JPH0612087B2 - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の電子制御燃料噴射装置

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JPH0612087B2
JPH0612087B2 JP31417487A JP31417487A JPH0612087B2 JP H0612087 B2 JPH0612087 B2 JP H0612087B2 JP 31417487 A JP31417487 A JP 31417487A JP 31417487 A JP31417487 A JP 31417487A JP H0612087 B2 JPH0612087 B2 JP H0612087B2
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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電子制御燃料噴射装置に関し、特に
吸入空気流量を直接検出せずに吸入空気気流量に相関の
ある吸気圧力と機関回転速度との検出値に基づいて燃料
噴射量を設定するように構成された電子制御燃料噴射装
置に関する。
〈従来の技術〉 この種の装置にあっては、燃焼室内に吸入される空気量
に対応した基本燃料噴射量Tpの設定に際し、吸気圧力
PBと機関回転速度Nとに応じて2次元マップに予め記
憶された基本燃料噴射量Tpのデータの中から、吸気圧
力PBと機関回転速度Nとの検出値に基づいて当該運転
状態に対応する基本燃料噴射量Tpのデータを検索して
求めるようにしている(特開昭59−206624号公
報等参照)。
そして、前記基本燃料噴射量Tpを、機関温度等の機関
運転状態に応じて補正すると共に、空燃比のフィードバ
ック補正値によって補正して最終的な燃料噴射量Tiを
設定し、この燃料噴射量Tiに相当するパルス巾の噴射
パルス信号を電磁式燃料噴射弁に出力して所定時間開弁
させることにより、前記燃料噴射量Ti相当の燃料を機
関に噴射供給するようにしている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、高地に行って大気圧が低下した場合には、特
に吸入空気流量Qの小さい運転状態において排気圧力の
低下影響で新気体積効率が増大するため、低地と同じ吸
気圧力及び機関回転速度であっても実際に機関に吸入さ
れる空気量は高地で増大するが、吸気圧力PB及び機関
回転速度Nに対する基本燃料噴射量Tpの設定が低地を
基準としているため、高地においては特に低空気量域で
ベース空燃比がオーバーリーン化する。
かかる高地での空燃比リーン化を回避するために、特開
昭58−133432号公報,特開昭58−13343
3号公報等に開示されるように大気圧や排気圧力に応じ
て補正する方法もあるが、製造バラツキによる機関の低
空気量域での充填効率のバラツキ等により常に正確に空
燃比を補正することは困難であり、アイドル運転等の低
空気量域では空燃比のフィードバック補正値に基づく空
燃比学習制御を併用して空燃比オーバーリーン化を回避
する必要がある。
しかしながら、アイドル運転等の低空気量域での空燃比
学習が成立して高地での新気体積効率の増大に対応でき
るようになるまでは、空燃比制御をフィードバック制御
に頼る必要があるが、第9図に示すように高地での減速
時で、新気体積効率の増大が少ない運転状態(高空気量
域)から増大が大きい運転状態(低空気量域)へ短時間
で移行した場合には、制御の応答遅れによって空燃比の
オーバーリーン化をフィードバック制御で補正しきれず
にエンストに至る惧れがあるという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気圧
力と機関回転速度とに基づいて基本燃料噴射量が設定さ
れる電子制御燃料噴射装置において、高地へ行ったとき
の空燃比変動を可及的速やかに抑止できるようにして、
高地におけるアイドル運転等の安定性を向上させること
を目的とする。
〈問題点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、 機関回転速度と吸気圧力とを少なくとも含む機関運転状
態を検出する機関運転状態検出手段と、 この機関運転状態検出手段で検出した機関回転速度と吸
気圧力とに基づいて基本燃料噴射量を設定する基本燃料
噴射量設定手段と、 機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 これにより検出された空燃比と目標空燃比とを比較して
実際の空燃比を目標空燃比に近づけるように前記基本燃
料噴射量を補正するためのフィードバック補正値を比例
積分制御により設定するフィードバック補正値設定手段
と、 大気圧力を検出する大気圧力検出手段と、 この大気圧力検出手段で検出した大気圧力が所定以上の
割合で変化しているときに前記フィードバック補正値設
定手段によるフィードバック補正値の比例積分制御にお
