JPH1018892A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射制御装置

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JPH1018892A
JPH1018892A JP8173351A JP17335196A JPH1018892A JP H1018892 A JPH1018892 A JP H1018892A JP 8173351 A JP8173351 A JP 8173351A JP 17335196 A JP17335196 A JP 17335196A JP H1018892 A JPH1018892 A JP H1018892A
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JP
Japan
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fuel injection
pulse width
injection pulse
injector
lower limit
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JP8173351A
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English (en)
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Masayuki Wakui
井 正 之 湧
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 インジェクタを1個用いるのみで少量噴射時
でも燃料噴射量を円滑制御できる燃料噴射制御装置を提
供する。 【解決手段】 燃料噴射パルス幅とそれに応じて噴射さ
れる燃料噴射量が線形関係である領域特性と非線形関係
である領域特性とを有するインジェクタ12を具備した
エンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの運転
状態に基づく、算出燃料噴射パルス幅が線形領域の下限
値よりも低いとき、予め前記下限値以下の非線形領域に
おける燃料噴射量と燃料噴射パルス幅とによるインジェ
クタ特性が格納されているテーブルを、前記必要燃料噴
射量をパラメータとして参照することにより燃料噴射パ
ルス幅を設定する燃料噴射パルス幅設定手段106とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃料噴射量
を制御する装置に係り、とくにインジェクタの動作特性
に起因する、燃料噴射パルス制御幅が所定値より小さい
領域での燃料噴射量を制御するための燃料噴射制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用エンジンの燃料噴射制御では、
燃料噴射に用いるインジェクタの動作特性による制御動
作上の制約がある。すなわち、インジェクタはパルス電
流が給電されて燃料流路を開放し、この開放時間に応じ
た量の燃料を噴射する。そして、インジェクタは、与え
られる燃料噴射パルス幅の大小に応じた時間だけ燃料流
路を開放する。
【0003】ここで、通常のインジェクタは、燃料噴射
パルス幅がいかなるものであっても応動する訳ではな
く、パルス幅が所定値以上では線形応動するが、所定値
より小さくなると線形応動しなくなる。
【0004】この場合、インジェクタの動作は、図5に
示すように燃料噴射パルス幅Tiが例えば所定値約1.
58ms以上であれば燃料噴射パルス幅に線形対応した
燃料噴射量が得られるが、1.58ms未満では非線形
対応となり、燃料噴射パルス幅を変えることにより燃料
噴射量を適宜制御することはできない。たとえば、燃料
噴射パルス幅Ti=1.4msでは1000回噴射当た
りの燃料噴射量QFが想像線上のA点で示す7.3cc
であるべきところ、インジェクタの動作特性により実線
上のB点つまり2.8ccとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】アイドリング運転時
等、最小の燃料量を要求するエンジンの運転状態がこの
