JPH1122515A - 機関トルク算出装置 - Google Patents

機関トルク算出装置

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JPH1122515A
JPH1122515A JP9179678A JP17967897A JPH1122515A JP H1122515 A JPH1122515 A JP H1122515A JP 9179678 A JP9179678 A JP 9179678A JP 17967897 A JP17967897 A JP 17967897A JP H1122515 A JPH1122515 A JP H1122515A
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JP
Japan
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engine torque
delay
target engine
corrected
correcting means
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Pending
Application number
JP9179678A
Other languages
English (en)
Inventor
Manabu Sekine
学 関根
Kenichi Machida
憲一 町田
Shigeaki Kakizaki
成章 柿崎
Kenichi Goto
健一 後藤
Hideyuki Tamura
英之 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Unisia Automotive Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Unisia Jecs Corp
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標機関トルクに基づいて、実際の機関トル
ク変化に適合した機関トルクを算出する。 【解決手段】 アクセル開度ACCと機関回転数Neと
からマップを参照して、目標機関トルクtTeを算出す
る(S1)。そして、スロットル無駄時間前のtTeよ
り、補正後目標機関トルクtTe1を得る(S2)。そ
して、tTe1に対し、加重平均処理を施して、スロッ
トル応答遅れ補正後の目標機関トルクtTe2を得る
(S3)。そして、tTe2に対し、加重平均処理を施
して、吸気充填遅れ補正後の目標機関トルクtTe3を
得る(S4)。そして、燃焼遅れ時間前のtTe3よ
り、補正後目標機関トルクtTe4を得る(S5)。そ
して、目標機関トルクtTc=tTe4とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電制スロットル弁
を備える内燃機関における機関トルク算出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、機関運転状態のパラメータとして
は、一般的に、機関回転数Neと、基本燃料噴射量Tp
(=K×Qa/Ne;Kは定数、Qaは吸入空気流量)
とが採用されていた。しかし、ストイキ燃焼とリーン燃
焼とを切換える機関や、更に均質燃焼と成層燃焼とを切
換える機関などでは、基本燃料噴射量Tpによって、負
荷を代表させることに困難がある。
【0003】そこで、機関運転状態のパラメータとし
て、機関回転数Neと、機関トルク(目標機関トルク)
tTeとを採用し、これらに基づいて各種制御用のマッ
プを設定するなどして、各種制御を行う傾向にある。そ
して、機関トルクtTeは、簡易に算出する場合、目標
機関トルクとして、アクセル開度ACCと機関回転数N
eとに基づいて、これらをパラメータとするマップから
検索することにより、算出するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電制ス
ロットル弁を備える内燃機関の場合、アクセル開度が急
変したときには、マップから算出される目標機関トルク
も急変するが、機関には種々の遅れ系が存在するため、
実際のトルク発生までの期間、機関トルクの算出値と実
際値との間にズレが生じる。このため、この目標機関ト
ルクに基づいて制御を行うと、実際の機関運転状態を反
映していないため、制御性の悪化を招く。
【0005】本発明は、このような実状に鑑み、目標機
関トルクに基づいて実際の機関トルク変化に適合した機
関トルクを算出することのできる機関トルク算出装置を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、アクセル開度を検出するアクセルセンサ
