JPH06323180A - エンジンの吸入空気量制御装置 - Google Patents

エンジンの吸入空気量制御装置

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JPH06323180A
JPH06323180A JP11150693A JP11150693A JPH06323180A JP H06323180 A JPH06323180 A JP H06323180A JP 11150693 A JP11150693 A JP 11150693A JP 11150693 A JP11150693 A JP 11150693A JP H06323180 A JPH06323180 A JP H06323180A
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JP
Japan
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control
air
fuel ratio
amount
lean
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JP11150693A
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English (en)
Inventor
Yasuyoshi Hori
保義 堀
Hideki Oshita
秀樹 尾下
Hiroyuki Takeuchi
弘之 竹内
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転条件に応じて異なるように設定された目
標空燃比に制御するエンジンにおいて、目標空燃比が変
更された場合において、空燃比制御が発散することない
ように、エンジンの吸入空気量を制御する制御装置を提
案する。 【構成】制御空燃比がリッチからリーンに変更されたと
きにおいては、その変更したときの吸入空気量に応じた
第1の変化度合に従ってバイパス弁を介して供給される
空気量を制御すると共に、リーン制御期間中は、前記第
1の変化度合いと異なる第2の変化度合いに従ってバイ
パス弁を介して空気量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、運転条件に応じて異な
るように設定された目標空燃比に制御するエンジンのた
めの吸入空気量制御装置に関し、特に、目標空燃比の変
化後の過渡期間における空燃比制御の収束のための吸入
空気量制御の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】燃費の向上および排ガス浄化の目的で空
燃比フィードバック制御を用いたエンジンシステムが提
案されている。一方、空燃比フィードバック制御におけ
る目標空燃比は運転条件によって色々と異なるべきであ
る。しかし運転条件が変わった過渡期間、特に、空燃比
がリッチからリーンに変わったような場合は、トルクの
低下を補償するために吸入空気量を増量する制御が提案
(特開平2−233867号)されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リーン
制御期間において、リーン制御によるエンジントルクの
減少分だけ吸入空気量を増量するように制御すると、即
ち、増分を吸入空気量に対応させて変動させると、空燃
比制御が発散することがある。そこで、本発明は上記従
来技術の欠点を解消するために提案されたもので、その
目的は、運転条件に応じて異なるように設定された目標
空燃比に制御するエンジンにおいて、目標空燃比が変更
された場合において、空燃比制御が発散することないよ
うに、エンジンの吸入空気量を制御する制御装置を提案
するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明は、図1に示すように、運転条件に応じて異な
るように設定された目標空燃比に制御するエンジンにお
いて、制御空燃比がリッチからリーンに変更されたとき
においては、その変更したときの吸入空気量に応じた第
1の変化度合に従ってエンジンに供給される空気量を制
御する第1の制御手段と、リーン制御期間中は、前記第
1の変化度合いと異なる第2の変化度合いに従ってエン
ジンに供給される空気量を制御する第2の制御手段とを
