JPH07279709A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH07279709A
JPH07279709A JP6071128A JP7112894A JPH07279709A JP H07279709 A JPH07279709 A JP H07279709A JP 6071128 A JP6071128 A JP 6071128A JP 7112894 A JP7112894 A JP 7112894A JP H07279709 A JPH07279709 A JP H07279709A
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fuel ratio
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fuel injection
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Yusuke Tatara
裕介 多々良
Toshio Yokoyama
利夫 横山
Toru Yano
亨 矢野
Eisuke Kimura
英輔 木村
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 空燃比の切換時に残留EGRガスに起因する
混合気の燃焼不良を防止する。 【構成】 車両の運転状態に応じて空燃比をストイキか
らリーンに切り換える切換条件が成立すると、排気通路
から吸気通路へのEGRガス還流量を減少又はカットす
る。その結果、吸気系内の残留EGRガス量が所定値以
下又は0になると、各気筒の燃料噴射量の減少制御を開
始して空燃比をリーン側に切り換える。このとき、各気
筒の空燃比は同時にではなく、例えば#1,#3,#
4,#2のように所定の順序で所定の時間差をもってリ
ーン側に切り換えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各気筒毎に設けられた
燃料噴射弁と、内燃機関の運転状態に基づいて目標空燃
比を設定する目標空燃比切換手段と、目標空燃比に基づ
いて燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御
手段とを備えてなり、目標空燃比設定手段が目標空燃比
を切り換えたときに、燃料噴射量制御手段が各燃料噴射
弁毎に所定の時間差をもって燃料噴射量を順次変更する
内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる内燃機関の空燃比制御装置とし
て、特開平4−295151号公報に記載されたものが
公知である。
【0003】図9に示すように、目標空燃比をリッチ
(A点)からリーン(B点)に連続的に切り換えると、
実線で示すように中間の空燃比においてNOX の排出量
が急激に増加する問題がある。一方、目標空燃比をリッ
チ(A点)からリーン(B点)に瞬間的に切り換える
と、鎖線で示すようにNOX の排出量の急激な増加を回
避することができる。しかしながら、各気筒の目標空燃
比を瞬間的に切り換えるとエンジントルクが急変してシ
ョックが発生し、ドライバビリティを悪化させる問題が
発生する。
【0004】そこで、上記従来の内燃機関の空燃比制御
装置は、目標空燃比をリッチからリーンに切り換える際
に、各気筒に設けられた燃料噴射弁の燃料噴射量をエミ
ションが悪化する中間の空燃比を飛び越えるように所定
のインターバルで順次減少させている。これにより、全
ての気筒の燃料噴射量を一斉に減少させた場合に生じる
トルクショックを回避し、エミッションの悪化を防止し
ながらドライバビリティの向上を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
内燃機関の空燃比制御装置がEGRガス還流装置を備え
ている場合、目標空燃比をリッチからリーンに切り換え
る際にEGRガスの還流を停止しても吸気系内のEGR
ガスは直ちにゼロにならず、所定時間が経過するまでE
GRガスが残留することになる。この状態で燃料噴射量
を減少させて空燃比をリーン側に移行させると、EGR
ガスの存在によって混合気の燃焼状態が悪化し、失火等
の燃焼不良が発生する問題がある。
