JPH0337020B2 - - Google Patents

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JPH0337020B2
JPH0337020B2 JP21032782A JP21032782A JPH0337020B2 JP H0337020 B2 JPH0337020 B2 JP H0337020B2 JP 21032782 A JP21032782 A JP 21032782A JP 21032782 A JP21032782 A JP 21032782A JP H0337020 B2 JPH0337020 B2 JP H0337020B2
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JP
Japan
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cylinder
fuel
engine
air
exhaust gas
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Application number
JP21032782A
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JPS59101562A (ja
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Takayoshi Nishimori
Manabu Arima
Yoshitaka Tawara
Koji Kawate
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPS59101562A publication Critical patent/JPS59101562A/ja
Publication of JPH0337020B2 publication Critical patent/JPH0337020B2/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
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • 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
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2441Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions
    • F02D41/2445Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions characterised by a plurality of learning conditions or ranges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454Learning of the air-fuel ratio control

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  • 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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は1個の排気センサの出力に基いてエン
ジンの気筒毎の空燃比を目標空燃比にフイードバ
ツク制御するようにした多気筒エンジンの空燃比
制御装置に関するものである。
従来、多気筒エンジンの空燃比制御装置は、排
気多岐管の集合部下流に1個の排気センサを配設
し、該排気センサによる検出排気ガス濃度に基い
て各気筒への燃料噴射量を一律に制御し、エンジ
ン全体の空燃比を目標空燃比にフイードバツク制
御するようにしている。
ところが各気筒への吸入空気量には各気筒間で
バラツキがあるものであり、このような吸入空気
量にバラツキを有する各気筒への燃料噴射量を一
律に制御したのでは各気筒の空燃比を目標空燃比
に制御することはできない。そこでこのような問
題を解決するため、本件出願人は、エンジンの排
気ガスが排気多岐管集合部下流では管路方向に層
状をなして流れることに着目して気筒毎の排気ガ
ス濃度を検出し、該検出排気ガス濃度に基いて気
筒毎の空燃比制御ができるようにした多気筒エン
ジンの空燃比制御装置についてすでに出願してい
る(特昭59−23046号参照)。
しかしながら上記排気ガスは、低負荷時にはそ
の量が少ないためその流速が低くなつてあまり明