と、このアクセルセンサにより検出されるアクセル開度
に基づいて制御される電制スロットル弁とを備える内燃
機関において、機関トルクを算出する機関トルク算出装
置を、図1に示すように、アクセル開度と機関回転数と
に基づいて目標機関トルクを算出する目標機関トルク算
出手段と、前記目標機関トルク算出手段により算出され
た目標機関トルクに対し、電制スロットル弁への開閉指
令から開閉動作開始までの無駄時間分の遅れ補正を行う
第1の遅れ補正手段と、前記第1の遅れ補正手段により
補正された目標機関トルクに対し、電制スロットル弁の
開閉動作中の応答遅れ分の遅れ補正を行う第2の遅れ補
正手段と、前記第2の遅れ補正手段により補正された目
標機関トルクに対し、吸気マニホールド内部に吸気が充
填されるまでの吸気充填遅れ分の遅れ補正を行う第3の
遅れ補正手段と、を含んで構成する。
【0007】請求項2に係る発明では、前記目標機関ト
ルク算出手段は、アクセル開度と機関回転数とをパラメ
ータとして目標機関トルクを予め定めて記憶させたマッ
プから検索により目標機関トルクを算出するものである
ことを特徴とする。請求項3に係る発明では、前記第1
の遅れ補正手段は、前記目標機関トルク算出手段により
算出された目標機関トルクを時系列で記憶保持してい
て、無駄時間前に算出された目標機関トルクを出力する
ものであることを特徴とする。
【0008】請求項4に係る発明では、前記第2の遅れ
補正手段は、前記第1の遅れ補正手段により補正された
目標機関トルクに対し、加重平均処理を施して、応答遅
れ分の遅れ補正を行うものであることを特徴とする。請
求項5に係る発明では、前記第3の遅れ補正手段は、前
記第2の遅れ補正手段により補正された目標機関トルク
に対し、加重平均処理を施して、吸気充填遅れ分の遅れ
補正を行うものであることを特徴とする。
【0009】請求項6に係る発明では、更に、前記第3
の遅れ補正手段により補正された目標機関トルクに対
し、吸気がシリンダ内に吸入されて燃焼しトルクを発生
するまでの燃焼遅れ時間分の遅れ補正を行う第4の遅れ
補正手段を設けたことを特徴とする(図1参照)。請求
項7に係る発明では、前記第4の遅れ補正手段は、前記
第3の遅れ補正手段により補正された目標機関トルクを
時系列で記憶保持していて、燃焼遅れ時間前に補正され
た目標機関トルクを出力するものであることを特徴とす
る。
【0010】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、アクセル
開度と機関回転数とに基づいて目標機関トルクを算出す
る一方、電制スロットル弁への開閉指令から開閉動作開
始までの無駄時間分の遅れ補正、電制スロットル弁の開
閉動作中の応答遅れ分の遅れ補正、吸気マニホールド内
部に吸気が充填されるまでの吸気充填遅れ分の遅れ補正
を行うことで、目標機関トルクに基づいて実際の機関ト
ルク変化に適合した機関トルクを算出することができ、
これを用いて各種制御を行うことで、制御性を向上させ
ることができるという効果が得られる。
【0011】請求項2に係る発明によれば、目標機関ト
ルクの算出にマップを用いることで、簡単に算出でき
る。請求項3に係る発明によれば、時系列データを用い
ることで、スロットル無駄時間分の遅れ補正を簡単かつ
的確に行うことができる。請求項4に係る発明によれ
ば、加重平均処理を用いることで、スロットル応答遅れ
分の遅れ補正を簡単かつ的確に行うことができる。
【0012】請求項5に係る発明によれば、加重平均処
理を用いることで、吸気充填遅れ分の遅れ補正を簡単か
つ的確に行うことができる。請求項6に係る発明によれ
ば、更に、吸気がシリンダ内に吸入されて燃焼しトルク
を発生するまでの燃焼遅れ時間分の遅れ補正を行うこと
で、実際の機関トルク変化に適合した機関トルクを更に
精度よく算出することができるという効果が得られる。
【0013】請求項7に係る発明によれば、時系列デー
タを用いることで、燃焼遅れ時間分の遅れ補正を簡単か
つ的確に行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図2は実施の一形態を示す内燃機関のシス
テム図である。先ず、これについて説明する。車両に搭
載される内燃機関1の各気筒の燃焼室には、エアクリー
ナ2から吸気通路3により、後述するコントロールユニ
ット20からの信号によって開度制御される電制スロッ
トル弁4の制御を受けて、空気が吸入される。また、ス
ワール制御弁5が設けられており、ポート断面積を制御
して燃焼室に吸入される空気の流動を制御可能である。
【0015】そして、燃焼室内に燃料(ガソリン)を直