インジェクタ特性の非線形領域に入ることを回避するに
は小型のインジェクタを使用する必要がある。しかしな
がら、このような小型のインジェクタでは、高出力エン
ジンが要求する大流量の燃料量を確保することができず
必然的に非線形領域の広い大型のインジェクタを用いざ
るを得ず、その結果、燃料噴射量が少流量となる領域で
は燃料の供給が不安定になる。この問題に対応して、ア
イドリング時のようなパルス幅が小さい場合の燃料噴射
のために小さなインジェクタを大型インジェクタに追加
して用いる必要が生じる。
【0006】しかしながら、装置の構成およびその制御
の複雑化、ならびにコストの上昇を招くことになる。
【0007】本発明は上述の点を考慮してなされたもの
で、インジェクタを1個用いるのみで少量噴射時でも燃
料噴射量を円滑制御できる燃料噴射制御装置を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題解決のための手段】上記目的達成のため、本発明
では、燃料噴射パルス幅とそれに応じて噴射される燃料
噴射量が線形関係である領域特性と非線形関係である領
域特性とを有するインジェクタを具備したエンジンの燃
料噴射制御装置において、前記エンジンの運転状態に基
づき前記燃料噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅
算出手段と、前記燃料噴射パルス幅算出手段により算出
した算出燃料噴射パルス幅を、前記インジェクタにより
定まる燃料噴射パルス幅と燃料噴射量との線形関係の下
限値と比較する比較手段と、前記算出燃料噴射パルス幅
が前記下限値よりも低いとき、前記線形関係から前記算
出燃料噴射パルス幅に対応する必要燃料噴射量を算出す
る必要燃料噴射量算出手段と、前記算出燃料噴射パルス
幅が前記下限値以上のときには、前記算出燃料噴射パル
ス幅を採用し、前記算出燃料噴射パルス幅が前記下限値
よりも低いときには、予め前記下限値以下の非線形領域
における燃料噴射量と燃料噴射パルス幅とによるインジ
ェクタ特性が格納されているテーブルを、前記必要燃料
噴射量をパラメータとして参照することにより燃料噴射
パルス幅を設定する燃料噴射パルス幅設定手段とをそな
えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置、を
提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】まず、図2および図3に基づき、
本発明を適用し得るエンジンの全体概略構成について説
明する。同図において、符号1はエンジンであり、この
場合は水平対向型4気筒エンジンである。このエンジン
1のシリンダヘッド2に形成された各吸気ポート2aに
インテークマニホールド3が連通され、このインテーク
マニホールド3に各気筒の吸気通路が集合するエアチャ
ンバ4を介してスロットルチャンバ5が連通され、この
スロットルチャンバ5上流側に吸気管6を介してエアク
リーナ7が取付けられている。
【0010】また、吸気管6のエアクリーナ7の直下流
に、例えばホットワイヤ式あるいはホットフィルム式等
の吸入空気量センサ8が介装され、さらにスロットルチ
ャンバ5に設けられたスロットル弁5aに、スロットル
開度に応じた電圧を出力するスロットル開度センサ9a
とスロットル弁全閉でONするアイドルスイッチ9bと
を内蔵したスロットルセンサ9が連設されている。
【0011】また、スロットル弁5aの上流側と下流側
とを連通するバイパス通路10に、アイドル回転数制御
弁(アイドルスピードコントロールバルブ;ISC弁)
11が介装されている。さらに、インテークマニホール
ド3の各気筒の各吸気ポート2aの直上流側にインジェ
クタ12が臨まされ、シリンダヘッド2には、先端を燃
焼室に露呈する点火プラグ13が各気筒毎に取付けられ
ている。各点火プラグ13には点火コイル14がそれぞ
れ連設され、点火コイル14にイグナイタ15が接続さ
れている。
【0012】インジェクタ12は、燃料供給路16を介
して燃料タンク17に連通されており、この燃料タンク
17内にはインタンク式の燃料ポンプ18が設けられて
いる。この燃料ポンプ18からの燃料は、燃料供給路1
6に介装された燃料フィルタ19を経てインジェクタ1
2およびプレッシャレギュレータ20に圧送され、この