具備することを特徴とするエンジンの吸入空気量制御装
置。
【0005】本発明の他の構成になるエンジンの吸入空
気量制御装置は、運転条件に応じて異なるように設定さ
れた目標空燃比に制御するエンジンにおいて、制御空燃
比がリッチからリーンに変更されたときにおいては、そ
の変更したときの吸入空気量に応じた第1の変化度合に
従ってエンジンに供給される空気量を制御する第1の制
御手段と、リーン制御期間中は、スロットル開度に基づ
いた第2の変化度合に従ってエンジンに供給される空気
量を制御する第2の制御手段とを具備することを特徴と
する。
【0006】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の好適
な実施例を説明する。 〈システム構成〉図2は、本発明の好適な実施例のエン
ジン制御システムを示す。このシステムの主な構成要素
は、エンジン本体100とコントローラ200と、吸排
気系である。1は給気量QAを検出するセンサ、2はス
ロットル弁である。スロットル弁2の近傍には不図示の
アイドルスイッチが設けられ、このスイッチがオンする
と、アイドル状態を示す信号がコントローラ200に送
られる。また、スロットル弁にはスロットル開度センサ
が設けられ、そのセンサから開度信号TVOが出力され
る。
【0007】スロットル弁2はバイパス通路3a,3b
でバイパスされている。バイパス通路を流れる空気量は
デユーティ弁3により制御される。4は燃料を噴射する
噴射弁、6は点火プラグ、8は吸気バルブ、9は排気バ
ルブ、12は排気ガスを浄化する触媒コンバータであ
る。コントローラ200は噴射弁4に対して燃料噴射信
号τを出力する。また、コントローラ200は点火コイ
ルに対して点火信号IGを出力する。デイストリビュータ
10はエンジンのクランクシャフト(不図示)の回転に
対応したエンジン回転数信号NEをコントローラ200
に出力する。空燃比センサは排気ガス中の酸素濃度を信
号AFとしてコントローラ200に出力する。
【0008】このエンジン制御システムにおいては、燃
料供給のカットは、コントローラ200から噴射弁4に
送られる噴射パルス幅信号τを0にすることで行なう。
本実施例のエンジンシステムの特徴はバイパス空気量の
制御にあり、その制御はデユーティ弁3に送られる信号
Tbによって制御される。以下、空燃比の変更後の過渡期
間におけるバイパス空気量の制御について2つの実施例
を挙げて詳細に説明する。この2つの実施例において
は、制御手順において相違があるだけなので、システム
の構成上においては図2のシステムを共通して用いる。第1実施例 図3は、第1実施例の制御による動作を示すタイミング
チャートである。
【0009】フラグXLNは目標空燃比がリーン値に設定
されていることを示す。時刻t1において目標空燃比が
リッチからリーンに変化するとフラグXLNが0から1に
変化する。また、時刻t2において目標空燃比がリーン
からリッチの値に変化したものとする。この第1実施例
の特徴は、 :目標空燃比がリッチからリーンに変化した時点で、
その変化した時点における吸入空気量QA(t1)に対
し、空気量QA(t1)に応じた増分Δ1を上乗せする。
この上乗せは、デユーティ弁3によるデユーティ比の増
加によって行なわれる。これによりリーン制御によるト
ルク低下を抑える。 :そして図3に示すように、空燃比がリーン値に設定
されている期間(t1〜t2)を通じてこの上乗せ分Δ1
を保持する。この保持制御により、即ち、吸入空気量Q
A(スロットル弁2とデユーティ弁3とを通して流入す
る量)のうち、デユーティ弁3を通して流入する量は変
わらないので、ドライバがアクセル開度を変更しない限
りは、即ちTVOが変動しない限りはトルク変動はなくな
り運転性は安定する。 :目標空燃比が時刻t2においてリーンからリッチに
変更されたときは、その変化した時点t2における吸入
空気量QA(t2)から、空気量QA(t2)に応じた増分
Δ2を減ずる。この減少はデユーティ弁3によるデユー
ティ比の減少によって行なわれる。そして、その後は、
徐々に増分を0にまで減少する。これによりリーン制御
の解除時における空気量の減量を適切な値に設定できト
ルクショックを防止できる。
【0010】実施例の空燃比フィードバック制御システ
ムは、センサ11がモニタした信号AFに基づいてフィー
ドバック制御補正項CFBを決定し、その補正項CFBに基
づいて燃料噴射信号τを補正する。そして、前述したよ