接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁(インジェク
タ)6が設けられている。燃料噴射弁6は、後述するコ
ントロールユニット20から機関回転に同期して吸気行
程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号によりソ
レノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された燃
料を噴射するようになっている。そして、噴射された燃
料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質な
混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓7回
りに集中的に層状の混合気を形成し、後述するコントロ
ールユニット20からの点火信号に基づき、点火栓7に
より点火されて、燃焼(均質燃焼又は成層燃焼)する。
尚、燃焼方式は、空燃比制御との組合わせで、均質スト
イキ燃焼、均質リーン燃焼、成層リーン燃焼などに分け
られる。
【0016】機関1からの排気は排気通路8より排出さ
れ、排気通路8には排気浄化用の触媒9が介装されてい
る。また、排気の一部は電制EGR弁10を介してEG
R通路11により吸気通路3のスロットル弁4下流(吸
気マニホールド)に還流される。コントロールユニット
20は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入
出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコ
ンピュータを備え、各種センサからの入力信号を受け、
これに基づいて演算処理して、電制スロットル弁4、燃
料噴射弁6及び点火栓7などの作動を制御する。
【0017】前記各種センサとしては、機関1のクラン
ク軸又はカム軸回転を検出するクランク角センサ21,
22が設けられている。これらのクランク角センサ2
1,22は、気筒数をnとすると、クランク角720°
/n毎に、予め定めたクランク角位置(例えば圧縮上死
点前110°)で基準パルス信号REFを出力すると共
に、1〜2°毎に単位パルス信号POSを出力するもの
で、基準パルス信号REFの周期などから機関回転数N
eを算出可能である。
【0018】この他、吸気通路3のスロットル弁4上流
で吸入空気流量Qaを検出するエアフローメータ23、
アクセルペダルの踏込み量に相当するアクセル開度AC
Cを検出するアクセルセンサ24、スロットル弁4の開
度TVOを検出するスロットルセンサ25、機関1の冷
却水温Twを検出する水温センサ26、排気通路8にて
排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力するO
2 センサ27、車速VSPを検出する車速センサ28な
どが設けられている。
【0019】次に、コントロールユニット20により行
われる主な制御について、説明する。スロットル制御
(電制スロットル弁4の制御)については、アクセルセ
ンサ24により検出されるアクセル開度ACCに応じ
て、又は、アクセル開度ACCと機関回転数Neとから
設定される目標機関トルクtTeに応じて、電制スロッ
トル弁4のモータを駆動して、開度制御する。
【0020】燃料噴射制御(燃料噴射弁6の制御)につ
いては、機関運転条件に従って燃焼方式を設定し、これ
に応じて燃料噴射弁6による燃料噴射量及び噴射時期を
制御する。詳しくは、先ず、機関回転数Ne、機関トル
クtTc、水温Tw等の機関運転条件を読込み、機関運
転条件に基づいて、燃焼方式切換マップを参照する。す
なわち、機関回転数Neと機関トルクtTcとをパラメ
ータとして燃焼方式(及び目標当量比)を定めたマップ
を、水温Tw、始動後時間などの条件別に複数備えてい
て、これらの条件から選択されたマップより、実際の機
関運転状態のパラメータに従って、均質ストイキ燃焼、
均質リーン燃焼又は成層リーン燃焼のいずれかに燃焼方
式を設定する。
【0021】燃焼方式の判定の結果、均質ストイキ燃焼
の場合は、燃料噴射量をストイキ空燃比(14.6)相
当に設定して、O2 センサ27による空燃比フィードバ
ック制御を行う一方、噴射時期を吸気行程に設定して、
均質ストイキ燃焼を行わせる。均質リーン燃焼の場合
は、燃料噴射量を空燃比20〜30のリーン空燃比相当
に設定して、オープン制御を行う一方、噴射時期を吸気
行程に設定して、均質リーン燃焼を行わせる。成層リー
ン燃焼の場合は、燃料噴射量を空燃比40程度のリーン
空燃比相当に設定して、オープン制御を行う一方、噴射
時期を圧縮行程に設定して、成層リーン燃焼を行わせ
る。