ける制御定数を増大補正する制御定数増大補正手段と、 それぞれの設定手段により設定された基本燃料噴射量と
フィードバック補正値とに基づいて燃料噴射量を設定す
る燃料噴射量設定手段と、 この燃料噴射量設定手段で設定した燃料噴射量に応じて
燃料噴射手段を駆動制御する燃料噴射制制御手段と、 を含んで電子制御燃料噴射装置を構成成するようにし
た。
〈作用〉 かかる構成において、基本燃料噴射量設定手段は、機関
運転状態検出手段により検出された機関回転速度と吸気
圧力とに基づいて基本燃料噴射量を設定する。
フィードバック補正値設定手段は、空燃比検出手段で検
出した機関吸入混合気の空燃比を目標空燃比に近づける
ように前記基本燃料噴射量を補正するためのフィードバ
ック補正値を比例積分制御により設定する。ここで、大
気圧検出手段で検出した大気圧が所定値以上の割合で変
化しているとき、即ち、高度変化が大きいときには、制
御定数増大補正手段がフィードバック補正値設定手段に
よるフィードバック補正値の比例積分制御の制御定数を
増大させて、フィードバック補正値の応答性を向上させ
る。
そして、燃料噴射量設定手段は、フィードバック補正値
と基本燃料噴射量に基づいて燃料噴射量を設定し、燃料
噴射制御手段はこの燃料噴射量に応じて燃料噴射手段を
駆動制御する。
〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面にに基づいて説明する。
一実施例の構成を示す第2図において、内燃機関1に
は、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットルチャン
バ4及び吸気マニホールド5を介して空気が吸入され
る。スロットルチャンバ4には、図示しないアクセルペ
ダルと連動するスロットル弁7が設けられていて、吸入
空気流量Qを制御する。スロットル弁7には、その開度
TVOを検出すると共に、アイドル位置でオンとなるア
イドルスイッチ8Aを含むスロットルセンサ8が付設さ
れている。前記スロットル弁7下流の吸気マニホールド
5には、吸気圧力PBを検出する吸気圧センサ9(尚、
吸気圧センサ9は後述するようにして大気圧をも検出す
るもので、大気圧力検出手段を兼ねるものである。)が
設けられると共に、各気筒毎に燃料噴射手段として電磁
式の燃料噴射量10が設けられている。
前記燃料噴射弁10は、後述する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11からの噴射パルス
信号によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧
送されプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御さ
れた燃料を吸気マニホールド5内に噴射供給する。
更に、機関の冷却ジヤケツト内の冷却水温度Twを検出
する水温センサ12が設けられると共に、排気通路13
内の排気中酸素濃度を検出することによって機関吸入混
合気の空燃比を検出する空燃比検出手段としての酸素セ
ンサ14が設けられ、また、機関回転速度Nを検出する
クランク角センサ等の回転速度センサ15が設けられて
いる。上記吸気圧センサ9,回転速度センサ15等が機
関運転状態検出手段に相当する。
コントロールユニット11は、上記のようにして検出さ
れた機関回転速度N及び吸気圧力PBに基づいて基本燃
料噴射量Tpを設定すると共に、この基本燃料噴射量T
pを、酸素センサ14によって検出された空燃比に基づ
いて設定される空燃比フィードバック補正係数LAMB
DAや冷却水温度Tw等に基づいて設定される各種補正
係数COEF等に応じて補正して最終的な燃料噴射量T
iを設定し、この燃料噴射量Tiに相当するパルス巾の
噴射パルス信号を燃料噴射弁10に出力することにより
燃料噴射弁10を駆動制御する。
即ち、本実施例において、コントロールユニット11
は、フィードバック補正値設定手段,制御定数増大補正
手段,燃料噴射量設定手段,燃料噴射制御手段を兼ねる
ものである。
次に作用を第3図〜第5図及び第8図のフローチャート
に示す各種制制御ルーチンに従って説明する。
第3図は、設定周期(例えば4ms)毎に実行される吸気
圧力検出ルーチンであり、ステツプ(図中では「S」と
してあり、以下同様とする)1で吸気圧センサ9からの
出力電圧を入力し、ステップ2では該出力電圧VPB
応じてROMに記憶した1次元マツプから吸気圧力PB
〔mmHg〕を検索により求める。
第4図は、設定周期(例えば10ms)毎に実行される燃
料噴射量演算ルーチンを示し、ステップ11では、前記
のようにして求められた吸気圧力PBの他、各種センサ
からの検出信号を入力する。
ステップ12では、予め吸気圧力PBと機関回転速度N
とに応じて予めROMに記憶した2次元マツプからステ
ップ11で入力したそれぞれの検出値に基づいて基本燃
料噴射量Tpを検索により求める。
次のステップ13では、水温センサ12によって検出さ
れる冷却水温度Twやスロットルセンサ8によって検出