うに、リーン化制御に伴うトルク変化を補償するために
バイパス弁3の開度を制御する。燃料噴射量τの制御は
図4,図5の制御手順に従って行なわれる。バイパス弁
の制御は図7,図,図の制御手順に従って行なわれる。
バイパス弁3の開度を制御すると、それは吸入空気量Q
Aの変化となって現われ、燃料噴射量τに反映される。
【0011】燃料噴射信号τの制御について説明する。
燃料噴射信号τは、 τ=k0・CE・CAF・CFB …(1) で規定される。ここで、CEは充填効率を示し、 CE=k1・QA/NE …(2) となり、k0,k1は所定の定数である。また、CAFは目
標空燃費であり、本実施例では、後述するように、リッ
チ領域とリーン領域では異なる値が設定される。また、
フィードバック制御補正項CFBは後述するように積分制
御によって演算される。
【0012】図4,図5は実施例の空燃比フィードバッ
ク制御にかかる制御手順を示すフローチャートである。
ステップS2,ステップS4において、夫々、エンジン
回転数NEおよび空気量QAを夫々のセンサから読み取
る。ステップS6では、エンジン回転数NEおよび空気
量QAに基づいて(2)式に従って充填効率CEを演算す
る。
【0013】ステップS8では、現在の運転領域がアイ
ドル状態にあるか否かを判定する。ステップS10はア
イドル運転状態にあるときの目標空燃比CAFの設定を、
ステップS18はリッチ方向に空燃比を設定すべき運転
状態にあるときの目標空燃比CAFの設定を、ステップS
20はリーン方向に空燃比を設定すべき運転状態にある
ときの目標空燃比CAFの設定を示す。
【0014】アイドル運転状態では目標空燃比CAFを
1、即ち、λ=1に設定する。ステップS14,ステッ
プS16は、現在の運転領域がリッチ方向にすべき領域
かリーン方向にすべき領域かを判定する。図6はこの判
定を行なう手法を示す。運転領域の判定はエンジン回転
数NEと充填効率CEに基づいて行なう。現在の運転領域
が図6の領域Iにある(CE≦CEER)ならば、ステップ
S16において、空燃比をリッチ方向に設定するための
目標空燃比を設定する。
【0015】 CAF=gER …(3) また、領域IIにある(CE>CEER)ならばステップS
20において CAF=gLN …(4) とする。運転状態がアイドル領域にある場合を説明す
る。
【0016】この場合は、ステップS10において目標
空燃比CAFを1に設定して、ステップS11で前回の運
転状態をフラグXLN(n-1)に記憶する。ステップS12
においてフラグXLNをリセットする。ステップS30で
現在の排ガス中の空燃比AFをセンサ11から読み取る。
ステップS34で、現在の空燃比ABFと目標空燃比CAF
とを比較する。ここで、センサ11からの信号AFとデー
タABFとの関係を図7に示す。
【0017】ステップS34〜ステップS38はフィー
ドバック制御補正項CFBの演算ルーチンである。即ち、
実際の空燃比ABFが目標空燃比CAFよりも大きい、即
ち、目標空燃比よりもリッチ状態(ABF>CAF)を示し
ているならば、リーン化方向に制御するために、 CFB=CFB−KI …(5) とし、実際の空燃比ABFが目標空燃比CAFよりも小さ
い、即ち目標空燃比よりもリーン状態(ABF≦CAF)を
示しているならば、リッチ化方向に制御するために、 CFB=CFB+KI …(6) とする。ステップS40では(1)式にしたがって燃料
噴射量τを演算してステップS42で出力する。
【0018】アクセルが踏まれて運転状態がアイドル運
転状態から離脱して、リッチ運転状態に移行した場合を
説明する。かかる場合は、ステップS8→ステップS1
4→ステップS16に進んで、目標空燃比を(3)式
(CAF=gER)に従ってリッチ側に設定する。そして、
ステップS11に進む。ステップS11では前回のフラ
グ状態をXLN(n-1)に記憶してステップS12で今回は
リッチ制御に移行したことを記憶する。以下の制御はア
イドル運転時の制御手順と同じであり、異なるところ
は、アイドル運転時がCAF=1を目標空燃比としたフィ
ードバック制御であったのに対し、リッチ制御領域での
フィードバック制御は目標空燃比gERを中心にして行な
われる。
【0019】さらに運転状態が、リッチ運転領域からリ
ーン運転領域に移行した場合(図3の時刻t1)を説明
する。かかる場合は、プログラムはステップS8→ステ
ップS14→ステップS16に進んで、目標空燃比を
