JPH04330347A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

燃料噴射制御装置

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JPH04330347A
JPH04330347A JP12694191A JP12694191A JPH04330347A JP H04330347 A JPH04330347 A JP H04330347A JP 12694191 A JP12694191 A JP 12694191A JP 12694191 A JP12694191 A JP 12694191A JP H04330347 A JPH04330347 A JP H04330347A
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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】この発明は燃料噴射制御装置に係
り、特にエンジン回転数の分布状態を算出して各領域に
応じた適正な燃料噴射量とすべく空燃比をフィードバッ
ク制御し、各領域における特性を向上し得る燃料噴射制
御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】エンジンにおいては、運転時におけるエ
ンジン回転数(回転速度)及びエンジン負荷の影響が極
めて大きく、この両変動要素を組み合わせた各種の運転
状況において、低燃費、排ガス有害成分の低減等が要請
されている。エンジンの各運転状態において空燃比を適
正に維持させるために、4サイクルエンジンでは、運転
中に空燃比をフィードバック制御する空燃比制御装置が
設けられている。 【0003】この空燃比制御装置は、排ガス中の酸素量
(O2 )をO2 センサ等の排気センサによって検出
し、この排気センサからの検出信号により空燃比をフィ
ードバック制御し、運転性の向上や燃費の改善、排ガス
の有害成分の低減等を図っている。 【0004】また、2サイクルエンジン、例えば、船外
機においては、制御手段を使用して点火時期制御や燃料
噴射制御等のフィードバック制御を行っている。 【0005】しかし、2サイクルエンジンにおいては、
排気系に吹き抜けがあるために、排ガス中のO2 濃度
によって空燃比を特定することができない問題がある。 また、2サイクルエンジンにおいては、O2 センサの
使用寿命が汚損によって4サイクルエンジンに使用した
場合よりも短いために、O2 センサを使用した空燃比
制御は困難である。従って、燃料噴射システムを採用し
ても、空燃比のフィードバック制御を適正に行うことが
できなかった。 【0006】前記燃料噴射制御装置としては、例えば、
特開平2−33439号公報に開示されている。この公
報に記載された2サイクル直噴エンジンの燃料噴射制御
装置は、排気系に吹き抜け空気を含む排気の実空燃比を
検出するリーンセンサを取り付け、各運転条件において
予め設定された排気側目標とリーンセンサによる排気側
実空燃比とを比較判断し、この比較に基づいてエンジン
の燃料噴射量を補正しつつ空燃比のフィードバック制御
をしている。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の燃料
噴射制御装置においては、2サイクルエンジンの例えば
、船外機のように、排ガス規制がなく、また、2サイク
ルであるために3元触媒を使用していない場合に、エン
ジン回転数の回転安定度(スムーズさ)を向上させるこ
とに使用している。 【0008】つまり、2サイクルエンジンにおいては、
一般に図12に示すような回転安定度特性を有している
。この図12のフィッシュフックカーブにおいては、横
軸に空燃比を示し、左方向によるほど空燃比が薄く、右
方向によるほど空燃比が濃くなっている。また、縦軸に
はエンジン回転数の回転安定度を示していて、上の方ほ
ど大きい安定度を示し、エンジン回転数の不安定度は空
燃比に関係していることが明らかである。 【0009】第10図から明かな如く、空燃比が薄い箇
所では、良好な安定度が得られず、また、低給気比(低
負荷域)においてはエンジン回転数が不安定になり、エ