【0022】点火制御(点火栓7の制御)については、
燃焼方式別に、機関回転数Neと機関トルクtTcとを
パラメータとして点火時期ADVを定めたマップを参照
するなどして、点火時期ADVを設定し、制御する。こ
こにおいて、燃料噴射制御及び点火制御において、機関
運転状態のパラメータの1つとして用いる機関トルクt
Tcは、図3に示す機関トルクの遅れ特性に基づき、図
4に示す機関トルク算出ルーチンによって算出する。
【0023】先ず図3により機関トルクの遅れ特性につ
いて説明する。アクセル開度ACC(スロットル開度指
令値)が急変すると、これに基づいて設定される目標機
関トルクtTeも急変するが、電制スロットル弁4の場
合、アクセル開度変化から実際の機関トルク変化までに
は、以下の遅れが存在する。 (1)電制スロットル弁への開閉指令から開閉動作開始
までの無駄時間分の遅れ(特に電気的な遅れ) (2)電制スロットル弁の開閉動作中の応答遅れ(モー
タ等のメカ動作遅れ) (3)吸気マニホールド内部に吸気が充填されるまでの
吸気充填遅れ (4)吸気がシリンダ内に吸入されて燃焼しトルクを発
生するまでの燃焼遅れ時間分の遅れ。
【0024】従って、目標機関トルクtTeに対し、上
記(1)〜(4)の遅れに対する補正を行うことによ
り、実際の機関トルク変化に適合した機関トルクtTc
を算出することが可能である。但し、上記(4)の遅れ
は(1)〜(3)の遅れに比べ無視できる場合もあるの
で、上記(1)〜(3)の遅れに対する補正のみを行う
ようにしてもよい。
【0025】次に図4の機関トルク算出ルーチンについ
て説明する。尚、本ルーチンは所定時間(例えば10m
s)毎に実行される。ステップ1(図にはS1と記す。
以下同様)では、アクセル開度ACCと機関回転数Ne
とを読込み、予めこれらに基づいて目標機関トルクtT
eを定めて記憶させてあるマップから、目標機関トルク
tTeを検索する。この部分が目標機関トルク算出手段
に相当する。
【0026】そして、算出した目標機関トルクtTe
は、時系列データtTe(n) として、記憶保持する(最
新のものから所定個数)。ステップ2では、電制スロッ
トル弁への開閉指令から開閉動作開始までの無駄時間分
の遅れ補正を行うべく、目標機関トルクの時系列データ
から、無駄時間前に算出された目標機関トルクtTe
(n-a) (a個前の値)を読出して、次式のごとく、補正
後目標機関トルクtTe1(n) として出力する。この部
分が第1の遅れ補正手段に相当する。
【0027】tTe1(n) =tTe(n-a) ここで、aは定数で、スロットル無駄時間を本ルーチン
の実行時間隔で割ることにより算出される。ステップ3
では、電制スロットル弁の開閉動作中の応答遅れ分の遅
れ補正を行うべく、補正後目標トルクtTe1(n) に対
し、次式のごとく、加重平均処理を施して、補正後目標
トルクtTe2(n) を算出する。この部分が第2の応答
遅れ補正手段に相当する。
【0028】tTe2(n) =tTe2(n-1) ×(1−F
L#)+tTe1(n) ×FL# ここで、FL#は定数で、0<FL#<1である。ステ
ップ4では、吸気マニホールド内部に吸気が充填される
までの吸気充填遅れ分の遅れ補正を行うべく、補正後目
標機関トルクtTe2(n) に対し、次式のごとく、加重
平均処理を施して、補正後目標機関トルクtTe3(n)
を算出する。この部分が第3の遅れ補正手段に相当す
る。
【0029】tTe3(n) =tTe3(n-1) ×(1−F
LD)+tTe2(n) ×FLD ここで、FLDは変数(但し、0<FLD<1)で、ス
ロットル開度TVO及び機関回転数Neなどをパラメー
タとするマップより設定する。そして、算出した補正後
目標機関トルクtTe3(n) は、時系列データとして、
記憶保持する(最新のものから所定個数)。
【0030】ステップ5では、吸気がシリンダ内に吸入
されて燃焼しトルクを発生するまでの燃焼遅れ時間分の
遅れ補正を行うべく、燃焼遅れ時間前に補正された目標
機関トルクtTe3(n-b) (b個前の値)を読出して、
次式のごとく、補正後目標機関トルクtTe4(n) とし
て出力する。この部分が第4の遅れ補正手段に相当す
る。
【0031】tTe4(n) =tTe3(n-b) ここで、bは定数で、燃焼遅れ時間を本ルーチンの実行
時間隔で割ることにより算出される。ステップ6では、
補正後目標機関トルクtTe4(n) を、次式のごとく、
機関トルクtTcに代入して、本ルーチンを終了する。
【0032】tTc=tTe4(n) このようにして算出した機関トルクtTcは、実際のト
ルク変化に適合したものとなる。よって、この機関トル
クtTc、詳しくは、機関回転数Neと機関トルクtT