(4)式(CAF=gLN)に従って設定する。そして、ス
テップS21でそれまでのフラグXLNの状態をXLN(n-
1)を記憶して、ステップS22で今回のリーン制御をフ
ラグXLNに記憶する。ステップS30で空燃比センサ1
1の値AFを読み取り、ステップS34〜ステップS38
でリーン目標空燃比gLNに向けた通常のフィードバック
制御を行なう。
【0020】運転状態が、リーン化方向制御(XLN=
1)からリッチ化方向制御(XLN=0)に移行した場合
(図3の時刻t2)を説明する。かかる場合は、制御は
ステップS8→ステップS14→ステップS16→ステ
ップS18と進み、ステップS11でフラグXLN(n-1)
の値を退避してから、ステップS12に進んでリッチ化
方向制御が行なわれていることを示すためにフラグXLN
をリセットする。ステップS30では空燃比AFを読み取
る。そして、ステップS34〜ステップS38で、目標
空燃比(=gER)に向けたフィードバック制御が行なわ
れる。
【0021】次に、バイパス弁3の制御動作について図
8〜図10に示されたフローチャートに基づいて説明す
る。図8は全体手順を示し、図9はリッチからリーンに
目標空燃比が変動したときの制御手順を、図10はリー
ンからリッチに目標空燃比が変動したときの制御手順を
示す。図8のステップS100,ステップS200で
は、現在の制御状態フラグXLNと前回の制御状態フラグ
XLN(n-1)とに基づいて目標空燃比の変動があったかを
調べている。図3の時刻t1のように目標空燃比がリッ
チからリーンに変動した場合には、ステップS100→
ステップS200→ステップS300と進んで、バイパ
ス弁3の制御手順(図9)を実行する。
【0022】図9の制御手順では、リッチからリーンへ
と目標空燃比が変動したときの吸入空気量の増分(図3
のΔ1)を計算するものである。この増分は図9の制御
手順では弁3の開度の増加となって現われる。一旦、バ
イパス弁3の開度の増分が決定すると、XLN(n-1)=1
となっているから、図8の制御手順では、ステップS3
00をスキップして、ステップS100→ステップS2
00→ステップS400→…→ステップS100を繰り
返すので、ステップS100でリッチに目標空燃比が変
更されたことを検知するまで、前記増分は保持される。
【0023】図9のステップS302において、ステッ
プS2で計算したエンジン回転数NEやステップS6で
計算した充填効率CE等に基づいて、現在の充填効率CE
に対応した空気の増分体積VecをマップSMAPから求め
る、即ち、 Vec=SMAP(MLVEC, NE, CE) …(7) とし、次にステップS304で、Vecと吸気密度gair
や標準大気密度QSgに基づいて、密度を考慮した充填
効率Cecを、 Cec=Vec・gair/QSg …(8) に従って計算する。次にステップS306で、リーン化
制御による燃料の減少分に見合った充填効率Decを計算
する。
【0024】 Dec=Cec・(1/AF−1) …(9) ここで、AFは空燃比センサ11の出力であり、1/AFは
燃料補正係数を意味し、目標空燃比は14.7・ AFで表さ
れる。ステップS308では、ステップS306で演算
したDecから増分空気体積DVを、 DV=Dec・QSg/gair …(10) に基づいて演算する。ステップS310では、デユーテ
ィ変換係数kを演算する。
【0025】 k=Sipol(TC, Vec+DV) …(11) ここで、TCは差圧である。ステップS312ではデユ
ーティ比Dutyを演算する。 Duty=k・DV …(12) ステップS314では、弁3の開口時間を演算する。
【0026】 Tb=Duty・駆動周期 …(13) かくして、弁3の開口時間Tbがそのときの充填効率な
どに基づいて演算され、吸入空気量が増加されてリーン
化制御によるトルク減少を補う。そして前述したよう
に、リーン化制御が継続しているかぎり(XLN=1)は
ステップS300はスキップされるので、前記増加分は
変更されることなく固定され、従って、バイパス弁3を
介して流れる空気量の変動によるトルク変化はなくな
り、結果的に空燃比制御の振動が防止される。
【0027】次に、目標空燃比がリーンからリッチに変
更された場合のバイパス弁3の開口度の制御について説
明する。XLN=0が検知されると、ステップS500に
進んで、カウンタCNTの値を調べる。リーン化制御中
はステップS400でカウンタCNTは初期値THに初期化