【0006】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、空燃比の切換時にEGRガスに起因する混合気の燃
焼不良を効果的に回避することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明は、各気筒毎に設けられ
た燃料噴射弁と、排気通路から吸気通路へのEGRガス
還流量を制御するEGRガス還流量制御手段と、内燃機
関の運転状態に基づいて目標空燃比を設定する目標空燃
比設定手段と、目標空燃比に基づいて燃料噴射弁の燃料
噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備えてなり、
目標空燃比設定手段が目標空燃比を切り換えたときに、
燃料噴射量制御手段が各燃料噴射弁毎に所定の時間差を
もって燃料噴射量を順次減少させる内燃機関の空燃比制
御装置であって、吸気系内の残留EGRガス量を算出す
る残留EGRガス量演算手段を設け、目標空燃比設定手
段が目標空燃比を切り換えたときにEGRガス還流量制
御手段がEGRガス還流量を減少させるとともに、残留
EGRガス量演算手段が演算した残留EGRガス量が所
定値以下に減少するのを待って燃料噴射量制御手段が燃
料噴射量の減少を開始することを特徴とする。
【0008】また請求項2に記載された発明は、請求項
1の構成に加えて、目標空燃比がリーンリミット領域で
ある場合にEGRガス還流量制御手段がEGRガスの還
流を停止し、残留EGRガス量演算手段が演算した残留
EGRガス量がゼロになるのを待って燃料噴射量制御手
段が燃料噴射量の減少を開始することを特徴とする。
【0009】また請求項3に記載された発明は、各気筒
毎に設けられた燃料噴射弁と、排気通路から吸気通路へ
のEGRガス還流量を制御するEGRガス還流量制御手
段と、内燃機関の運転状態に基づいて目標空燃比を設定
する目標空燃比設定手段と、目標空燃比に基づいて燃料
噴射弁の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを
備えてなり、目標空燃比設定手段が目標空燃比を切り換
えたときに、燃料噴射量制御手段が各燃料噴射弁毎に所
定の時間差をもって燃料噴射量を順次減少させる内燃機
関の空燃比制御装置であって、吸気系内の残留EGRガ
ス量を算出する残留EGRガス量演算手段を設け、目標
空燃比設定手段が目標空燃比を切り換えたときに、EG
Rガス還流量制御手段によるEGRガス還流量の減少及
び燃料噴射量制御手段による燃料噴射量の減少を開始
し、残留EGRガス量演算手段が演算した残留EGRガ
ス量の減少に応じて燃料噴射量制御手段による燃料噴射
量を減少させることを特徴とする。
【0010】また請求項4に記載された発明は、請求項
3の構成に加えて、目標空燃比がリーンリミット領域で
ある場合にEGRガス還流量制御手段がEGRガスの還
流を停止することを特徴とする。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0012】図1〜図5は本発明の第1実施例を示すも
ので、図1は内燃機関の空燃比制御装置の全体構成図、
図2は電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図、
図3は第1実施例の作用を説明するフローチャート、図
4は図3のフローチャートのステップS3のサブルーチ
ンのフローチャート、図5は第1実施例のタイミングチ
ャートである。
【0013】図1に示すように、4気筒内燃機関E(以
下、単にエンジンEという)の吸気通路1は吸気マニホ
ールド2を介して#1〜#4の4個の気筒31 〜34
それぞれ接続される。吸気通路1には図示せぬアクセル
ペダルに接続されて開閉するスロットルバルブ4が設け
られており、このスロットルバルブ4に接続されてスロ
ットル開度θTHを検出するスロットル開度センサ5か
らの信号が電子制御ユニットUに入力される。
【0014】吸気マニホールド2には4個の気筒31
4 にそれぞれ対応して4個の燃料噴射弁81 〜84
設けられる。各燃料噴射弁81 〜84 は電子制御ユニッ
トUに接続されて制御される。
【0015】スロットルバルブ4の上流の吸気通路1に
は吸入空気量Qを検出するエアフロメータよりなる吸入