ンジン回転数が不安定のままエンジンを運転したのでは
、エンジンの運転状態が不安定になるという不都合があ
った。 【0010】この不都合を回避する従来例を説明する。 図9においては、エンジン回転数をイグニッション信号
の時間間隔によって求める説明をする。 【0011】図9においては、横軸に秒を単位とする時
間tを、縦軸にイグニッション信号を示している。また
、Δtj、Δtj+1 、Δtj+2 、Δtj+3 
、……はそれぞれイグニッション信号の出力時間間隔(
秒)を示している。 【0012】従って、毎回のエンジン回転数Njは、イ
グニッション信号がクランク軸の1回転に1回出力する
とすると、 【0013】Nj=60/Δtj(rpm)によって算
出されるが、イグニッション信号の時間間隔はばらつい
ているので、適切なイグニッションの点火回数における
平均エンジン回転数Njと計算毎の標準偏差σiを下式
によって算出する。   ──────────────   数  1 ─
──────────────  【0014】ここで
、   ──────────────   数  2 ─
──────────────  ─────────
─────   数  3 ────────────
───    ──────────────   数
  4 ───────────────  の各式を
使用し、σiが最小となるような燃料噴射量を採用して
いる。 【0015】また、図10(a)、図11(a)におい
ては、横軸には時間即ちエンジン回転数を、縦軸には各
回転毎に前述した式で算出したエンジン回転数Njを示
していて、図10(a)はエンジン回転数の変動が大な
る時のデータ、図11(a)はエンジン回転数の変動が
小なる時のデータを示している。 【0016】更に、図10及び図11において、図10
(b)と図11(b)で前述した各データのばらつきの
大きさを示すものであって、それぞれ縦軸にはエンジン
回転数を、横軸には各回転数における発生頻度を示して
いる。これら図から明らかなように、エンジン回転数の
変動が大なる状態から算出した標準偏差値がなだらかで
、エンジン回転数の変動が小なる状態から算出した標準
偏差がピーキー(山がきつい形状)である。 【0017】なお、図10(b)、図11(b)におい
てMは、エンジン回転数の平均値である。 【0018】しかし、上述の方策においては、エンジン
回転数の回転安定度(スムーズさ)を向上させることは
できるが、船外機等のマリンエンジンに採用した場合に
は、低速時に不都合は生じないが、滑走状態において種
々不具合を有している。 【0019】すなわち、滑走状態においては、給気比も
ある程度上昇していることにより、燃料噴射両を最小の
目的値にフィードバック制御すると、巡航中の燃費や負
荷の変化の著しいハンプ時のコントロール性が悪化する
とともに、エンジン回転数が不安定となるという不都合
がある。 【0020】 【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述不都合を除去するために、所定条件でエンジン回転数
を採取してエンジン回転数の変化の分布状態を算出しこ
の分布状態の標準偏差を小にすべく空燃比をフィードバ
ック制御する燃料噴射制御装置において、負荷とエンジ
ン回転数とからなる基本マップを複数の領域に分割し各
領域に応じた適正な燃料噴射量とすべくフィードバック
制御するとともに最も低速且つ低負荷部分の領域におい
て採取したエンジン回転数による標準偏差を最小とすべ
くフィードバック制御する制御手段を設けたことを特徴
とする。 【0021】 【作用】上述の如く発明したことにより、エンジン回転
数の分布状態を算出して各領域に応じた適正な燃料噴射
量とすべく空燃比をフィードバック制御する。これによ
り、各領域における特性を向上し得る。また、エンジン
回転数の変化の分布状態を制御手段によって算出するの
で、エンジン回転数の分布状態を他のセンサ等を用いる
ことなく簡単に算出することができる。 【0022】 【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
に説明する。 【0023】図1〜図8はこの発明の実施例を示すもの
である。図3において、2はマイクロコンピュータを主
体とし、A/Dコンバータ等を含む各種出力回路と、メ
