JPH11294233A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

内燃機関のアイドル回転数制御装置

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JPH11294233A
JPH11294233A JP10115998A JP10115998A JPH11294233A JP H11294233 A JPH11294233 A JP H11294233A JP 10115998 A JP10115998 A JP 10115998A JP 10115998 A JP10115998 A JP 10115998A JP H11294233 A JPH11294233 A JP H11294233A
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JP
Japan
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air flow
flow rate
throttle valve
air
valve
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JP10115998A
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Takashi Kawai
孝史 川合
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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  • 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】 低地から高地または高地から低地へ移動した
直後におけるアイドル回転数を適切に制御し、かつ排気
エミッションの悪化を抑制する。 【解決手段】 機関1の吸気通路に設けられたスロット
ル弁4を迂回してスロットル弁の上流と下流とを連通す
るバイパス12を流れる空気流量を制御するISC弁1
3と、スロットル弁4が全閉のときISC弁13の開度
を可変して空気流量を調整することにより機関のアイド
ル回転数を目標回転数に制御するため、機関へ吸入され
る空気流量を計測するエアフローメータ3と、スロット
ル弁4が全閉であり、かつ車両が低地と大気圧の低い高
地との間を移動するとき、ISC弁13の開度に応じて
定まるバイパス12を流れる空気流量を補正する学習値
をエアフローメータ3により計測された空気流量に応じ
て更新するISC空気流量学習値更新手段40と、を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関のアイドル
回転数制御装置に関し、特に、機関を搭載した車両が低
地から高地または高地から低地へ移動した直後における
アイドル回転数を適切に制御する内燃機関のアイドル回
転数制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、内燃機関のアイドル回転数制
御(ISC)装置は、内燃機関(以下、機関と記す)の
吸気通路に設けられた吸気絞り弁(以下、スロットル弁
と記す)を迂回してそのスロットル弁の上流と下流とを
連通するバイパスを流れる空気流量を制御する流量制御
弁(以下、ISC弁と記す)を設け、スロットル弁が全
閉のとき、ISC弁の開度を可変してISC弁を通過す
る空気流量を調整することにより機関のアイドル回転数
を目標回転数に制御している。また、ISC弁の開度に
対応するISC弁を通過する空気流量は、ISC弁の製
造バラツキや経年変化により異なるので、学習により補
正され、補正された空気流量に基づいて燃料噴射するこ
とによりアイドル回転数を目標回転数に制御している。
【0003】しかるに、特開平5−272387号公報
には、大気圧を検出し、検出した大気圧に応じてISC
弁の開度を制御する制御値の学習値を補正し、補正した
制御値に基づいてISC弁を制御する内燃機関のアイド
ル回転数制御装置が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ISC
弁の開度に対応するISC弁を通過する空気流量は、ス
ロットル弁が全閉でないと学習することはできず、低地
から高地または高地から低地へ移動した直後におけるア