確な層状をなすものではなく、そのためこのよう
な低負荷時には気筒毎の排気ガス濃度を検出する
のは困難なものである。またエンジンの高速回転
域においては、排気ガスの流速が速くなるため排
気センサによる検出の時間遅れにより、このよう
な高速回転域においてもやはり気筒毎の排気ガス
濃度を検出するのは困難なものである。
なお、このような問題を解決するために気筒毎
に排気センサを設けることも考えられるが、この
ようにすると今度はコスト高になるという問題が
生ずる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもの
で、気筒毎に排気ガス濃度を検出できる気筒毎検
出可能運転領域においては、該検出した排気ガス
濃度に基いて当該気筒への燃料供給量を補正制御
するとともに、該補正制御量を当該気筒の気筒毎
燃料供給量補正値として記憶する一方、上記気筒
毎検出のできない気筒毎検出不能運転領域におい
ては、上記排気センサによる検出排気ガス濃度と
上記気筒毎燃料供給量補正値に基いて各気筒への
燃料供給量を補正制御することにより、排気セン
サの数量を増加することなく気筒毎検出不能運転
領域においても気筒毎の空燃比制御ができる多気
筒エンジンの空燃比制御装置を提供せんとするも
のである。
以下本発明の実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例を示し、図において
1は第1ないし第4の気筒1a〜1dを有する4
気筒エンジンで、該エンジン1は第1,第3,第
4,第2の気筒の順序で点火されるようになつて
いる。2は主通路2eと第1ないし第4の分岐通
路2a〜2dからなる吸気通路であり、上記主通
路2eには、該通路2eの吸入空気量を制御するス
ロツトル弁3が設けられ、また上記主通路2eの
スロツトル弁3上流側には上記吸入空気量を検出
するエアフローセンサ4が設けられ、さらに上記
主通路2eの上流端にはエアクリーナ5が設けら
れている。また上記第1ないし第4の分岐通路2
a〜2dは上記第1ないし第4の気筒1a〜1d
に接続されており、この各分岐通路2a〜2dに
は燃料噴射弁16a〜16dが設けられている。
そして8は第1ないし第4の枝管8a〜8dと
主管8eとからなる排気多岐管であり、該排気多
岐管8の上記各枝管8a〜8dは上記第1ないし
第4の気筒1a〜1dに接続されており、該各枝
管8a〜8dが集合した集合部8f下流における
上記主管8eには、該主管8eを通過する排気ガ
ス濃度を検出するための排気センサ9が取付けら
れており、該排気センサ9は、例えばO2センサ
からなり、上記排気ガス濃度に対応してリニアな
出力を発生するようになつている。なお10は上
記主管8eの排気センサ9下流に配設された排気
ガス浄化装置である。
また上記エンジン1のクランクシヤフト(図示
せず)には第1歯車11が連結され、該第1歯車
11にはこれの2倍の歯数を有する第2歯車12
が噛合しており、そのためこれはエンジン1の1/
2の回転速度で回転し、該第2歯車12の図示左
方には基準タイミング検出センサ13が配設され
ている。そして該基準タイミング検出センサ13
はエンジン1の動作の基準となるタイミングを検
出するためのもので、例えば第1の気筒1aのピ
ストンが圧縮上死点にあるタイミングを検出す
る。
なお、図示していないが上記第1歯車11付近
にはエンジン回転数を検出する回転センサが設け
られており、該回転センサ及び上記エアフローセ
ンサ4の出力はエンジン1の運転状態を表わす運
転情報となつている。
また14は第1記憶装置であり、これには予め
実験によつて求めた各運転状態における各気筒1
a〜1dの遅れ時間to,n(以下すべてnは運転領域
番号でn=1〜16,mは気筒番号でm=1〜4で
ある)が記憶されており、ここで遅れ時間という
のは上記基準タイミングから上記排気センサ9が
各気筒1a〜1dの排気ガス濃度を検出するタイ
ミングまでに経過する時間であり、また運転領域
は第2図aに示すように吸入空気量Qとエンジン
回転数Nの値に対応した16の領域A1〜A16に区分
されている。
また該第1記憶装置14にはマツプAに示すよ
うに吸入空気量Qとエンジン回転数Nとで定まる
上記運転領域毎に各気筒とも等しい値の目標空燃
比MAoが記憶されている(第2図b参照)。さら
に15は第2記憶装置であり、これはマツプBに
示すように各運転領域における各気筒1a〜1d
の噴射量補正値を求めるための、気筒毎の実際の
空燃比と目標空燃比との空燃比ずれ率EMo,nが記
憶されているようになつている(第2図c参照)。
また16eは上記各燃料噴射弁16a〜16d
を開閉駆動する駆動回路であり、該駆動回路16
eと上記各燃料噴射弁16a〜16dとで各気筒
1a〜1dに供給する燃料量を気筒毎に調整する
燃料調整装置16が構成されている。