空気量センサ9と、吸気管内絶対圧PB を検出する吸気
管内絶対圧センサ14とが設けられており、これら吸入
空気量センサ9及び吸気管内絶対圧センサ14からの信
号が電子制御ユニットUに入力される。また、エンジン
Eの内部には図示せぬクランクシャフトの回転に基づい
てエンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ
10が設けられており、このエンジン回転数センサ10
からの信号が電子制御ユニットUに入力される。
【0016】エンジンEに排気マニホールド6を介して
接続された排気通路7には、排気ガスを浄化する三元触
媒11が設けられる。排気通路7と吸気通路1とはEG
Rガス通路12によって接続されており、EGRガス通
路12に設けられたEGR弁13はEGRガスの還流量
を制御すべく電子制御ユニットUに接続される。
【0017】図2に示すように、電子制御ユニットU
は、エンジンEの運転状態に基づいて目標空燃比A/F
を切り換える目標空燃比設定手段M1と、目標空燃比に
基づいてEGR弁13の開度を制御するEGRガス還流
量制御手段M2と、エンジンEの運転状態に基づいて吸
気系内のEGRガス残留量を算出する残留EGRガス量
演算手段M3と、エンジンEの運転状態、並びに目標空
燃比設定手段M1及び残留EGRガス量演算手段M3の
出力に基づいて燃料噴射弁81 〜84 の燃料噴射時間を
制御する燃料噴射量制御手段M4とを備える。
【0018】目標空燃比設定手段M1にはスロットル開
度センサ5で検出したスロットル開度θTH及びエンジ
ン回転数センサ10で検出したエンジン回転数Neが入
力され、それらスロットル開度θTH及びエンジン回転
数Neに基づいて目標空燃比A/Fがマップ検索され
る。エンジンEの通常の運転領域では目標空燃比はスト
イキ(リッチ)、即ち理論空燃比であるA/F=14.
7に設定される。一方、エンジンEの減速時等の特定の
運転領域では、燃費の向上を図るべく目標空燃比は例え
ばA/F=22にリーン化される。
【0019】EGRガス還流量制御手段M2は、目標空
燃比設定手段M1が目標空燃比をストイキからリーンに
切り換えたとき、EGR弁13を開度を絞ってEGRガ
スの還流量を規制し、或いはEGR弁13を閉弁してE
GRガスの還流を停止する。
【0020】残留EGRガス量演算手段M3の作用は、
後から図4のフローチャートに基づいて詳述する。
【0021】燃料噴射量制御手段M4は、目標空燃比が
理論空燃比であるときには、その理論空燃比が得られる
ように吸入空気量センサ9で検出した空気吸入量Q及び
エンジン回転数センサ10で検出したエンジン回転数N
eに応じた燃料噴射時間Tiを設定する。一方、目標空
燃比が理論空燃比よりもリーン化された場合には、その
リーン化された目標空燃比が得られるように燃料噴射時
間Tiを設定し、且つ目標空燃比の切り換え時には、燃
料噴射時間Tiの変更タイミングを各気筒31〜34
に後述する所定の時間差をもって制御する。
【0022】次に、本発明の実施例の作用を図3のフロ
ーチャートに基づいて説明する。
【0023】先ず、ステップS1でエンジンEの運転状
態に基づいて目標空燃比の切り換え条件が新たに成立し
たとき、ステップS2で電子制御ユニットUからの指令
でEGR弁13を閉弁し、EGRガス還流量を減少させ
る。続いて、ステップS3で正味EGR係数KEGRN
を算出する。正味EGR係数KEGRNは、吸気系に残
留する残留EGRガス量に対応する。
【0024】ここでステップS3の具体的内容を図4の
フローチャートに基づいて説明すると、先ずステップS
31で、エンジン回転数センサ10で検出したエンジン
回転数Ne及び吸気管内絶対圧センサ14で検出した吸
気管内絶対圧PB とに基づいて、Ne−PB マップから
EGR直接率EA 及びEGR持去り率EB を検索する。
続いて、ステップS32でEGR弁13を通過したEG
Rガス量Gtを、 Gt=TiM(τ)*(1−KEGR(τ)) により算出する。ここで、TiM(τ)はτTDC前の
燃料噴射時間Tiであり、KEGR(τ)はτTDC前
のEGR係数である。
【0025】次に、ステップS32でシリンダに吸入さ
れるEGRガス量Ginを、 Gin=EA *Gt+EB *Gc により算出する。ここで、Gcは後記ステップS35で