イドル回転数は、低地から高地へ移動した直後では低地
で学習した値、すなわちISC弁の開度に対応するIS
C弁を通過する空気流量が、高地より多いものとする学
習値が保持されており、これに基づいて制御されるた
め、目標回転数より低くなるという問題があり、高地か
ら低地へ移動した直後では高地で学習した値、すなわち
ISC弁の開度に対応するISC弁を通過する空気流量
が、低地より少ないものとする学習値が保持されてお
り、これに基づいて制御されるため、目標回転数より高
くなるという問題がある。
【0005】しかるに、エアフローメータにより測定さ
れる吸入空気量は、機関の過渡時に測定誤差が生じるの
で、機関の空燃比を精密に制御する装置では、吸入空気
量がスロットル弁の開度TAの変化に対して一次遅れで
変化する特性を利用し、スロットル弁の開度TAと回転
数NEとから吸入空気量を推定して求めている。この精
密制御によれば、吸入空気量を大気圧に応じて補正して
いるが、大気圧センサを有する場合を除いて、スロット
ル弁の開度TAと回転数NEとがそれぞれ所定値以上で
ないとこの大気圧補正を行うことができない。すなわ
ち、上記大気圧補正は、スロットル弁が全閉である間は
学習することができない。したがって、低地から高地へ
移動するときはスロットル弁は開弁状態なので大気圧補
正を行うことができ、それゆえ吸入空気量を精度よく推
定することができるが、高地から低地へ移動する減速時
にはスロットル弁は全閉状態となっているので、この間
大気圧補正を行うことができず、それゆえ吸入空気量を
精度よく推定することができない。その結果、スロット
ル弁の開度TAと回転数NEとに対して、低地より低い
吸入空気量と推定する高地で補正した大気圧補正値が保
持されており、これに基づいて制御されるため、高地か
ら低地へ移動した直後におけるアイドル回転数は目標回
転数より高くなるという問題が生じる。
【0006】一方、特開平5−272387号公報に開
示された内燃機関のアイドル回転数制御装置は、大気圧
を検出するセンサを必要とする。それゆえ、本発明は上
記問題を解決し、大気圧センサを設けずに、低地から高
地または高地から低地へ移動した直後におけるアイドル
回転数を適切に制御する内燃機関のアイドル回転数制御
装置を提供することを目的とする。
【0007】また、本発明は大気圧センサを設けずに、
低地から高地へ移動したときも、吸入空気量を精度よく
推定して、アイドル回転数を適切な目標回転数に制御す
るとともに、排気空燃比の目標空燃比からのずれによる
排気エミッションの悪化を抑制することを他の目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記問題を解決する本発
明の第1形態による内燃機関のアイドル回転数制御装置
は、車両に搭載された内燃機関の吸気通路に設けられた
吸気絞り弁を迂回して該吸気絞り弁の上流と下流とを連
通するバイパスを流れる空気の流量を制御する流量制御
弁を設け、該吸気絞り弁が全閉のとき、該流量制御弁の
開度を可変して前記空気の流量を調整することにより該
内燃機関のアイドル回転数を目標回転数に制御する内燃
機関のアイドル回転数制御装置において、前記吸気通路
の前記吸気絞り弁上流に設けられ前記内燃機関へ吸入さ
れる空気流量を計測するエアフローメータと、前記吸気
絞り弁が全閉であり、かつ前記車両が低地と低地より大
気圧の低い高地との間を移動するとき、前記流量制御弁
の開度に応じて定まる前記バイパスを流れる空気の流量
を補正する学習値を前記エアフローメータにより計測さ
れた空気流量に応じて更新するISC空気流量学習値更
新手段と、を備えたことを特徴とする。
【0009】上記構成により、大気圧センサを設けなく
ても、降坂時および登坂時におけるISC空気流量学習
値が更新されるので、低地から高地または高地から低地
へ移動した直後におけるアイドル回転数を適切な目標回
転数に制御できる。前記問題を解決する本発明の第2形
態による内燃機関のアイドル回転数制御装置は、車両に
搭載された内燃機関の吸気通路に設けられた吸気絞り弁
を迂回して該吸気絞り弁の上流と下流とを連通するバイ
パスを流れる空気の流量を制御する流量制御弁を設け、
該吸気絞り弁が全閉のとき、該流量制御弁の開度を可変
して前記空気の流量を調整することにより該内燃機関の
アイドル回転数を目標回転数に制御する内燃機関のアイ
ドル回転数制御装置において、前記吸気通路の前記吸気
絞り弁上流に設けられ前記内燃機関へ吸入される空気流