モリ及びその他の周辺回路を含むエンジン(図示せず)
の制御手段(エンジンコントロールユニット)である。 4はスロットル開度センサ、6はエンジン回転数センサ
、8は燃料噴射弁、10は燃料噴射装置、12は吸気温
度センサ、14は大気圧センサ、16は冷却水温度セン
サである。 【0024】前記スロットル開度センサ4は、スロット
ル開度αを検出するものであり、エンジン回転数センサ
6は、エンジンの回転速度を示す時間当たりエンジン回
転数Nを検出するものである。また、吸気温度センサ1
2は、吸気温度TA を検出するものである。大気圧セ
ンサ14は、大気圧pを検出するものである。冷却水温
度センサ16は、エンジンの冷却水温度Twを検出する
ものである。 【0025】これ等各センサは、前記制御手段2に連絡
している。また、制御手段2には、その他該エンジンの
制御及び監視用の各種センサが接続されている。 【0026】制御手段2においては、予め設定され記録
している演算式に従って、スロットル開度αとエンジン
回転数Nから基本の燃料噴射量TPを算出するとともに
、吸気温度TA 、大気圧p、冷却水温度TW 等の各
因子によって基本の燃料噴射量を補正して内蔵している
燃料噴射装置10の駆動回路(図示せず)に適合した所
定の燃料噴射値TPを示す信号を出力し、燃料噴射弁8
を作動制御してエンジンを駆動させている。 【0027】また、前記制御手段2においては、負荷と
エンジン回転数とからなる基本マップを複数の領域に分
割し各領域に応じた適正な燃料噴射量とすべくフィード
バック制御するとともに最も低速且つ低負荷部分の領域
において採取したエンジン回転数による標準偏差を最小
とすべくフィードバック制御する構成を有する。 【0028】詳述すれば、図示しないエンジンは、図1
に示す如く、負荷とエンジン回転数とをパラメータとす
る基本マップを有している。 【0029】このとき、負荷は、空気量の測定やブース
ト圧の測定、そしてスロットル開度の測定等により検出
できる。 【0030】また、基本マップの内容は、定常状態にお
ける燃料噴射量を表すものであり、気圧や気温、水温、
そして加・減速等の運転状態に応じて修正去れるもので
ある。 【0031】例えば、気化器の場合には、基本量は機械
的に決定されるものであるがね修正量の判定用として上
記基本マップを採用することも可能である。 【0032】前記基本マップ中の運転状態を、図2に示
す如く、エンジン回転数Nと負荷、例えばスロットル開
度αによって以下の如く複数、例えば4分割する。 【0033】■、スムーズネス部A;σi=min  
目標フィードバック部分 ■、燃費部B        ;N/F=max  目
標フィードバック部分 ■、パワー部C      ;N=max  目標フィ
ードバック部分 ■、全負荷部D      ;ノックコントロールフィ
ードバック部分 【0034】スムーズネス部Aは、従来技術と略同様で
あるので、説明を省略する。 【0035】前記燃費部Bは、空気量を一定と想定して
燃料率をC=N/F=エンジン回転数/燃料量と定義す
ると、燃料率が最も大となる点イは、図4に示す如く、
原点を通過する直線とフィッシュフックカーブとの接点
により求めることができるが、通常、標準偏差σi=m
inの点ロよりも薄い(リーン、Lean)側にある。 前記点イとは、最小の燃料量によって最大のエンジン回
転数となる点である。 【0036】また、パワー部Cにおける出力(エンジン
回転数)の最大点ハは、図4に示す如く、点ロよりも濃
い(リッチ、Rich)側に存在する。この点ハの求め
方は、標準偏差σi=minを目標値としている。 【0037】更に、前記全負荷部Dは、エンジンの耐久
性を考慮し、ノックコントロール用フィードバック制御
を行っている。この全負荷部Dは、上述のパワー部Cに
対してイグニションタイミングをコントロールすること
により、ノック発生領域の直前部位にて運転させるもの
である。 【0038】また、前記制御手段2は、図5に示す如く
、フィードバック制御後の結果を記憶し、基本マップを
修正する学習機能を有している。この学習機能により再
運転時の基速を上昇させている。 【0039】一般に、Nイ <Nロ <Nハ (図4参
照)であることにより、図6に示す如く、パワー部Cで