算出される吸気通路1内に滞留するEGRガス量であ
る。
【0026】次に、ステップS34で正味EGR係数K
EGRNを、 KEGRN=(1−Gin/TiM) により算出する。ここでTiMは今回燃料噴射時間Ti
である。
【0027】そして最後に、ステップS35で前記吸気
通路1内に滞留するEGRガス量であるGcを、 Gc=(1−EA )*Gt+(1−EB )*Gc により算出する。
【0028】而して、図3のステップS4で正味EGR
係数KEGRNが所定値以下になると、即ち吸気系に残
留するEGRガス量が所定値以下になると、ステップS
5に移行して空燃比の切換を開始し、ステップS6で空
燃比の切換が終了すると、本ルーチンを終了する。
【0029】上記作用を図4のタイミングチャートを参
照して更に説明すると、目標空燃比の切り換え条件が成
立してEGRガス還流量の減少が行われると、正味EG
R係数が次第に減少する。そして正味EGR係数が所定
値以下になると空燃比の切換が開始され、先ず#1気筒
1 の燃料噴射弁81 の燃料噴射量が減少して#1気筒
1 の空燃比がストイキからリーンに変更され、続いて
所定の時間差をもって#3気筒33 、#4気筒34 、#
1気筒31 の燃料噴射弁83 ,84 ,81 の燃料噴射量
が順次減少して空燃比がストイキからリーンに変更され
る。
【0030】このように、EGRガス還流量を減少させ
た後に正味EGR係数が所定値以下になるのを待って空
燃比の切換を行っているので、正味EGR係数が大きい
状態のまま空燃比がリーンに変更されることがなく、こ
れにより燃焼不良や失火が発生が未然に防止される。ま
た、空燃比を切り換える際に4個の気筒#1〜#4の空
燃比を同時に切り換えることなく、所定の時間差をもっ
て順次切り換えているので、エンジンEのトルクショッ
クを防止して乗り心地を向上させることができる。
【0031】尚、上記第1実施例において、目標空燃比
がリーンリミットに近い場合には、図3のフローチャー
トのステップS2でEGRガス還流量を0にカットし、
ステップS4で正味EGR係数KEGRNが0になった
ときに空燃比の切換を開始することができる。このよう
にすれば、目標空燃比がリーンリミットに近い場合であ
っても、燃焼不良や失火の発生を確実に防止することが
できる。
【0032】次に、図5〜図7に基づいて本発明の第2
実施例を説明する。
【0033】先ず、ステップS11でエンジンEの運転
状態に基づいて目標空燃比の切り換え条件が新たに成立
したとき、ステップS12で電子制御ユニットUからの
指令でEGR弁13を閉弁し、EGRガス還流量を減少
させる。続くステップS13では、最初のループにおい
て切換フラグFLGkirikae が「1」(切換終了)にセ
ットされているため、ステップS14に移行して切換フ
ラグFLGkirikae を「0」(切換未終了)にセットす
る。
【0034】続くステップS15では今回の正味EGR
係数KEGRNが所定値以下か否かを判断する。EGR
ガス還流量の減少直後の最初のループでは正味EGR係
数KEGRNは所定値以下でないため、ステップS16
に移行して図6に示すKEGRN〜KBS1 テーブルを
検索する。即ち、正味EGR係数KEGRNに応じて目
標空燃比KBS1 を検索し、続くステップS17で前記
目標空燃比KBS1 を中間目標空燃比とする。前記中間
目標空燃比は、正味EGR係数KEGRNが減少するに
つれてリーン側に移行するようになっている。
【0035】このようにして中間目標空燃比が設定され
ると、ステップS18で前記中間目標空燃比が得られる
ように各気筒の空燃比のリーン化を行う。この空燃比の
リーン化は、第1実施例と同様に#1気筒31 、#3気
筒33 、#4気筒34 、#2気筒32 の順で所定の時間
差をもって行われる。そしてステップS19で空燃比の
切換が最終的に終了するまで、中間目標空燃比の変化に
応じて各気筒31 〜3 4 の空燃比のリーン化が繰り返さ
れ、やがて前記ステップS15で今回の正味EGR係数
KEGRNが所定値以下になると、ステップS20で切
換条件成立時の目標空燃比KBSLLを最終目標空燃比と
し、ステップS18でその最終目標空燃比が得られるよ
うに各気筒31 〜34 の空燃比を切り換える。