量を測定するエアフローメータと、前記吸気絞り弁が全
閉であり、かつ前記車両が高地から高地より大気圧の高
い低地へ移動するとき、前記吸気絞り弁の開度と前記内
燃機関の回転数に応じて推定される空気流量を前記エア
フローメータにより計測された空気流量に応じて補正す
る空気流量補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【0010】上記構成により、高地から低地へ移動する
ときでも高地補正値が更新されるので、高地から低地へ
移動した直後であっても吸入空気量を精度よく推定で
き、アイドル回転数を適切な目標回転数に制御できると
ともに、排気空燃比の目標空燃比からのずれによる排気
エミッションの悪化を抑制できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明に係る
内燃機関のアイドル回転数制御装置の一実施形態を示す
概略構成図である。図1は複数気筒が直列配列された機
関の断面を示し、それゆえ図1には1つの気筒のみが示
されている。機関1の吸気管2にはエアクリーナ(図示
せず)を介してカルマン渦式のエアフローメータ3が配
設されており、エアフローメータ3は電子制御ユニット
(ECU)40に接続されECU40へ吸入空気量に比
例したアナログ電圧信号を入力する。吸気管2のエアフ
ローメータ3下流にはスロットル弁4が配設されてお
り、スロットル弁4の開度はアクセルペダル(図示せ
ず)の踏込み動作に連動して可変される。スロットル弁
4にはスロットル開度の全閉状態を検出するアイドルス
イッチを有するスロットルポジションセンサ5が設けら
れており、スロットルポジションセンサ5はECU40
に接続されECU40へアイドルスイッチのオンオフ信
号XIDLEおよびスロットル開度に比例したアナログ
電圧信号を入力する。吸気管2はスロットル弁4下流で
サージタンク6に接続され、サージタンク6は吸気マニ
ホールド7に接続される。機関1の吸気弁8が開弁した
とき、外気はエアクリーナ、エアフローメータ3、吸気
管4、サージタンク6および吸気マニホールド7を経由
して気筒10の燃焼室11へ供給される。
【0012】また、スロットル弁4を迂回してスロット
ル弁上流の吸気管2とスロットル弁下流のサージタンク
6とを連通するバイパス12が設けられており、バイパ
ス12にはスロットル弁4が全閉時の吸入空気量を調整
するISC弁13が配設されている。ISC弁13はパ
ルスモータ14により開度が調整される。一方、機関1
の排気弁15が開弁したとき、燃焼室11から排気ポー
ト16へ排出された排気ガスは、三元触媒を内蔵した触
媒コンバータ(図示せず)が配設された排気マニホール
ド17を介して大気中へ排出される。排気マニホールド
17には排気ガス中の酸素濃度から排気空燃比を検出す
る空燃比センサ18が配設されており、空燃比センサ1
8はECU40に接続されECU40へ検出した排気空
燃比に対応するアナログ電圧信号を入力する。ECU4
0は空燃比センサ18により検出された排気空燃比が目
標空燃比、例えば理論空燃比になるように燃料噴射量を
制御する。
【0013】燃料噴射は、吸気マニホールド7に埋設さ
れECU40に接続された燃料噴射弁19から所定のク
ランク角毎に吸気ポート20へ向けて行われる。また、
シリンダヘッド21を貫通して燃焼室11内へ突出する
ように点火プラグ22が配設されており、点火プラグ2
2はディストリビュータ23およびイグナイタ24を介
してECU40に接続されている。ディストリビュータ
23内には、ディストリビュータシャフトに固定された
シグナルロータとディストリビュータハウジングに固定
されたピックアップとで各々構成される気筒判別センサ
25と回転角センサ26とが取付けられている。気筒判
別センサ25は、例えば720°CA毎に気筒判別信号
をECU40へ入力し、回転角センサ26は、例えば3
0°CA毎に機関のクランク角信号をECU40へ入力
する。また、ECU40には、車速センサ27が接続さ
れており、車速センサ27は車速に比例したアナログ電
圧信号をECU40へ入力する。
【0014】エンジンブロック28にはそのウォータジ
ャケット内の冷却水の温度を検出する水温センサ29が
取付けられており、水温センサ29は、冷却水の温度を
検出し、冷却水温THWに比例したアナログ電圧の信号
をECU40へ入力する。前述のパルスモータ14によ
るISC弁13の開度を制御するISC条件として、機