そして17は制御回路であり、これは上記排気
センサ9,エアフローセンサ4,回転センサ及び
基準タイミング検出センサ13の出力を受けて上
記燃料調整装置16による各気筒への燃料噴射量
を補正制御するためのものである。そしてより詳
細には該制御回路17は、気筒毎検出可能領域
(領域A1〜A9)においては、現時点での上記排気
センサ9による検出排気ガス濃度が上記各気筒1
a〜1dのいずれの気筒からの排気ガスの濃度で
あるかを判別し、該検出排気ガス濃度に基いて当
該気筒への燃料噴射量を補正制御するとともに、
該補正制御量を当該気筒の気筒毎噴射量補正値と
して上記第2記憶装置15に記憶せしめるように
なつている。
一方気筒毎検出不能運転領域(領域A10〜A16
においては、上記制御回路17は、上記排気セン
サ9による検出排気ガス濃度と、上記第2記憶装
置15内の気筒毎噴射量補正値とに基いて各気筒
への燃料噴射量を補正制御するようになつてい
る。
第3図は上記制御回路17の演算処理のフロー
チヤートを示し、図において、20は上記基準タイ
ミング検出センサ13の出力を読み込むととも
に、上記エアフローセンサ4及び回転数センサの
出力を運転領域を特定するための運転情報として
読み込むステツプ、21はその運転領域における目
標空燃比MAoを上記第1記憶装置14から読み
出し、また、基本燃料噴射量TBoを、TBo=k×
Q/Nにより演算して求めるステツプである。こ
こでkは予め実験により求めた定数であるが、運
転領域に応じた変数とすることもできる。
また22,23はエンジン1の運転状態が上記気筒
毎検出不能運転領域にあるか否かを判定する判定
ステツプであり、判定ステツプ22は該領域のうち
吸入空気量Qが所定空気量Q0より少ない時低負
荷領域を判定するステツプ、判定ステツプ23はエ
ンジン回転数Nが所定回転数N0より高い時高回
転領域を判定するステツプである。
24はエンジン1の運転状態が気筒毎検出可能運
転領域にある場合に各気筒1a〜1dの現時点で
の実際空燃比MAo,nを求めるステツプであり、例
えば運転領域A1での第1の気筒1aの実際空燃
比MA1,1を求める場合は、上記基準タイミング検
出センサ13の出力を受けてから、上記第1記憶
装置14に記憶されている第1の気筒1aの遅れ
時間t1,1が経過すると、この時点における上記排
気センサ9の出力を第1の気筒1aの検出排気ガ
ス濃度として読み込み、該濃度に基いて上記実際
空燃比MA1,1を求める。
また25は現時点における各気筒1a〜1dの上
記実際空燃比MAo,nと目標空燃比MAoとの空燃
比ずれ率EMo,n=MAo,n/MAoを求めるステツ
プ、26は上記空燃比ずれ率EMo,nを気筒毎及び運
転領域毎に上記第2記憶装置15に記憶せしめる
ステツプである。
27は気筒毎の燃料噴射量TIo,nを求めるステツ
プであり、これは上記ステツプ26で記憶した空燃
比ずれ率EMo,nを用いてTIo,n=TBo×EMo,nより
求める。28は気筒毎の燃料噴射量TIo,nを出力す
るステツプで、これは噴射タイミング時点で割り
込み処理されるようになつている。
29はエンジン1の運転状態が気筒毎検出不能運
転領域にある場合において各気筒1a〜1dの現
時点での暫定空燃比MA′o,nを求めるステツプで
あり、30は上記気筒毎の暫定空燃比MA′o,nを補
正した補正空燃比MMo,nを求めるステツプであ
り、これは上記ステツプ26で記憶した運転領域
毎,気筒毎の空燃比ずれ率EMo,nの平均から、即
ちMMo,n=MA′nm×4EMn4m=1 EMnから求め
る。ここでEMnはマツプBにおける空燃比ずれ
率EMo,nを気筒毎に領域A1〜A9にわたつて平均
して、あるいは重み付け平均して求めたものであ
り、後者の場合の重み付けは実験によつて適宜求
めることができる。
また31は補正空燃比ずれ率EMo,n=MMo,n
MAoを求めるステツプで、該補正空燃比ずれ率
EMo,nを用いてステツプ27により気筒毎の補正燃
料噴射量TIo,n=TBo×EMo,nを求め、これをステ
ツプ28により気筒毎に出力する。
次に動作について説明する。
エンジン1の作動中、吸気通路2にはスロツト
ル弁3の開度に応じた量の空気が吸入され、その
吸入空気量はエアフローセンサ4により検出さ
れ、また排気多岐管8の主管8e内の排気ガス濃
度は排気センサ9により検出され、またエンジン
1の基準タイミング、即ち第1の気筒1aのピス
トンがその圧縮上死点にあるタイミングは基準タ
イミング検出センサ13により検出され、さらに
エンジン回転数は回転センサにより検出され、こ
れらの各センサ4,9,13及び回転センサの出
力は上記制御回路17に加えられる。また上記第
1記憶装置14には、マツプAに示す運転領域毎
の目標空燃比MAo及び運転領域毎,気筒毎の遅
れ時間to,nが記憶されている。