される機関過渡運転状態等に応じた各種補正係数COE
Fを設定し、また、ステップ14では、バッテリ電圧の
変化による燃料噴射弁10の有効開弁時間の変化を補正
するための補正分Tsを設定する。
ステップ15では、第8図のフィードバック補正係数設
定ルーチンで設定されるフィードバック補正値としての
空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを読込み、
ステップ16では、空燃比フィードバック補正係数LA
MBDAの基準値(1)からの偏差に基づいて機関運転
状態のエリア毎に学習される学習補正係数KLRNを読
込む。
前記学習補正係数KLRNは、空燃比フィードバック補
正係数LAMBDAなしで目標空燃比である理論空燃比
が得られるようにするためのものであり、機関運転状態
の複数のエリア毎に空燃比フィードバック補正係数LA
MBDAの基準値に対する偏差を学習して、この高度変
化分や部品バラツキ分を含む空燃比変化を示す偏差に基
づいて当該エリアの学習補正係数KLRNを順次書き換
えて記憶するようにしてある。
そして、次のステップ17では、最終的な燃料噴射量T
iを次式に従って演算する。
Ti=Tp×COFE×LAMBDA×KLRN+Ts ステップ18では、ステップ17で演算された燃料噴射
量Tiを出力用レジスタにセットする。これにより、予
め定められた機関回転同期の燃料噴射タイミングになる
と、Ti相当のパルス巾をもつ駆動パルス信号が燃料噴
射弁10に出力されて、燃料噴射が行なわれる。
第5図のフローチャートに示すルーチンは、空燃比フィ
ードバック補正係数LAMBDAの比例・積分制御にお
ける御定数(比例定数及び積分定数)を増減補正する係
数Kを設定するルーチンであって、まずステップ21で
は、現在の運転状態がQフラツト領域であるか否かを判
定する。
このQフラツト領域とは、スロットル弁開度変化に応じ
て機関の吸入空気流量Qが変化しなくなる高負荷運転状
態であって、第6図に示すように機関回転速度Nとスロ
ットル弁開度TVOとの検出値に基づいて判別される。
ここで、現在の機関運転状態がQフラツト領域であると
判定されたときには、現在吸気圧センサ9によって検出
されている吸気圧力PBが大気圧力と略一致する状態で
あるため、ステップ23へ進んで吸気圧力PBを大気圧
力として設定する。なぜなら、Qフラツト領域ではスロ
ットル弁7が開かれても吸入空気流量Qが増加しない運
転状態であって、これはスロットル弁7の上下流側での
圧力が略一致しているからであるため、Qフラツト領域
において吸気圧センサ9によって検出された吸気圧力P
Bは略大気圧と略一致するとみていい。
一方、ステップ21で現在の運転状態がQフラツト領域
でないと判定されたときには、ステップ22へ進んで機
関1の始動前の状態であるか否かを判定する。始動前で
あって、ピストンが往復運動してないときには、スロッ
トル弁7の上下流側は共に大気圧であるので、ステップ
22で始動前の状態であると判定されたときにはステッ
プ23へ進んで現在の吸気圧力PB検出値を大気圧とし
て設定する。
尚、現在の運転状態がQフラット領域でなく、然も始動
前でもないときには、スロットル弁7の下流側に設けら
れた吸気圧センサ9では大気圧を検出することができな
いので、ステップ23をジヤンプしてステップ24へ進
む。また、本実施例では、吸気圧センサ9を用いて大気
圧をも検出するようにしたが、大気圧検出専用の圧力セ
ンサを設けるようにしても良い。
ステップ24では、ステップ23で設定された大気圧の
最新値と前回設定値との差を求め、大気圧(高度)が急
激に変化しているか否かを判定する。
そして、大気圧が略一定であって、一定高度を走行して
いる状態であるときには、ステップ28へ進んで係数K
を1.0に設定することにより、空燃比フィードバック
補正係数LAMBDAの比例積分制御における制御定数
(比例分及び積分分)を初期値にする。
一方、高度が急激に変化していると判定されたときに
は、ステップ25へ進んで現在の運転状態が吸入空気流
量Qの小さい運転領域(以下、低Q領域という)である
か否かを、第7図に示すように現在の吸気圧力PBと機
関回転速度Nとに基づいて判定する。
一般に、高度が高くなって大気圧が低くなると排気圧力
の低下によって低速に比べて新気体積効率が増大する
が、特に低Q領域においてはこの新気体積効率の増大が
大きく、吸気圧力PBと機関回転速度Nとに基づいて設
定される基本燃料噴射量Tpは、実際の吸入空気流量Q
に対応する量よりも少なく設定されて空燃比がオーバー
リーン化するので、本実施例では、低Q領域において前
記制御定数を増大補正してフィードバック制御の応答性
を高めるようにするものである。また、吸入空気流量Q
が多い運転状態で、前記制御定数を増大させると、サー
ジ発生の原因となってしまうことからも、制御定数の増
大補正は低Q領域のみとする。
従って、高度変化が急激であるとステップ24で判定さ
れても、ステップ25で低Q領域でないと判定されたと
きには、ステップ28へ進んで係数Kを1.0に設定す
る。