関の冷却水温THWが例えば70°C以上、アイドルス
イッチがオン、車速が例えば3〜10km/h以下の全
てが成立することが要求される。
【0015】電子制御ユニット(ECU)40は、機関
1の燃料噴射量、燃料噴射時期、空燃比等の制御を遂行
する。またECU40は、本発明の内燃機関のアイドル
回転数制御を遂行する。ECU40の内部は、例えばデ
ジタルコンピュータからなり、図示しない双方向性バス
によって相互に接続されたCPU、ROM、RAM、バ
ッテリバックアップRAM、入力ポートおよび出力ポー
ト等を具備する。
【0016】CPUの割込は、入力ポートに接続された
A/D変換器によるA/D変換終了時やクランク角セン
サ26の出力パルス信号の受信時に発生する。A/D変
換器を介して入力ポートへ入力されたデジタルデータは
A/D変換毎に読取られRAMに格納される。機関1の
回転数NEもクランク角センサ26の出力パルス信号が
CPUの割込端子に入力される毎に演算されRAMに格
納される。つまり、RAMに格納される機関のデータは
絶えず更新される。
【0017】これより本発明によるアイドル回転数制御
について以下にフローチャートを用いて説明する。図2
は本発明の第1実施形態に係るアイドル回転数制御ルー
チンのフローチャートである。本ルーチンは、所定の周
期、例えば10ms毎に実行される。先ず、ステップ2
01ではスロットルポジションセンサ5内のアイドルス
イッチのオンオフ信号XIDLEがオン、すなわちスロ
ットル弁4が全閉であるか否かを判別し、その判別結果
がYESのときはステップ202へ進み、その判別結果
がNOのときは本ルーチンを終了する。ステップ202
では車両が降坂を降っているか否か、すなわち車両が高
地から高地より大気圧の高い低地へ移動しているか否か
を判定し、その判定結果がYESのときは降坂、すなわ
ち車両の高地から低地への移動と判定しステップ203
へ進み、その判定結果がNOのときはステップ204へ
進む。この車両降坂の判定は、機関の減速状態が所定時
間以上継続しているか否かで判定する。具体的には、ス
ロットルポジションセンサ5の出力から検出されるスロ
ットル開度が略全閉であり、かつ機関の回転数NEが、
例えば2000RPM以上であるという条件が成立する
継続時間が所定時間以上のとき車両降坂と判定する降坂
フラグをオンとし上記条件が非成立になったときその降
坂フラグをオフとする別の処理ルーチンに基づいて行
う。
【0018】降坂と判定されたステップ203では下式
(2−1)を計算し、次いでステップ205では下式
(2−2)を計算してISC学習空気流量qgをRAMに
記憶し、本ルーチンを終了する。 qcal/ga=tkpa … (2−1) qg=qg×tkpa/kpa2 … (2−2) ここで、qcalはアイドル回転数制御(ISC)による空
気流量(l/sec)、gaはエアフローメータにより計
測された空気流量(l/sec)、tkpaは今回処理周期
の高地補正値、qgはISC学習空気流量(l/sec)
およびkpa2は平坦時におけるqcalとgaとの比をそれぞれ
示す。
【0019】ステップ203では今回処理周期における
スロットル弁全閉時のISC空気流量qcalとエアフロー
メータによる計測空気流量gaとの比tkpaを計算し、ステ
ップ205では今回処理周期におけるqcalとgaの比tkpa
に対するステップ206で平坦時に計算されるスロット
ル弁全閉時のqcalとgaとの比kpa2に基づき、今回処理周
期の降坂時におけるISC学習空気流量qgが計算され更
新される。
【0020】ステップ204では車両が登坂を登ってい
るか否か、すなわち車両が低地から低地より大気圧の低
い高地へ移動しているか否かを判定し、その判定結果が
YES、すなわち登坂と判定されたときはステップ20
3へ進み降坂と判定されたときと同一処理、ステップ2
03、205を実行する。それゆえ、今回処理周期の登
坂時におけるISC学習空気流量qgが計算され更新され
る。
【0021】一方、ステップ204の判定結果がNOの
とき、すなわち平地と判定されたときはステップ206
へ進む。この車両登坂の判定は、機関の加速状態が所定
時間以上継続しているか否かで判定する。具体的には、
スロットルポジションセンサ5の出力から検出されるス
ロットル開度が所定開度以上であり、かつ機関の回転数
NEが、例えば2000RPM以上であるという条件が
成立する継続時間が所定時間以上のとき車両登坂と判定