【0036】而して、前記ステップS19で空燃比の切
換が最終的に終了すると、ステップS21に移行して切
換フラグFLGkirikae が「1」(切換終了)にセット
される。
【0037】尚、切換条件成立時の目標空燃比KBSLL
がリーンリミットに近い場合には、図5のフローチャー
トのステップS12でEGRガス還流量を0にカット
し、ステップS15で正味EGR係数KEGRNが0に
なったときにステップS20で目標空燃比KBSLLを最
終目標空燃比とすることができる。このようにすれば、
目標空燃比KBSLLリーンリミットに近い場合であって
も、燃焼不良や失火の発生を確実に防止することができ
る。
【0038】上述したように、正味EGR係数に応じて
空燃比をリーン側に切り換えているので、中間空燃比の
状態が発生してもそれに見合った残留EGRガスの存在
によってエミッションの悪化が防止される。しかも、空
燃比をストイキからリーンに切り換える際に、空燃比の
切換条件成立と同時に正味EGR係数の減少に応じて空
燃比を段階的にリーン側に切り換えているので、空燃比
のリーン化のタイミングが遅れて燃料消費率が悪化する
ことがなく、且つ空燃比がストイキのままEGRガス還
流量が減少してエミッションが悪化することがない。
【0039】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の設計
変更を行うことができる。
【0040】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載された発
明によれば、吸気系内の残留EGRガス量を算出する残
留EGRガス量演算手段を設け、目標空燃比設定手段が
目標空燃比を切り換えたときにEGRガス還流量制御手
段がEGRガス還流量を減少させるとともに、残留EG
Rガス量演算手段が演算した残留EGRガス量が所定値
以下に減少するのを待って燃料噴射量制御手段が燃料噴
射量の減少を開始するので、残留EGRガス量が大きい
状態で空燃比がリーンに変更されることがなくなって燃
焼不良や失火が発生が未然に防止される。
【0041】また請求項2に記載された発明によれば、
目標空燃比がリーンリミット領域である場合にEGRガ
ス還流量制御手段がEGRガスの還流を停止し、残留E
GRガス量演算手段が演算した残留EGRガス量がゼロ
になるのを待って燃料噴射量制御手段が燃料噴射量の減
少を開始するので、目標空燃比がリーンリミット領域に
あっても燃焼不良や失火が発生を確実に防止することが
できる。
【0042】また請求項3に記載された発明によれば、
吸気系内の残留EGRガス量を算出する残留EGRガス
量演算手段を設け、目標空燃比設定手段が目標空燃比を
切り換えたときに、EGRガス還流量制御手段によるE
GRガス還流量の減少及び燃料噴射量制御手段による燃
料噴射量の減少を開始し、残留EGRガス量演算手段が
演算した残留EGRガス量の減少に応じて燃料噴射量制
御手段による燃料噴射量を減少させるので、中間空燃比
の状態が発生してもそれに見合った残留EGRガス量に
よってエミッションの悪化が防止される。また、空燃比
の切換条件成立と同時に空燃比が段階的にリーン側に切
り換えられるので、空燃比のリーン化のタイミングが遅
れて燃料消費率が悪化することがなく、しかも空燃比が
ストイキのままEGRガス還流量が減少してエミッショ
ンが悪化することがない。
【0043】また請求項4に記載された発明によれば、
目標空燃比がリーンリミット領域である場合にEGRガ
ス還流量制御手段がEGRガスの還流を停止するの、目
標空燃比がリーンリミット領域にあっても燃焼不良や失
火が発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の空燃比制御装置の全体構成図
【図2】電子制御ユニットの回路構成を示すブロック図
【図3】第1実施例の作用を説明するフローチャート
【図4】図3のフローチャートのステップS3のサブル
ーチンのフローチャート
【図5】第1実施例のタイミングチャート
【図6】第2実施例の作用を説明するフローチャート
【図7】正味EGR係数から中間目標空燃比を検索する
テーブル
【図8】第2実施例のタイミングチャート
【図9】空燃比とNOX 排出量との関係を示すグラフ
【符号の説明】