プレッシャレギュレータ20から燃料タンク17にリタ
ーンされてインジェクタ12への燃料圧力が所定の圧力
に調圧される。
【0013】また、エンジン1のシリンダブロック1a
にノックセンサ21が取付けられるとともに、シリンダ
ブロック1aの左右バンクを連通する冷却水通路22に
冷却水温センサ23が臨まされている。さらに、エンジ
ン1の排気系としては、シリンダヘッド2の各排気ポー
ト2bに連通する排気マニホールド24の集合部に触媒
25が配設され、排気管26を介してマフラ27に連通
されている。そして、触媒25の上流に、空燃比センサ
の一例としてO2 センサ28が配設されている。
【0014】また、シリンダブロック1aに支承された
クランクシャフト29にクランクロータ30が軸着さ
れ、このクランクロータ30の外周に、このクランクロ
ータ30に形成された所定のクランク角に対応する突起
を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角セン
サ31が対設され、さらに、クランクシャフト29に対
して1/2回転するカムシャフト32に連設されたカム
ロータ33に、電磁ピックアップ等からなる気筒判別用
のカム角センサ34が対設されている。クランクロータ
30は、その外周に突起が所定クランク角に対応して形
成されており、後述する電子制御装置40は、クランク
角センサ31で検出した突起すなわちクランク角信号の
入力間隔時間からエンジン回転数を算出し、またカム角
センサ34によってカムロータ33の外周に形成された
気筒判別用の突起を検出したときの割り込み信号から気
筒判別を行う。
【0015】図3は、電子制御装置40およびその関連
要素を示しており、インジェクタ12、ISC弁11等
の各アクチュエータに対する制御量の演算、制御信号の
出力、すなわち燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル
回転数制御等のエンジン制御が、この電子制御装置(E
CU)40により行われる。
【0016】ECU40は、CPU41、ROM42、
RAM43、バックアップRAM44、およびI/Oイ
ンターフェイス45がバスライン46を介して互いに接
続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、
その他に、安定化電圧を各部に供給する定電圧回路4
7、I/Oインターフェイス45の出力ポートからの信
号によりアクチュエータ類を駆動する駆動回路48、セ
ンサ類からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA
/D変換器49等の周辺回路が組込まれている。
【0017】定電圧回路47は、電源リレー50のリレ
ー接点を介してバッテリ51に接続され、バッテリ51
に、電源リレー50のリレーコイルがイグニッションス
イッチ52を介して接続されているとともに、電源リレ
ー54のリレーコイルがイグニッションスイッチ53を
介して接続されている。また、定電圧回路47は、直
接、バッテリ51に接続されており、イグニッションス
イッチ52がONされて電源リレー50のリレー接点が
閉となると、電子制御装置40内の各部へ電源を供給す
るとともに、イグニッションスイッチ53がONされて
電源リレー54のリレー接点が閉となると燃料ポンプ1
8へ電源を供給する。一方、イグニッションスイッチ5
2のON,OFFに拘らず、常時、バックアップRAM
44にバックアップ用の電源を供給する。
【0018】また、I/Oインターフェイス45の入力
ポートには、アイドルスイッチ9b、ノックセンサ2
1、クランク角センサ31、およびカム角センサ34が
接続されるとともに、吸入空気量センサ8、スロットル
開度センサ9a、冷却水温センサ23、およびO2 セン
サ28がA/D変換器49を介して接続され、さらに、
A/D変換器49にバッテリ51からの電圧VB が入力
されてモニタされる。
【0019】一方、上記I/Oインターフェイス45の
出力ポートには、イグナイタ15が接続されるととも
に、駆動回路48を介して、ISC弁11、インジェク
タ12が接続されている。
【0020】ROM42には、エンジン制御プログラム
や各種の故障診断プログラム、マップ類等の固定データ