する登坂フラグをオンとし上記条件が非成立になったと
きその登坂フラグをオフとする別の処理ルーチンに基づ
いて行う。
【0022】ステップ206では下式(2−3)を計算
してkpa2をRAMに記憶する。 qcal/ga=kpa2 … (2−3) 上述した第1実施形態のアイドル回転数制御ルーチンに
よれば、大気圧センサがなくても、降坂時および登坂時
におけるISC学習空気流量qgが更新され、更新された
qgに基づいてアイドル回転数を目標回転数に制御するの
で、高地から低地へ移動した直後であっても、低地から
高地へ移動した直後であっても、アイドル回転数を適切
な目標回転数に制御できる。
【0023】図3は本発明の第2実施形態に係るアイド
ル回転数制御ルーチンのフローチャートである。本ルー
チンは、所定の周期、例えば10ms毎に実行される。
先ず、ステップ301ではスロットルポジションセンサ
5内のアイドルスイッチのオンオフ信号XIDLEがオ
ン、すなわちスロットル弁4が全閉であるか否かを判別
し、その判別結果がYESのときはステップ302へ進
み、その判別結果がNOのときは本ルーチンを終了す
る。ステップ302では車両が降坂を降っているか否
か、すなわち車両が高地から高地より大気圧の高い低地
へ移動しているか否かを判定し、その判定結果がYES
のときはステップ303へ進み、その判定結果がNOの
ときはステップ304へ進む。この車両降坂の判定は、
機関の減速状態が所定時間以上継続しているか否かで判
定する。具体的には、スロットルポジションセンサ5の
出力から検出されるスロットル開度が略全閉であり、か
つ機関の回転数NEが、例えば2000RPM以上であ
るという条件が成立する継続時間が所定時間以上のとき
車両降坂と判定する降坂フラグをオンとし上記条件が非
成立になったときその降坂フラグをオフとする別の処理
ルーチンに基づいて行う。
【0024】降坂と判定されたステップ303では下式
(3−1)を計算し、次いでステップ305では下式
(3−2)を計算して高地補正値kpa をRAMに記憶
し、本ルーチンを終了する。 qcal/ga=tkpa … (3−1) kpa =kpa ×kpa2/tkpa … (3−2) ここで、qcalはアイドル回転数制御(ISC)による空
気流量(l/sec)、gaはエアフローメータにより計
測された空気流量(l/sec)、kpa は高地補正値、
tkpaは今回処理周期の高地補正値およびkpa2は平坦時に
おけるqcalとgaとの比をそれぞれ示す。
【0025】ステップ303では今回処理周期における
スロットル弁全閉時のISC空気流量qcalとエアフロー
メータによる計測空気流量gaとの比tkpaを計算し、ステ
ップ305では今回処理周期におけるqcalとgaの比tkpa
に対するステップ306で平坦時に計算されるスロット
ル弁全閉時のqcalとgaとの比kpa2に基づき今回処理周期
の降坂時における高地補正値kpa が計算され更新され
る。
【0026】ステップ304では車両が登坂を登ってい
るか否か、すなわち車両が低地から低地より大気圧の低
い高地へ移動しているか否かを判定し、その判定結果が
YES、すなわち登坂と判定されたときは本ルーチンを
終了し、その判定結果がNOのとき、すなわち平地と判
定されたときはステップ306へ進む。この車両登坂の
判定は、機関の加速状態が所定時間以上継続しているか
否かで判定する。具体的には、スロットルポジションセ
ンサ5の出力から検出されるスロットル開度が所定開度
以上であり、かつ機関の回転数NEが、例えば2000
RPM以上であるという条件が成立する継続時間が所定
時間以上のとき車両登坂と判定する登坂フラグをオンと
し上記条件が非成立になったときその登坂フラグをオフ
とする別の処理ルーチンに基づいて行う。
【0027】ステップ306では下式(3−3)を計算
してkpa2をRAMに記憶する。 qcal/ga=kpa2 … (3−3) 上述した第2実施形態のアイドル回転数制御ルーチンに
よれば、降坂時における高地補正値kpa が更新されるの
で、高地から低地へ移動した直後であっても、吸入空気
量を精度よく推定でき、このように推定された吸入空気
量に基づいて算出された燃料噴射量を機関へ供給するこ
とにより、アイドル回転数を適切な目標回転数に制御で
きる。
【0028】以上説明した本発明の実施形態において、
吸入空気量の計測に体積流量を計測するカルマン渦式エ
アーフローメータを用いたが、これに代えて質量流量を