cとを機関運転状態のパラメータとして、各種制御、例
えば燃料噴射制御(燃焼方式切換制御)や点火時期制御
を実施することで、制御性が大幅に向上する。
【0033】尚、前述の理由で、燃焼遅れ時間分の遅れ
補正を省略するときは、ステップ5を省略し、tTc=
tTe3(n) として処理すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の実施の一形態を示す内燃機関のシス
テム図
【図3】 機関トルクの遅れ特性を示す図
【図4】 機関トルク算出ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
1 内燃機関 3 吸気通路 4 電制スロットル弁 6 燃料噴射弁 7 点火栓 20 コントロールユニット 21,22 クランク角センサ 23 エアフローメータ 24 アクセルセンサ 25 スロットルセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿崎 成章 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 後藤 健一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 田村 英之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクセル開度を検出するアクセルセンサ
    と、このアクセルセンサにより検出されるアクセル開度
    に基づいて制御される電制スロットル弁とを備える内燃
    機関において、機関トルクを算出する機関トルク算出装
    置であって、 アクセル開度と機関回転数とに基づいて目標機関トルク
    を算出する目標機関トルク算出手段と、 前記目標機関トルク算出手段により算出された目標機関
    トルクに対し、電制スロットル弁への開閉指令から開閉
    動作開始までの無駄時間分の遅れ補正を行う第1の遅れ
    補正手段と、 前記第1の遅れ補正手段により補正された目標機関トル
    クに対し、電制スロットル弁の開閉動作中の応答遅れ分
    の遅れ補正を行う第2の遅れ補正手段と、 前記第2の遅れ補正手段により補正された目標機関トル
    クに対し、吸気マニホールド内部に吸気が充填されるま
    での吸気充填遅れ分の遅れ補正を行う第3の遅れ補正手
    段と、 を含んで構成される機関トルク算出装置。
  2. 【請求項2】前記目標機関トルク算出手段は、アクセル
    開度と機関回転数とをパラメータとして目標機関トルク
    を予め定めて記憶させたマップから検索により目標機関
    トルクを算出するものであることを特徴とする請求項1
    記載の機関トルク算出装置。
  3. 【請求項3】前記第1の遅れ補正手段は、前記目標機関
    トルク算出手段により算出された目標機関トルクを時系
    列で記憶保持していて、無駄時間前に算出された目標機
    関トルクを出力するものであることを特徴とする請求項
    1記載の機関トルク算出装置。
  4. 【請求項4】前記第2の遅れ補正手段は、前記第1の遅
    れ補正手段により補正された目標機関トルクに対し、加
    重平均処理を施して、応答遅れ分の遅れ補正を行うもの
    であることを特徴とする請求項1記載の機関トルク算出
    装置。
  5. 【請求項5】前記第3の遅れ補正手段は、前記第2の遅
    れ補正手段により補正された目標機関トルクに対し、加
    重平均処理を施して、吸気充填遅れ分の遅れ補正を行う
    ものであることを特徴とする請求項1記載の機関トルク
    算出装置。
  6. 【請求項6】前記第3の遅れ補正手段により補正された
    目標機関トルクに対し、吸気がシリンダ内に吸入されて
    燃焼しトルクを発生するまでの燃焼遅れ時間分の遅れ補
    正を行う第4の遅れ補正手段を設けたことを特徴とする
    請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の機関トルク
    算出装置。
  7. 【請求項7】前記第4の遅れ補正手段は、前記第3の遅
    れ補正手段により補正された目標機関トルクを時系列で
    記憶保持していて、燃焼遅れ時間前に補正された目標機
    関トルクを出力するものであることを特徴とする請求項
    6記載の機関トルク算出装置。
JP9179678A 1997-07-04 1997-07-04 機関トルク算出装置 Pending JPH1122515A (ja)

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