が記憶されており、またRAM43には、上記各センサ
類、スイッチ類の出力信号を処理した後のデータ、およ
び上記CPU41で演算処理したデータが格納される。
また、バックアップRAM44には、各種学習マップ等
がストアされ、イグニッションスイッチ52のOFFの
ときにもデータが保持されるようになっている。
【0021】CPU41では、ROM42に記憶されて
いる制御プログラムにしたがって、各センサ、スイッチ
類により検出される運転状態に応じて燃料噴射量、点火
時期、ISC弁11に対する駆動信号のデューティ比等
を演算し、空燃比制御を含む燃料噴射制御、点火時期制
御、アイドル回転数制御等の各種エンジン制御を行う。
【0022】図1は、図2および図3を用いて説明した
エンジンに適用される、本発明に係る制御装置の機能を
示すブロック線図である。この図1に示すように、まず
エンジン運転状態検出手段101によりエンジン運転状
態を検出する。そして、検出結果を燃料噴射パルス幅算
出手段102に与える。燃料噴射パルス幅算出手段10
2は、噴射すべき燃料量に応じた燃料噴射パルス幅を算
出して比較手段103に与える。
【0023】比較手段103は、下限値設定手段104
から予め設定されている下限値を受け取る。下限値設定
手段104は、インジェクタによって定まる燃料噴射パ
ルス幅と燃料噴射量との線形関係の下限値、つまり、イ
ンジェクタ特性の線形領域と非線形領域の境界となる燃
料噴射パルス幅の値を与えるもので、この下限値は例え
ば従来技術の説明に用いた1.58msがそれに当た
る。
【0024】比較手段103は、燃料噴射パルス幅算出
手段102からの算出燃料噴射パルス幅と下限値設定手
段104からの下限値とを対比してその大小を判定し、
判定結果を必要燃料噴射量算出手段105および燃料噴
射パルス幅設定手段106に与える。
【0025】必要燃料噴射量算出手段105は、算出燃
料噴射パルス幅が下限値より低いときに必要燃料噴射量
を算出するもので、インジェクタにより定まる燃料噴射
パルス幅と燃料噴射量との線形関係に対応して予め設定
された一次関数により算出燃料噴射パルス幅に対応する
必要燃料噴射量を算出する。この必要燃料噴射量算出手
段105により算出された必要燃料噴射量は、燃料噴射
パルス幅設定手段106に与えられる。
【0026】燃料噴射パルス幅設定手段106は、比較
手段103からの比較結果に基づいて燃料噴射パルス幅
算出手段102からの算出燃料噴射パルス幅か、あるい
は必要燃料噴射量算出手段105からの必要燃料噴射量
に基づき、インジェクタの非線形領域における燃料噴射
量と燃料噴射パルス幅の関係を格納したテーブル107
(図6)を検索して得た燃料噴射パルス幅のいづれかを
選択してインジェクタ108に出力する。
【0027】すなわち、算出燃料噴射パルス幅が上記下
限値以上のときには、比較手段103がその旨を燃料噴
射パルス幅設定手段106に与え、これに応じて燃料噴
射パルス幅設定手段106が燃料噴射パルス幅算出手段
102からの算出燃料噴射パルス幅をインジェクタに出
力する。他方、算出燃料噴射パルス幅が上記下限値より
も低いときは、比較手段103がその旨を燃料噴射パル
ス幅設定手段106に与えて、インジェクタ非線形領域
において必要燃料噴射量算出手段105により算出され
た必要燃料噴射量に対応する燃料噴射パルス幅をテーブ
ル107から検索してインジェクタ108に出力する。
【0028】図4は、図1に示した装置により行われる
空燃比制御動作を示すフローチャートであり、このフロ
ーチャートに従い図2および図3の制御装置の動作内容
を説明する。この制御動作は、エンジン回転に伴ってク
ランク角90゜毎に繰り返し行われるものである。
【0029】まずイグニッションスイッチ52、53が
オンにされてECU40および燃料ポンプ18に電源が
供給されると、システムが初期化(各フラグおよび各変
数値がクリア)され、図4に示す燃料噴射量設定ルーチ
ンが実行される。
【0030】そして、この燃料噴射量設定ルーチンで
は、所定クランク角同期で実行され、気筒毎にエンジン
に供給する最終的な燃料噴射量としての燃料噴射パルス
幅Tiが設定される。
【0031】このルーチンは、まずステップS101で
エンジン回転数NE と吸入空気量センサ8からの出力信
号に基づく吸入空気量QA とから、基本燃料噴射量を定