計測する熱線式エアーフローメータを用いてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による内燃
機関のアイドル回転数制御装置によれば、大気圧センサ
を設けなくても、降坂時および登坂時におけるISC空
気流量学習値が更新されるので、低地から高地または高
地から低地へ移動した直後におけるアイドル回転数を適
切な目標回転数に制御できる。
【0030】また、本発明による内燃機関のアイドル回
転数制御装置によれば、高地から低地へ移動するときで
も高地補正値が更新されるので、高地から低地へ移動し
た直後であっても吸入空気量を精度よく推定でき、その
結果アイドル回転数を適切な目標回転数に制御できると
ともに、排気空燃比の目標空燃比からのずれによる排気
エミッションの悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装
置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】第1実施形態に係るアイドル回転数制御ルーチ
ンのフローチャートである。
【図3】第2実施形態に係るアイドル回転数制御ルーチ
ンのフローチャートである。
【符号の説明】
1…内燃機関 3…エアフローメータ 4…スロットル弁 5…アイドルスイッチ 6…サージタンク 7…吸気マニホールド 12…バイパス 13…ISC弁 14…ステップモータ 17…排気マニホールド 19…燃料噴射弁 26…クランク角センサ 27…車速センサ 29…水温センサ 40…電子制御ユニット(ECU)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両に搭載された内燃機関の吸気通路に
    設けられた吸気絞り弁を迂回して該吸気絞り弁の上流と
    下流とを連通するバイパスを流れる空気の流量を制御す
    る流量制御弁を設け、該吸気絞り弁が全閉のとき、該流
    量制御弁の開度を可変して前記空気の流量を調整するこ
    とにより該内燃機関のアイドル回転数を目標回転数に制
    御する内燃機関のアイドル回転数制御装置において、 前記吸気通路の前記吸気絞り弁上流に設けられ前記内燃
    機関へ吸入される空気流量を計測するエアフローメータ
    と、 前記吸気絞り弁が全閉であり、かつ前記車両が低地と低
    地より大気圧の低い高地との間を移動するとき、前記流
    量制御弁の開度に応じて定まる前記バイパスを流れる空
    気の流量を補正する学習値を前記エアフローメータによ
    り計測された空気流量に応じて更新するISC空気流量
    学習値更新手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関
    のアイドル回転数制御装置。
  2. 【請求項2】 車両に搭載された内燃機関の吸気通路に
    設けられた吸気絞り弁を迂回して該吸気絞り弁の上流と
    下流とを連通するバイパスを流れる空気の流量を制御す
    る流量制御弁を設け、該吸気絞り弁が全閉のとき、該流
    量制御弁の開度を可変して前記空気の流量を調整するこ
    とにより該内燃機関のアイドル回転数を目標回転数に制
    御する内燃機関のアイドル回転数制御装置において、 前記吸気通路の前記吸気絞り弁上流に設けられ前記内燃
    機関へ吸入される空気流量を測定するエアフローメータ
    と、 前記吸気絞り弁が全閉であり、かつ前記車両が高地から
    高地より大気圧の高い低地へ移動するとき、前記吸気絞
    り弁の開度と前記内燃機関の回転数に応じて推定される
    空気流量を前記エアフローメータにより計測された空気
    流量に応じて補正する空気流量補正手段と、を備えたこ
    とを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100394655B1 (ko) * 2000-12-26 2003-08-14 현대자동차주식회사 차량에서의 공기량 보정방법
US7818104B2 (en) 2007-02-23 2010-10-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Monitoring apparatus and method

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