そしてまずエンジン1の運転状態が気筒毎検出
可能運転領域にある場合について説明する。ここ
で上記気筒毎検出可能運転領域とは、気筒毎の排
気ガス濃度を検出できる運転領域、即ち第2図a
に示す領域A1〜A9のように、吸入空気量Qが所
定空気量Q0より大きく、かつエンジン回転数N
が所定回転数N0より低い運転領域であり、今エ
ンジン1が運転領域Ai(i=1〜9)にあるとす
ると、各気筒1a〜1dからの排気ガスは第4図
aに示すようにその点火順序に従つて第1,第
3,第4,第2の気筒の排気ガス,,,
の順に層をなして上記排気多岐管8の主管8e内
を流れている。この場合、制御回路17は第3図
に示すように、ステツプ20でエアフローセンサ4
及び回転センサの出力、即ち吸入空気量Q及びエ
ンジン回転数Nを運転情報として読み込み、ステ
ツプ21で第1記憶装置14から上記読み込んだ運
転情報に基いてその運転状態における目標空燃比
MAiを読み出し、該目標空燃比MAiを用いて演算
してその運転状態における基本燃料噴射量TBi
求める。またステツプ22で吸入空気量Qが所定吸
入空気量Q0より多いか否かを判定し、この場合
Q>Q0であるのでステツプ22からステツプ23に
進み、該ステツプ23でエンジン回転数Nが所定エ
ンジン回転数N0より低いか否かを判定し、この
場合N<N0であるのでステツプ23からステツプ
24,25,26,27の経路で進む。
そして上記制御回路17はステツプ24で、上記
基準タイミング検出センサ13の出力が入力され
てから第1記憶装置14からその運転状態に応じ
て読み出した気筒毎の遅れ時間ti,1,ti,3,ti,4,ti,2
が各々経過すると(第4図参照)、この時点にお
ける上記排気センサ9の出力を各々第1,第3,
第4,第2の気筒の検出排気ガス濃度として読み
込み、該各検出排気ガス濃度から各気筒1a〜1
dの実際空燃比MAi,1〜MAi,4を求め、ステツプ
25で上記実際空燃比MAi,1〜MAi,4と上記ステツ
プ21で読み込んだ目標空燃比MAiとの空燃比ずれ
率EMi,1〜EMi,4を求め、ステツプ26で上記空燃比
ずれ率EMi,1〜EMi,4を上記第2記憶装置15にマ
ツプBに示すように運転領域毎かつ気筒毎に記憶
せしめ、ステツプ27で気筒毎の燃料噴射量TIi,1
〜Tii,4を求める。そして上記制御回路17はステ
ツプ28で上記気筒毎の燃料噴射量TIi,nを駆動回
路16eおよび燃料噴射弁16a〜16dをして
気筒毎の噴射タイミングで噴射せしめ、ステツプ
20に戻りステツプ20〜28の経路を循環する。
次にエンジン1の運転状態が気筒毎検出不能運
転領域にある場合について説明する。ここで上記
気筒毎検出不能運転領域とは、気筒毎の排気ガス
濃度を検出できない運転領域、即ち第2図aに示
す領域A10〜A16であり、これは吸入空気量Qが
所定空気量Q0より少ない低負荷領域A10〜A12
びエンジン回転数Nが所定回転数N0より高い高
回転領域A13〜A16からなり、今エンジン1が運
転領域Aj(j=10〜12)にあるとすると、各気筒
1a〜1dからの排気ガスは第5図aにXで示す
ように混じり合つており、この場合、上記制御回
路17はステツプ22でこの場合の運転状態は低負
荷領域、即ち気筒毎検出不能運転領域にあると判
定し、このステツプ22からステツプ29,30,31の
経路で進み、ステツプ29で基準タイミングから遅
れ時間tj,1,tj,3,tj,4,tj,2が経過すると、その時点
における上記排気センサ9の出力を各々第1,第
3,第4,第2の気筒の検出暫定排気ガス濃度と
して読み込み、該各排気ガス濃度から暫定空燃比
MA′j,1,MA′j,3,MA′j,4,MA′j,2を求める。ここ
で各気筒1a〜1dからの排気ガスが混じつてい
るためこの暫定空燃比MA′j,1〜MA′j,4は相互に同
様の値となる場合が多く、本実施例では第5図b
に示すように一定値となつている。そしてステツ
プ30で上記第2記憶装置15に記憶されている気
筒毎の領域A1〜A9の空燃比ずれ率EMo,nを読み
出し、これを気筒毎に平均した平均空燃比ずれ率
EMnを用いて上記暫定空燃比MA′j,1〜MA′j,4
補正して補正空燃比MMj,1〜MMj,4を求め、ステ
ツプ31で気筒毎の補正空燃比ずれ率EMj,1〜EMj,4
を求める。
そしてこの後、上記制御回路17はステツプ31
からステツプ27,28の経路で進み、ステツプ27で
補正燃料噴射量TIj,1〜TIj,4を求め、ステツプ28
で上記補正燃料噴射量TIo,nを所定の噴射タイミ
ングで燃料噴射弁16a〜16dをして噴射せし
め、その後ステツプ20に戻り、さらにステツプ
20,21,22,29,30,31,27,28の経路で循環す
ることとなる。
またエンジン1が運転領域A13〜A16にある場
合は各気筒1a〜1dからの排気ガスは層状をな