一方、大気圧(高度)変化が急激であって然も低Q領域
であると判定されたときには、ステップ26へ進んで空
燃比フィードバック補正係数LAMBDAの平均値▲
▼が基準値(1)に近い値であるか否かを判
定する。ここで空燃比フィードバック補正係数LAMB
DAの平均値▲▼が基準値に近い状態で
は、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAなしで
も空燃比が略目標空燃比に制御されている状態であるた
め、制御定数を増大補正する必要がないので、ステップ
28へ進んで係数Kを1.0に設定する。
一方、ステップ26で空燃比フィードバック補正係数L
AMBDAの平均値▲▼が基準値とは異な
る状態では、空燃比フィードバック補正係数LAMBD
Aによって実際の空燃比を目標空燃比に制御している状
態であり、然も、高度が急激に変化し、この高度変化に
よる空燃比への影響が大きい低Q領域であるので、ステ
ップ27へ進んで係数Kを通常よりも大きい1.3にす
ることにより、空燃比フィードバック補正係数LAMB
DAの比例積分制御における制御定数を増大補正し、フ
ィードバック補正制御の応答性を向上させる。
第8図は燃料噴射量Tiの設定に使用される空燃比フィ
ードバック補正係数LAMBDAを比例積分制御により
設定するルーチンを示し、第5図のフローチャートに示
すルーチンで設定された係数Kに基づいて補正される制
御定数を用いて比例積分制御がなされる。尚、このルー
チンは機関回転に同期して実行される。
ステップ61では、最新の機関回転速度Nと基本噴射量
Tpとに基づき、ROMに記憶した2次元マップから空
燃比フィードバック制御を行う運転領域(機関の低・中
負荷運転状態)であるか否かを判定する。
前記運転領域から外れていると判定された場合は、この
ルーチンを実行することなく終了する。つまり、空燃比
フィードバック補正係数LAMBDAは、現状値(又は
基準値1)にクランプされ、空燃比フィードバック制御
は停止される。
前記運転領域であると判定された場合は、ステップ62
で機関回転速度Nと基本噴射量Tpとに基づいて、フィ
ードバック制制御における比例分P及び積分分Iをマッ
プからの検索により求める。
ステップ63では、酸素センサ14からの信号電圧V
02を入力し、ステップ64でその信号電圧V02を目
標空燃比(理論空燃比)相当の基準電圧VREFと比較
することにより、空燃比のリッチ・リーンを判定する。
空燃比がリーン(V02<VREF)のときは、ステッ
プ65へ進んでリツチからリーンへの反転時(反転直
後)であるか否かを判定し、反転時にはステップ66へ
進んで現在のフィードバック補正係数LAMBDAの値
をa(下側のピーク値)として記憶した後ステップ67
へ進んで空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを
前回値に対し、ステップ62で設定した比例分Pに係数
Kを乗算した値だけ増大させる。
反転時以外はステップ68へ進んでフィードバック補正
係数LAMBDAを前回値に対してステップ62で設定
した積分分Iに係数Kを乗算た値だけ増大させ、こうし
てフィードバック補正係数LAMBDAを一定の傾きで
増大させる。尚、P>>1である。
このとき、係数Kが1.0に設定されていれば通常の割
合で空燃比フィードバック補正係数LAMBDAが増大
されるが、第5図のフローチャートに示すルーチンで
1.3に設定されているときには、通常割合よりも大き
な割合で空燃比フィードバック補正係数LAMBDAが
増大されることになる。即ち、高度変化が大きく、然
も、低Q領域で空燃比フィードバック補正係数LAMB
DAの平均値が基準値1に対して偏差を有しているとき
には、係数Kが通常よりも大に設定されることにより、
空燃比フィードバック補正係数LAMBDAが大きな割
合で変化するため、空燃比を速やかに目標空燃比である
理論空燃比に制御できるものであり、第9図に示すよう
に、高地での減速運転において低Q領域での排気圧力影
響による空燃比変動を可及的速やかに抑止して目標空燃
比に制御することができる。
一方、空燃比がリッチ(V02>VREF)のときはス
テップ64からステップ69へ進んでリーンからリッチ
への反転時であるか否かを判定し、反転時にはステップ
70へ進んで現状のLAMBDAの値をb(上側のピー
ク値)として記憶した後、ステップ71へ進んでフィー
ドバック補正係数LAMBDAを前回値に対して設定さ
れた比例分Pに係数Kを乗算した値だけ減少させる。反
転時以外はステップ72へ進んでフィードバック補正係
数LAMBDAを前回値に対して設定された積分分Iに
係数Kを乗算た値だけ減少させ、こうしてフィードバッ
ク補正係数LAMBDAを一定の傾きで減少させる。こ
のときも、空燃比がリーン判定されたときと同様に、係
数Kが通常よりも大に設定されているときには変化の傾
きが大きく、フィードバック制御の応答性が大きくなっ
て、可及的速やかなリッチ回避制御が行えるものであ
る。
尚、制御定数を係数Kによって増大させることにより、