める基本燃料噴射パルス幅TP を算出(TP ←K×QA
/NE ;K…インジェクタ特性補正定数)し、ステップ
S102に移行する。ステップS102では、水温セン
サ23による冷却水温、スロットル開度センサ9Aによ
るスロットル開度、アイドルスイッチ9Bからの信号な
どに基づいて冷却水温補正、加減速補正、全開増量補
正、アイドル後増量補正などに係わる各種増量補正分補
正係数COEFを設定し、ステップS103に進む。
【0032】ステップS103では、空燃比フィードバ
ック補正係数αが読み出される。このフィードバック補
正係数αは、空燃比フィードバック補正係数αの設定ル
ーチンで周期的に設定され、RAM43の所定アドレス
に格納されている。
【0033】次いで、ステップS104では、エンジン
回転数NE と基本燃料噴射パルス幅TP とをパラメータ
として学習値テーブルから学習値KLRを検索し、この検
索値を用い必要に応じて補間計算することにより空燃比
学習補正係数KBLRCを設定する。この補間計算は、テー
ブル上の2つの領域の中間位置を検索したときに、関連
する2領域の格納値を用いて補間計算した値を得る。
【0034】続いてステップS105により、バッテリ
51の端子電圧VBに基づいてインジェクタ12の無効
噴射時間を補償する電圧補正係数TS を設定する。
【0035】これにより、基本燃料噴射パルス幅を補正
する各種要素が求められたことになる。
【0036】そこで、ステップS106により、 Ti←TP ×COEF×α×KBLRC+TS なる演算を行う。
【0037】この求めた燃料噴射パルス幅Tiにつき、
ステップS107によりインジェクタ特性における燃料
噴射パルス幅Tiと燃料噴射量QFとの線形関係(1次
関数関係)の下限を表す設定値TiL(例えば、1.5
8ms)との大小関係を判定し、Ti≧TiLであれ
ば、ステップS110に移行し、ステップS106で算
出された燃料噴射パルス幅Tiをインジェクタに出力す
る。一方、Ti<TiLであればステップS108によ
り QF←a×Ti+b ここでa,bはともに定数なる演算を行い、燃料噴射パ
ルス幅Tiにより必要とする燃料噴射量QFを求める。
【0038】この求められた必要燃料噴射量QFに基づ
き、ステップS109ではインジェクタ非線形領域にお
ける燃料噴射量と燃料噴射パルス幅の関係を示すテーブ
ル(図6)を参照し、補正燃料噴射パルス幅Tiを設定
する。そして、ステップS110により燃料噴射パルス
幅Tiをインジェクタに出力する。
【0039】図5は、前述したように、インジェクタ特
性の一例を示すものである。
【0040】ここで、インジェクタの非線形動作領域T
i<TiLでは、例えばTi=1.4msのときは必要
とする燃料噴射量QFは、A点の約7.3cc/100
0stであるが、インジェクタの動作特性によりB点の
約2.8cc/1000stしか得られない。
【0041】そこで、1点鎖線で示す上記1次関係式
(QF=a×Ti+b)により算出したA点の燃料噴射
量QFを実現するインジェクタ通電時間となるように燃
料噴射パルス幅Tiを求める。
【0042】図6は、インジェクタ非線形領域における
燃料噴射量QFと燃料噴射パルス幅Tiとの関係を予め
実験により求め、格納したテーブルを示している。A点
の燃料噴射量QFにより、このテーブルを参照して燃料
噴射パルス幅Tiを求め、この求めたパルス幅Ti=
1.52ms、すなわち図5におけるA′点による燃料
噴射パルス幅の通電を行う。これにより、非線形領域で
も適正な量の燃料噴射を行うことができる。
【0043】この図6に示すテーブルを用いて、図4に
示したフローチャートのステップS107ないしS10
9の動作が行われる。
【0044】
【発明の効果】本発明は上述のように、インジェクタの
通電時間とその燃料噴射量とが非線形関係にある領域に
ついては予めインジェクタの非線形領域における特性に
応じて作成しておいたテーブルを参照して燃料噴射パル
ス幅を修正するようにしたため、高出力領域での燃料流
量を確保しながらアイドリング時のような非線形領域で
の燃料流量安定化を図ることができる。しかも、従来行
っていたサブインジェクタの設置による構造の複雑化お
よびコストの上昇という問題も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の基本的構成を示すブロック