1 吸気通路 31 〜34 気筒 7 排気通路 81 〜84 燃料噴射弁 E 内燃機関 M1 目標空燃比設定手段 M2 EGRガス還流量制御手段 M3 残留EGRガス量演算手段 M4 燃料噴射量制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 25/07 550 R (72)発明者 木村 英輔 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各気筒(31 〜34 )毎に設けられた燃
    料噴射弁(81 〜8 4 )と、排気通路(7)から吸気通
    路(1)へのEGRガス還流量を制御するEGRガス還
    流量制御手段(M2)と、内燃機関(E)の運転状態に
    基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段(M
    1)と、目標空燃比に基づいて燃料噴射弁(81
    4 )の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段(M
    4)とを備えてなり、目標空燃比設定手段(M1)が目
    標空燃比を切り換えたときに、燃料噴射量制御手段(M
    4)が各燃料噴射弁(81 〜84 )毎に所定の時間差を
    もって燃料噴射量を順次減少させる内燃機関の空燃比制
    御装置であって、 吸気系内の残留EGRガス量を算出する残留EGRガス
    量演算手段(M3)を設け、目標空燃比設定手段(M
    1)が目標空燃比を切り換えたときにEGRガス還流量
    制御手段(M2)がEGRガス還流量を減少させるとと
    もに、残留EGRガス量演算手段(M3)が演算した残
    留EGRガス量が所定値以下に減少するのを待って燃料
    噴射量制御手段(M3)が燃料噴射量の減少を開始する
    ことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】 目標空燃比がリーンリミット領域である
    場合にEGRガス還流量制御手段(M2)がEGRガス
    の還流を停止し、残留EGRガス量演算手段(M3)が
    演算した残留EGRガス量がゼロになるのを待って燃料
    噴射量制御手段(M4)が燃料噴射量の減少を開始する
    ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の空燃比制
    御装置。
  3. 【請求項3】 各気筒(31 〜34 )毎に設けられた燃
    料噴射弁(81 〜8 4 )と、排気通路(7)から吸気通
    路(1)へのEGRガス還流量を制御するEGRガス還
    流量制御手段(M2)と、内燃機関(E)の運転状態に
    基づいて目標空燃比を設定する目標空燃比設定手段(M
    1)と、目標空燃比に基づいて燃料噴射弁(81
    4 )の燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段(M
    4)とを備えてなり、目標空燃比設定手段(M1)が目
    標空燃比を切り換えたときに、燃料噴射量制御手段(M
    4)が各燃料噴射弁(81 〜84 )毎に所定の時間差を
    もって燃料噴射量を順次減少させる内燃機関の空燃比制
    御装置であって、 吸気系内の残留EGRガス量を算出する残留EGRガス
    量演算手段(M3)を設け、目標空燃比設定手段(M
    1)が目標空燃比を切り換えたときに、EGRガス還流
    量制御手段(M2)によるEGRガス還流量の減少及び
    燃料噴射量制御手段(M4)による燃料噴射量の減少を
    開始し、残留EGRガス量演算手段(M3)が演算した
    残留EGRガス量の減少に応じて燃料噴射量制御手段
    (M4)による燃料噴射量を減少させることを特徴とす
    る、内燃機関の空燃比制御装置。
  4. 【請求項4】 目標空燃比がリーンリミット領域である
    場合にEGRガス還流量制御手段(M2)がEGRガス
    の還流を停止することを特徴とする、請求項3記載の内
    燃機関の空燃比制御装置。
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