであり、また、機関の応答性が
過給機自体の応答性に支配される過渡応答性が問題とな
る領域とは異なる領域であるため、過渡応答性と制御精
度との両立が図れるものである。
また、本実施例にかかる制御装置は、過給機が備えられ
ている機関で特に効果を発揮するものであるが、過給機
を備えない機関であってもその低負荷領域において燃料
制御の精度を向上させ得るものであり、過給機の有無を
限定するものではない。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、目標トルクに基
づいて基本燃料供給量を設定する一方、機関吸入空気の
状態量に基づいて基本燃料供給量を設定し、両者の大き
い方を選択するよう構成したことにより、吸入空気の状
態量に基づく燃料制御で応答遅れが発生する過渡運転時
には、目標トルクに基づく燃料制御を行わせ応答性を確
保すると共に、機関低負荷領域や過給機付機関で過給効
果が現れるときで目標トルクに基づく燃料制?II(吸
入空気針1)では燃料供給制御の精度が確保できないと
きには、吸入空気状態量に基づき精度の良い燃料供給制
御が行われるものであり、過渡運転時における燃料制御
の応答性と低負荷や過給時などにおける燃料供給の制御
精度とを両立させることができるという効果がある。
【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
明の一実施例を示すシステム概略図、第3図は同上実施
例における機関の制御内容を示すフローチャート、第4
図は同上実施例において目標トルクに応じた基本燃料供
給量のテーブルを示す線図、第5図は同上実施例におい
て目標トルクに応じた目標スロットル弁開度のテーブル
を示す線図である。 1・・・クランク角センサ  2・・・アクセル開度セ
ンサ  3・・・ブーストセンサ  4・・・コントロ
ールユニット  5・・・インジェクタ  6・・・サ
ーボ回路  7・・・スロットルセンサ  8・・・ス
ロットル弁  9・・・サーボモータ 特許出願人  日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島  冨二雄 7(、(kgm)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、アクセ
    ル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、 前記検出されたアクセル操作量と機関回転速度とに基づ
    いて機関の目標トルクを設定する目標トルク設定手段と
    、 前記設定された目標トルクに応じて機関への吸入空気量
    を制御する吸入空気量制御手段と、前記設定された目標
    トルクに基づいて基本燃料供給量を設定する第1の基本
    燃料供給量設定手段と、 機関吸入空気の状態量を検出する吸入空気状態量検出手
    段と、 前記検出された機関吸入空気の状態量に基づいて基本燃
    料供給量を設定する第2の基本燃料供給量設定手段と、 前記第1の基燃料供給量設定手段で設定した基本燃料供
    給量と前記第2の基本燃料供給量設定手段で設定した基
    本燃料供給量との何れか大きい方を選択する基本燃料供
    給量選択手段と、 該基本燃料供給量選択手段で選択した基本燃料供給量に
    基づいて機関への燃料供給量を制御する燃料供給制御手
    段と、 を備えて構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置
JP128189A 1989-01-06 1989-01-09 内燃機関の制御装置 Pending JPH02185635A (ja)

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