はスタートアドレスよりも右側にアドレスが移動し、燃
費部Bではスタートアドレスよりも左側にアドレスが移
動する場合もある。この場合、移動する直前の結果を記
憶した後に、隣のアドレスに移動し、フィードバック制
御を続行させるものである。 【0040】このため、Nイ <Nロ であることによ
り、スムーズネス部Aの実行によって燃費部Bのアドレ
スに移動しても、元の適正なアドレスに自動的に戻る。 逆に、燃費部Bでのアドレスから左側に移動しても、自
動的に右方向に戻されることとなり、境界は安定するも
のである。 【0041】しかし、燃費部Bとパワー部Cとの境界は
、Nイ <Nハ であることにより、不安定となる惧れ
があるが、領域に優先順位を付けて燃費部Bをパワー部
Cよりも優先させ、燃費部Bのフィードバック制御中に
パワー部Cからの信号が入っても、燃費部Bのフィード
バック制御を続行させるものである。 【0042】これにより、制御手段2の学習機能によっ
て基本マップの全領域に渡ってフィードバック制御が行
われ、始動・暖機・フィードバックの各モードを統合し
ている。 【0043】次に作用について説明する。 【0044】図7において、前記燃費部Bのフローチャ
ートがスタート(ステツプ100)すると、制御手段2
に設けられたカウンタ(図示せず)にはi=1がセット
され(ステップ102)、所定条件としてスロットル開
度が一定で所定エンジン負荷状態である時に、エンジン
回転数Niと燃料量Fiとにより燃料率Ciを算出する
(ステップ104)。 【0045】燃料噴射量(フィードバック)に予めエン
ジンの機能、性能によって設定されている所定の数値ν
が加え込まれ、修正燃料噴射量TP(フィードバック)
を得る(ステップ106)。 【0046】次に、ステップ108において前述したカ
ウンタ(図示せず)に1を加え込み、新しい修正燃料噴
射量TP(フィードバック)に基づく燃料率Ciをエン
ジン回転数Niと燃料量Fiとにより算出する(ステッ
プ110)。 【0047】次いで、ステップ104で得られた燃料率
Ci−1とステップ110で得られた燃料率Ciとを比
較し、ステップ104で得られた燃料率Ci−1よりも
ステップ110で得られた燃料率Ciが大きいと、ステ
ップ106の前に戻って再度所定の数値νが加え込まれ
るステップ108に戻る。 【0048】ステップ104で得られた燃料率Ci−1
がステツプ110で得られた燃料率Ciよりも大きいと
、ステップ114に進む(ステップ112)。 【0049】ステップ114においては、ステップ10
6で得られた燃料噴射量TP(フィードバック)からエ
ンジンの機能、性能によって設定されている所定の数値
ξが減算され、得られた修正燃料噴射量TP(フィード
バック)を出力する。 【0050】但し、ξ≠νであって、図7に示す如く、
ν、ξはそれぞれTP(燃料噴射量)の修正子である。 【0051】次に、ステップ116において、前述した
カウンタ(図示せず)に再び1を加え込み、ステップ1
14において出力した新しい修正燃料噴射量TP(フィ
ードバック)に基づく燃料率Ciをエンジン回転数Ni
と燃料量Fiとにより算出する(ステップ118)。 【0052】ステップ110で得られた燃料率Ci−1
とステップ118で得られた燃料率Ciとを比較し、ス
テップ110で得られた燃料率Ci−1よりもステップ
118で得られた燃料率Ciが大きいと、ステツプ11
4の前に戻って再度所定の数値ξが減算されステップ1
16に進む。 【0053】ステップ110で得られた燃料率Ci−1
がステップ118で得られた燃料率Ciよりも大きいと
、ステップ122に進む(ステップ120)。 【0054】ステップ122においては、エンジンの機
能、性能によって決定される判定式、J=J(α、N、
TA 、p、Tw……)に該状況に於けるスロットル開
度α、エンジン回転数N、吸気温度TA 、大気圧p、
冷却水温度Tw等を用いて演算し、演算結果が予め定め
た範囲内にあるとフィードバックモード領域であると判
定して、ステップ102の前に戻り、演算結果が予め定
めた範囲外にあるとフィードバックモード領域外である
と判定して、ステップ124に進んで該フローは完了し
、前述した各運転モード判定条件に従って、それぞれの
運転モードに対応する燃料噴射量TPを算出し、運転を