されているから、ステップS500からステップS60
0に進む。ステップS600は、図3に示すように、バ
イパス弁3の開口率の漸減制御を行なうもので、その詳
細は図10に示される。
【0028】図10のステップS602では、リーンか
らリッチに変更されたことを確認(CNT=TH)すると、
ステップS604〜ステップS612で、リッチ化制御
に伴うトルクの増加を補償するための減少分の初期値k
・DVを演算する。即ち、ステップS604,ステップ
S606,ステップS608,ステップS610,ステ
ップS612では、減少分体積DVとデユーティ係数k
を演算する。ステップS604〜ステップS612の課
程は、ステップS302〜ステップS310と実質的に
同じである。そして、ステップS614で開口率の減少
分を演算する。即ち、 Duty=Duty(i-1)−k・DV …(14) である。ステップS6161では開口時間に換算する。
この開口時間Tbが出力される。
【0029】ステップS618ではカウンタCNTが1だ
け減少する。以降は、ステップS508→ステップS6
001→ステップS602→ステップS620と進む。
ステップS620では、バイパス弁3を介した空気量の
漸減を行なうためにカウンタCNTの値に即したバイパス
空気量DTを、 Duty=Duty(i-1)・(CNT−1)/TH …(15) により演算する。このようにすると、ステップS500
でCNT=0が検知されるまでバイパスを通過する空気量
が減少されていく。
【0030】以上が実施例の制御手順の動作説明であ
り、このような制御手順により、上述の,,の特
徴が得られる。第2実施例 本発明は上記実施例に限定されない。前記実施例では、
リッチからリーンに目標空燃比が変更された場合の空燃
比フィードバック制御の振動防止のために、増分Δ1を
変化時点で演算しそれをリーン化制御期間中は保持する
ようにしていた。バイパス弁3を通る空気量が変更され
ないので、少なくとも弁3を通る空気量に変動が発生せ
ずに、そのために少なくともバイパス通路は全体空気量
QAに影響を与えないので、空燃比フィードバック制御
の防止が可能となるのである。この第1実施例におい
て、ステップS302のVecは、(7)式に示すよう
に、Vec=SMAP(MLVEC, NE, CE)となって
いるために、ステップS200でノーのときにステップ
S300をスキップしないと、CEの変動がVecへの変
動となって現われ、それがCEに再度影響して、空燃比
フィードバック制御の振動となって現われるからであ
る。
【0031】これから説明する第2実施例のメインの制
御手順を図11に示す。この第2実施例では、リーン化
制御を行なっていればステップS800の制御を実行し
てバイパス弁3の開度制御を行ない、リッチ化制御を行
なっていればステップS900でバイパス弁3の開度を
0にするというものである。換言すれば、リーン化制御
中でも、バイパス弁3の開度は変化を受ける。ステップ
S900のサブルーチンの詳細は図11に示される。図
12の制御手順は図19の制御手順と似ているが、ステ
ップS902において、ステップS700の(7)式の
代わりに、 Vec=SMAP(MLVEC, NE, TVO) …(16) を用いている点で異なる。即ち、リーン化制御中は、ド
ライバがアクセル操作を行なってスロットル開度TVOが
変化したときに、またその結果エンジン回転数NEが変
化したときに、弁3の開度は変動する。換言すれば、ド
ライバがアクセル操作を行なわなければ、バイパス弁3
を流れる空気の量は変動しないことになる。
【0032】空燃比フィードバック制御中におけるトル
クショックの問題はそれがドライバが関知しないところ
で制御量の変動が起こることである。従って、ドライバ
がアクセル操作を行なって(16)式に従ってバイパス
弁3の開度が変わってもそれはドライバが予測している
ことであるから問題とはならない。図13のタイミング
チャートに、第2実施例の制御にしたがった動作の変化
を示す。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンジン
の吸入空気量制御装置は、リーン制御期間中は、吸入空
気量を保持している(第1項)ので、あるいは空燃比フ
ィードバック制御には影響を受けないスロットル開度に
基づいて制御(第4項)しているので、空燃比フィード
バック制御の振動は防止される。