空燃比を目標空燃比に制御でき、然も、この状態が学習
されて学習補正係数KLRNが設定されると、空燃比フ
ィードバック補正係数LAMBDAなしでも学習補正係
数KLRNによって目標空燃比に制御できるようになっ
て、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの平均
値▲▼が基準値近傍に落ち着くようになる
ため、第5図のステップ26で▲▼≒1の
判定がなされて、係数Kが1.0に設定され通常の比例
積分制御に戻る。
このようにして、空燃比フィードバック補正係数LAM
BDAを設定した後、ステップ73へ進んで前記ステッ
プ66で記憶したリッチからリーンへの反転時の最新値
aと、ステップ70で記憶したリーンからリッチへの反
転時の最新値bとの平均値(a+b)/2を算出する。
この平均値(a+b)/2は、空燃比フィードバック補
正係数LAMBDAの制御中心値であり、第5図のフロ
ーチャートに示すルーチンのステップ26での判定に用
いる。
以上のように、大気圧の変化が大きく、然も、この大気
圧変化の影響が大きい低Q領域で、空燃比フィードバッ
ク補正係数LAMBDAを基準値に対して偏差を有する
値にすることで目標空燃比に制御しようとしているとき
には、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの比
例積分制御における制御定数(比例分及び積分分)を通
常よりも増大させることにより、空燃比フィードバック
制御の応答性をアツプさせ、空燃比を可及的速やかに目
標空燃比に制御できるようにしたので、高地におけるア
イドル運転等の低Q領域における運転安定性が向上する
と共に、高地の減速時におけるエンストを回避すること
ができるものである。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、大気圧力が所定以
上の割合で変化しているときにフィードバック補正値の
比例積分制御における制御定数を増大補正するようにし
たので、高地における空燃比変動をフィードバック制御
によって可及的速やかに回避できるようになるため、高
地の特にアイドル運転等の低Q領域における運転安定性
を向上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ツク図、第2図は本発
明の一実施例の構成を示す構成図、第3図〜第5図及び
第8図は同上実施例の各種制御ルーチンを示すフローチ
ャート、第6図及び第7図は第5図のフローチャートに
示した制御ルーチンにおける各種制御領域を示すグラ
フ、第9図は従来の問題点と本発明の効果を説明するた
めのタイムチャートである。 1……機関、7……スロットル弁、8……スロットルセ
ンサ、9……吸気圧センサ、10……燃料噴射弁、11
……コントロールユニット、12……水温センサ、14
……酸素センサ、15……クランク角センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関回転速度と吸気圧力とを少なくとも含
    む機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、 該機関運転状態検出手段で検出した機関回転速度と吸気
    圧力とに基づいて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴
    射量設定手段と、 機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 該空燃比検出手段により検出された空燃比と目標空燃比
    とを比較して実際の空燃比を目標空燃比に近づけるよう
    に前記基本燃料噴射量を補正するためのフィードバック
    補正値を比例積分制御により設定するフィードバック補
    正値設定手段と、 大気圧力を検出する大気圧力検出手段と、 該大気圧力検出手段で検出した大気圧力が所定以上の割
    合で変化しているときに前記フィードバック補正値設定
    手段によるフィードバック補正値の比例積分制御におけ
    る制御定数を増大補正する制御定数増大補正手段と、 設定された基本燃料噴射量とフィードバック補正値とに
    基づいて燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、 該燃料噴射量設定手段で設定した燃料噴射量に応じて燃
    料噴射手段を駆動制御する燃料噴射制御手段と、 を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の電子制
    御燃料噴射装置。
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JPH0914022A (ja) * 1995-06-27 1997-01-14 Nippondenso Co Ltd 内燃機関の空燃比制御装置
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