しているが、その流路が速いため排気センサ9の
部分を排気ガスが通過するに要する時間が短かく
なり、排気センサ9はその検出の時間遅れのた
め、気筒毎の排気ガス濃度の検出ができないもの
である。そしてこの場合は上記制御回路17はス
テツプ23からステツプ29に進み、その後は上記領
域A10〜A12の場合と同様に進むこととなる。
このように本実施例装置では、気筒毎検出可能
運転領域においては、気筒毎に検出した排気ガス
濃度に基いて当該気筒への燃料噴射量を補正制御
し、気筒毎検出不能運転領域においては排気セン
サによる検出排気ガス濃度と上記補正制御量とに
基いて当該気筒への燃料噴射量を補正制御するよ
うにしたので、上記気筒毎検出不能運転領域にお
いても燃料噴射量の気筒毎の補正制御ができる。
なお上記実施例では目標空燃比MAoは各運転
領域毎に各気筒とも同じ値にしたが、これは気筒
毎に異なる値を用いてもよい。また低負荷領域に
おける暫定空燃比MA′j,nは第5図bに示すよう
に一定値であるとして説明したが、これは必ずし
も一定になるものではなく、バラツキが生じる場
合があり、この場合は平均を求めて使用しても良
い。さらにまた、上記空燃比ずれ率EMo,nを気筒
毎にかつ運転領域A1〜A9毎に求めてこれを記憶
するようにしたが、これは必ずしもこのような領
域毎に記憶しなくても良く、例えば気筒毎に運転
領域A1〜A9にわたつて平均あるいは重み付け平
均して記憶するようにしても良い。また排気ガス
センサ9は理論空燃比付近で急激な出力変化を示
すものであつても良い。
以上のように本発明に係る多気筒エンジンの空
燃比制御装置によれば、気筒毎に排気ガス濃度を
検出できる気筒毎検出可能運転領域においては、
該検出した排気ガス濃度に基いて当該気筒への燃
料供給量を補正制御するとともに、該補正制御量
を当該気筒の気筒毎燃料供給量補正値として記憶
する一方、上記気筒毎検出のできない気筒毎検出
不能運転領域においては、上記排気センサによる
検出排気ガス濃度と上記気筒毎燃料供給量補正値
とに基いて各気筒への燃料供給量を補正制御する
ようにしたので排気センサの数量を増すことなく
気筒毎検出不能運転領域においても気筒毎の空燃
比制御を精度よく行なえる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による多気筒エンジ
ンの空燃比制御装置の概略構成図、第2図aはそ
の運転領域を説明するための特性図、第2図b,
cはそのマツプを示す図、第3図はその制御回路
の処理手順のフローチヤートを示す図、第4図
a,b、第5図a,bはその作用を説明するため
の図である。 1……エンジン、4……運転状態検出センサ
(エアフローセンサ)、8……排気多岐管、8f…
…集合部、9……排気センサ、13……基準タイ
ミング検出センサ、14……第1記憶装置、15
……第2記憶装置、16……燃料調整装置(駆動
回路、燃料噴射弁)、17……制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 排気多岐管の集合部下流に配設された排気セ
    ンサと、エンジンの運転状態を検出する運転状態
    検出センサと、エンジンの基準タイミングを検出
    する基準タイミング検出センサと、上記基準タイ
    ミングから上記排気センサによる各気筒の排気ガ
    ス濃度を検出するタイミングまでの遅れ時間を予
    めエンジンの各運転状態に対応して記憶している
    第1記憶装置と、各気筒の目標空燃比からのバラ
    ツキに関する気筒毎燃料供給量補正値が記憶され
    る第2記憶装置と、各気筒に供給する燃料量を気
    筒毎に調整する燃料調整装置と、上記排気セン
    サ,運転状態検出センサ及び基準タイミング検出
    センサの各出力を受け、気筒毎検出可能運転領域
    においては上記基準タイミングと上記第1記憶装
    置に記憶している現時点の運転状態に対応する各
    気筒の遅れ時間データとから現時点での排気セン
    サの検出排気ガス濃度がどの気筒からのものかを
    判別し該検出排気ガス濃度に基いて上記燃料調整
    装置による当該気筒への燃料供給量を補正制御す
    るとともに、該補正制御量を当該気筒の目標空燃
    比からのバラツキに関する気筒毎燃料供給量補正
    値として上記第2記憶装置に記憶させる一方、気
    筒毎検出不能運転領域では上記排気センサによる
    検出排気ガス濃度と上記第2記憶装置内の気筒毎
    燃料供給量補正値とに基いて上記燃料調整装置に
    よる各気筒への燃料供給量を補正制御する制御回
    路とを備えたことを特徴とする多気筒エンジンの
    空燃比制御装置。
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