【0034】また、リーンからリッチに変更された場合
においても、リーン世界叙事の空気量の減量を適切な値
に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置の構成を説明する図。
【図2】本発明を適用した第1実施例,第2実施例のエ
ンジン制御システムの全体図。
【図3】第1実施例の動作を説明するタイミングチャー
ト。
【図4】第1実施例の空燃比フィードバックの制御手順
を示すフローチャート。
【図5】第1実施例の空燃比フィードバックの制御手順
を示すフローチャート。
【図6】第1実施例における目標空燃比きり変えを説明
するグラフ図。
【図7】第1実施例の信号ABFとAFとの関係を示すグラ
フ。
【図8】第1実施例のバイパス弁の開度制御の制御手順
を示すフローチャート。
【図9】第1実施例のバイパス弁の開度制御の制御手順
を示すフローチャート。
【図10】第1実施例のバイパス弁の開度制御の制御手
順を示すフローチャート。
【図11】第2実施例のバイパス弁の開度制御の制御手
順を示すフローチャート。
【図12】第2実施例のバイパス弁の開度制御の制御手
順を示すフローチャート。
【図13】第2実施例の制御にしたがった動作の変化を
示すタイミングチャート。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 運転条件に応じて異なるように設定され
    た目標空燃比に制御するエンジンにおいて、 制御空燃比がリッチからリーンに変更されたときにおい
    ては、その変更したときの吸入空気量に応じた第1の変
    化度合に従ってエンジンに供給される空気量を制御する
    第1の制御手段と、 リーン制御期間中は、前記第1の変化度合いと異なる第
    2の変化度合いに従ってエンジンに供給される空気量を
    制御する第2の制御手段とを具備することを特徴とする
    エンジンの吸入空気量制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のエンジンの吸入空気量制御装
    置において、前記第1の制御手段は、制御空燃比がリッ
    チからリーンに変更されたときにおいて増加方向に供給
    空気量を制御し、前記第2の制御手段はリーン制御期間
    中においては、前記第2の変化度合を前記第1の制御手
    段により設定された増分に保持することを特徴とするエ
    ンジンの吸入空気量制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2のエンジンの吸入空気量制御装
    置において、 さらに、制御空燃比がリーンからリッチに変更されると
    きは、その変更したときの吸入空気量に応じた減量分だ
    け吸入空気量を補正することを特徴とするエンジンの吸
    入空気量制御装置。
  4. 【請求項4】 運転条件に応じて異なるように設定され
    た目標空燃比に制御するエンジンにおいて、 制御空燃比がリッチからリーンに変更されたときにおい
    ては、その変更したときの吸入空気量に応じた第1の変
    化度合に従ってエンジンに供給される空気量を制御する
    第1の制御手段と、 リーン制御期間中は、スロットル開度に基づいた第2の
    変化度合に従ってエンジンに供給される空気量を制御す
    る第2の制御手段とを具備することを特徴とするエンジ
    ンの吸入空気量制御装置。
JP11150693A 1993-05-13 1993-05-13 エンジンの吸入空気量制御装置 Pending JPH06323180A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0770774A2 (en) * 1995-10-27 1997-05-02 Ford Motor Company Limited Engine air/fuel control system

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EP0770774A3 (en) * 1995-10-27 1999-06-09 Ford Motor Company Limited Engine air/fuel control system

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