継続する。 【0055】図8において、前記パワー部Cのフローチ
ャートがスタート(ステツプ200)すると、制御手段
2に設けられたカウンタ(図示せず)にはi=1がセッ
トされ(ステップ202)、所定条件としてスロットル
開度が一定で所定エンジン負荷状態である時に、エンジ
ン回転数Niを計算する(ステップ204)。 【0056】燃料噴射量(フィードバック)に予めエン
ジンの機能、性能によって設定されている所定の数値ν
が加え込まれ、修正燃料噴射量TP(フィードバック)
を得る(ステップ206)。 【0057】次に、ステップ208において前述したカ
ウンタ(図示せず)に1を加え込み、新しい修正燃料噴
射量TP(フィードバック)に基づくエンジン回転数N
iを計算する(ステップ210)。 【0058】次いで、ステップ204で得られたエンジ
ン回転数Ni−1とステップ210で得られたエンジン
回転数Niとを比較し、ステップ204で得られたエン
ジン回転数Ni−1よりもステップ210で得られたエ
ンジン回転数Niが大きいと、ステップ206の前に戻
って再度所定の数値νが加え込まれるステップ208に
戻る。 【0059】ステップ204で得られたエンジン回転数
Ni−1がステツプ210で得られたエンジン回転数N
iよりも大きいと、ステップ214に進む(ステップ2
12)。 【0060】ステップ214においては、ステップ20
6で得られた燃料噴射量TP(フィードバック)からエ
ンジンの機能、性能によって設定されている所定の数値
ξが減算され、得られた修正燃料噴射量TP(フィード
バック)を出力する。 【0061】但し、ξ≠νであって、図8に示す如く、
ν、ξはそれぞれTP(燃料噴射量)の修正子である。 【0062】次に、ステップ216において、前述した
カウンタ(図示せず)に再び1を加え込み、ステップ2
14において出力した新しい修正燃料噴射量TP(フィ
ードバック)に基づくエンジン回転数Niを計算する(
ステップ218)。 【0063】ステップ210で得られたエンジン回転数
Ni−1とステップ218で得られたエンジン回転数N
iとを比較し、ステップ210で得られたエンジン回転
数Ni−1よりもステップ218で得られたエンジン回
転数Niが大きいと、ステツプ214の前に戻って再度
所定の数値ξが減算されステップ216に進む。 【0064】ステップ210で得られたエンジン回転数
Ni−1がステップ218で得られたエンジン回転数N
iよりも大きいと、ステップ222に進む(ステップ2
20)。 【0065】ステップ222においては、エンジンの機
能、性能によって決定される判定式、J=J(α、N、
TA 、p、Tw……)に該状況に於けるスロットル開
度α、エンジン回転数N、吸気温度TA 、大気圧p、
冷却水温度Tw等を用いて演算し、演算結果が予め定め
た範囲内にあるとフィードバックモード領域であると判
定して、ステップ202の前に戻り、演算結果が予め定
めた範囲外にあるとフィードバックモード領域外である
と判定して、ステップ224に進んで該フローは完了し
、前述した各運転モード判定条件に従って、それぞれの
運転モードに対応する燃料噴射量TPを算出し、運転を
継続する。 【0066】これにより、基本マップの全領域を、スム
ーズネス部A、燃費部B、パワー部C、全負荷部Dに夫
々4分割した際に、各領域における特性、特に燃費部B
領域における燃費の向上やパワー部Cにおけるハンプ時
のコントロール性の向上を果たすことができ、実用上有
利である。 【0067】また、前記制御手段2が学習機能を有する
ことにより、フィードバック制御後の結果を記憶するこ
とによってフィードバック回数を減少し得て、適正運転
状態への制御時間を短縮できるものである。 【0068】更に、上述した如く、この実施例に基づく
演算処理に使用する電子回路は、エンジンがマイクロコ
ンピュータを使用した電子制御を行っているエンジンで
ある場合は、マイクロコンピュータの機能の一部を使用
して実現でき、またセンサ類や、各センサに対応して使
用する入力回路等も、それぞれ、従来の制御や表示に使
用するものをそのまま使用できるので、特に処理のため
にセンサを追加装備する必要はない。燃料噴射の為の出
力機能回路も同様である。従って、極めて安価に設計実