線図。
【図2】本発明を適用すべきエンジンの全体概略構成を
示す説明図。
【図3】図2に示したエンジンと組み合わされる電子制
御装置およびその関連要素を示したブロック線図。
【図4】本発明の一実施例の動作を示すフローチャー
ト。
【図5】インジェクタの燃料噴射特性およびその修正特
性を示す特性図。
【図6】本発明において、燃料噴射特性を修正するため
に用いるテーブルの内容を特性図として示す説明図。
【符号の説明】
1 エンジン 2 シリンダヘッド 3 インテークマニホールド 4 エアチャンバ4 5 スロットルチャンバ 6 吸気管6 7 エアクリーナ 8 吸入空気量センサ 9a スロットル開度センサ 9b アイドルスイッチ 10 バイパス通路 11 アイドル回転数制御弁 12 インジェクタ 13 点火プラグ 14 点火コイル 15 イグナイタ 16 燃料供給路 17 燃料タンク 18 燃料ポンプ 19 燃料フィルタ 20 プレッシャレギュレータ 21 ノックセンサ 22 冷却水通路 23 冷却水温センサ 24 排気マニホールド 25 触媒 26 排気管 27 マフラ 28 リニアO2 センサ 29 クランクシャフト 30 クランクロータ 31 クランク角センサ 32 カムシャフト 33 カムロータ 34 カム角センサ 40 電子制御装置 41 CPU 42 ROM 43 RAM 44 バックアップRAM 45 I/Oインターフェース 46 バスライン 47 定電圧回路 48 駆動回路 49 A/D変換器 50,54 電源リレー 51 バッテリ 52,53 イグニッションスイッチ NE エンジン回転数 TP 基本燃料噴射パルス幅 COEF 各種増量補正分補正係数 KLR 学習値 KBLRC 空燃比学習補正係数 TS 電圧補正係数 α 空燃比フィードバック補正係数 Ti 燃料噴射パルス幅 TiL 設定値 QF 燃料噴射量 a,b 定数
───────────────────────────────────────────────────── 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 51/00 F02M 51/00 A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料噴射パルス幅とそれに応じて噴射され
    る燃料噴射量が線形関係である領域特性と非線形関係で
    ある領域特性とを有するインジェクタを具備したエンジ
    ンの燃料噴射制御装置において、 前記エンジンの運転状態に基づき前記燃料噴射パルス幅
    を算出する燃料噴射パルス幅算出手段と、 前記燃料噴射パルス幅算出手段により算出した算出燃料
    噴射パルス幅を、前記インジェクタにより定まる燃料噴
    射パルス幅と燃料噴射量との線形関係の下限値と比較す
    る比較手段と、 前記算出燃料噴射パルス幅が前記下限値よりも低いと
    き、前記線形関係から前記算出燃料噴射パルス幅に対応
    する必要燃料噴射量を算出する必要燃料噴射量算出手段
    と、 前記算出燃料噴射パルス幅が前記下限値以上のときに
    は、前記算出燃料噴射パルス幅を採用し、前記算出燃料
    噴射パルス幅が前記下限値よりも低いときには、予め前
    記下限値以下の非線形領域における燃料噴射量と燃料噴
    射パルス幅とによるインジェクタ特性が格納されている
    テーブルを、前記必要燃料噴射量をパラメータとして参
    照することにより燃料噴射パルス幅を設定する燃料噴射
    パルス幅設定手段とをそなえたことを特徴とするエンジ
    ンの燃料噴射制御装置。
JP8173351A 1996-07-03 1996-07-03 エンジンの燃料噴射制御装置 Pending JPH1018892A (ja)

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WO2009074397A1 (de) * 2007-12-11 2009-06-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine
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