現を図ることができる。 【0069】なお、この発明は上述実施例に限定される
ものではなく、種々の応用改変が可能である。 【0070】例えば、この発明の実施例においては、燃
料噴射装置を用いたエンジンのみでなく、例えば、点火
時期制御等のためにマイクロコンピュータを備えたエン
ジンであれば、気化器を用いたエンジンであっても応用
が可能である。 【0071】即ち、気化器を設けた構造においては、若
干濃い側に適合させた気化器に対して、2次空気を吸気
通路等に導けば吸気通路が負圧であるので、ソレノイド
バルブコントロールされたエアバルブを開閉することに
よってエンジン22の空燃比を適正にすることができ、
このエアバルブの開閉量を制御において燃料噴射量を2
次空気量に置き換えることによって制御が可能になる。 一方、薄目に適合された気化器に対しても、同様にその
エンジン特性に適合させる2次燃料を与えるようにすれ
ば良い。 【0072】また、この実施例においては、上述のエン
ジン制御装置を2サイクルエンジン及び4サイクルエン
ジンの双方に適用させることが可能である。 【0073】更に、この発明の実施例においては、基本
マップの全領域を4分割する構成としたが、4分割以外
の複数に基本マップの全領域を分割して制御することも
可能である。 【0074】 【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの発明によれ
ば、燃料噴射制御装置において、負荷とエンジン回転数
とからなる基本マップを複数の領域に分割し各領域に応
じた適正な燃料噴射量とすべくフィードバック制御する
とともに最も低速且つ低負荷部分の領域において採取し
たエンジン回転数による標準偏差を最小とすべくフィー
ドバック制御する制御手段を設けたので、基本マップの
全領域を複数に分割することができ、各領域における特
性を発揮し得て、実用上有利である。また、制御手段内
のプログラムの変更のみで対処することができることに
より、構成が複雑化せず、コストを低廉とすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す負荷とエンジン回転数
との関係からなる基本マップを示す図である。
【図2】基本マップを4分割した状態を示す図である。
【図3】燃料噴射制御装置のシステム構成を示すブロッ
ク図である。
【図4】空燃比とエンジン回転数との関係を示す図であ
る。
【図5】制御手段による学習機能を示す図である。
【図6】スタートアドレスを示す図である。
【図7】燃費部のフィードバック制御を説明するフロー
チャートである。
【図8】パワー部のフィードバック制御を説明するフロ
ーチャートである。
【図9】この発明の従来技術の補正係数を検出するため
の条件の一例を示す説明図である。
【図10】エンジン回転数が大きく変動した場合の分布
図である。
【図11】エンジン回転数が小さく変動した場合の分布
図である。
【図12】空燃比とエンジン回転数との関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
2  制御手段 4  スロットル開度センサ 6  エンジン回転数センサ 8  燃料噴射弁 10  燃料噴射装置
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  所定条件でエンジン回転数を採取して
    エンジン回転数の変化の分布状態を算出しこの分布状態
    の標準偏差を小にすべく空燃比をフィードバック制御す
    る燃料噴射制御装置において、負荷とエンジン回転数と
    からなる基本マップを複数の領域に分割し各領域に応じ
    た適正な燃料噴射量とすべくフィードバック制御すると
    ともに最も低速且つ低負荷部分の領域において採取した
    エンジン回転数による標準偏差を最小とすべくフィード
    バック制御する制御手段を設けたことを特徴とする燃料
    噴射制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032557A (ja) * 2005-06-22 2007-02-08 Denso Corp 燃料噴射制御装置

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