JPS6267253A - 車両用内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

車両用内燃エンジンの空燃比制御方法

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JPS6267253A
JPS6267253A JP20729285A JP20729285A JPS6267253A JP S6267253 A JPS6267253 A JP S6267253A JP 20729285 A JP20729285 A JP 20729285A JP 20729285 A JP20729285 A JP 20729285A JP S6267253 A JPS6267253 A JP S6267253A
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谷田部 文夫
Yoshio Wazaki
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,軽負荷フィードバック制御停止領域における
運転性及び排傑特性の改善を図るようにした車両用内燃
エンジンの空燃比制御方法に関する。
(従来の技I117) 一般に、内燃エンジンに供給される混合気の空燃比が所
望の理論混合比に一致するように、排気ガス濃度を検出
する排気ガスセンサの出力信号に応じて設定される空燃
比補正値に基づき内燃エンジンへの燃料供給獣をフィー
ドバック制御することが行なわれている。
一方、エンジンの作動パラメータ、例えば車速、エンジ
ン冷却水温、吸気管内絶対圧、エンジン回転数により混
合気のリーン化領域を設定し、エンジンがかかる領域に
あるとき、上記フィードバック制御を解除し、内燃エン
ジンに供給される混合気をリーン化、即ちその空燃比を
理論混合比よりも高い値に設定してエンジンの燃焼効率
をを向上させ、燃料消費量を少なくすることも行なわれ
ている(例えば、特開昭59−539号公報)。この混
合気のリーン化は、基本燃料値に空燃比補正値たるリー
ン化係数(例えば0.80)を−律に乗することによっ
て行なわれる。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、上記混合気のリーン化領域として軽負荷高速
運転領域を設定し、この領域で上記従来の方法によって
吸気管内絶対圧、エンジン回転数等のパラメータに依存
する基本燃料量値に一律に一定のリーン化係数を乗ずれ
ば、基本燃料量値のズレによって空燃比が所望の値より
過大となり、エンジンの出力不足による運転性の低下を
招いたり、NOxの排出量が多くなる等の問題を生ずる
ことどなる。
本発明は一ヒ記問題に鑑みてなされたもので、その目的
とする処は、軽負荷フィードバック制御停止領域での運
転性及び排気特性の向上を図ることができる車両用内燃
エンジンの空燃比制御方法を提供するにある。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成すべく本発明は、内燃エンジンの排気ガ
ス濃度を検出する排気ガスセンサの出力信号に応じて設
定される空燃比補正係数Ko、に基づいて内燃エンジン
に供給する燃料量をフィードバック制御する車両用内燃
エンジンの空燃比制御方法において、エンジンに加わる
負荷を表わす負荷パラメータの値に応じて軽負荷フィー
ドバック制御停止領域を設定するとともに、該領域への
移行後所定期間内に前記排気ガスセンサに基づいて空燃
比補正係数KO,AVEを算出し、これに基づいて当該
軽負荷フィ−ドバック制御停止1;領域での空燃比補正
係数KO2LLMを算出するようにした。
(作用) したがって、上記空燃比補正係数Ko、AVEは各種運
転パラメータのズレに伴なう誤差を吸収し得て、理論混
合比に最も精度よく対応する値となり、この値KO2A
V!+に基づいて計算される軽負荷フィードバック制御
停止領域での空燃比補正係数KO,LLMは所望の混合
比に精度よく対応し、この結果、該領域での運転性及び
排気特性の改善が図られる。
(実施例) 以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
第1図は本発明の方法が適用される内燃エンジンの燃料
供給制御装置の全体構成を示すブロック図である。符号
1は例えば4気筒の内燃エンジンを示し、該エンジン1
には吸気管2が接続され、該吸気管2の途中にはスロッ
トル弁3が設けられている。該スロットル弁3にはその
弁開度θTHを検出し、電気的な信号を出力するスロッ
トル弁開度センサ4が接続されており、該検出されたス
ロットル弁開度信号は以下で説明するように空燃比等を
算出する演算処理等を実行する電子コントロ一ルユニッ
ト(以下rECUJという)5に送られる。
前記エンジン1とスロットル弁3との間には燃料噴射弁
6が設けられている。該燃料噴射弁6は前記エンジン1
の各気筒毎に設けられており5図示しない燃料ポンプに
接続され、前記ECTJ5から供給される駆動信号によ
って燃料を噴射する開弁時間を制御している。
一方、前記スロットル弁3の下流の吸気管2には、管7
を介して該吸気管2内の絶対圧Paを検出する吸気管内
絶対圧センサ8が接続されてあり、その検出信号はE 
CtJ 5に送られる。更に管7の下流の吸気管2には
吸気温度TAを検出する吸気温度センサ9が取り付けら
れ、その検出信号はECtJ5に送られる。
冷却水が充満されている前記エンジン1の気筒周壁には
、例えばサーミスタからなり、冷却水の温度Twを検出
するエンジン冷却水温度センサlOが設けられ、その検
出信号は前記E CIJ 5に送られる。エンジン回転
数センサ(以下rNeセンサ」という)11及び気筒判
別(CYL)センサ12が前記エンジン1の図示してい
ないカム軸又はクランク軸周囲に取り付けられ、前者の
Neセンサ11はクランク軸の180°回転毎に1パル
スの(4号を出力し、後者の気筒判別センサ12は気筒
を判別する信号をクランク軸の所定角度位置で1パルス
出力し、これらのパルス信号は前記ECU3に送られる
前記エンジン1の排気管13には三元触媒14が接続さ
れ、該三元触媒14は排気ガス中のT(C。
Co、NOx成分の浄化作用を行なう。この三元触媒1
4の1−流側の排気管13には排気ガス濃度センサであ
るo2センサ15が装着され、該02センサ15は排気
ガス中の酸素ガス濃度を検出し、その検出信号を前記E
CU3に供給している。
更に、前記E CU 5には、他のエンジン運転パラメ
ータセンサ、例えば車速センサ16が接続され、該車速
センサ16はその検出信号を前記ECU3に供給してい
る。該E CU 5は上述の各種信号を人力し、前記燃
料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTを次式により演算す
る。
ToUt=Ti XKO,XKL8 XK、+に2−(
1)ここで、Tiは前記燃料噴射弁6の基準噴射時間で
あり、前記Neセンサ11から検出されたエンジン回転
数Neと吸気管内絶対圧センサ8からの絶対圧信号PB
とに応じて演算される。KO2は空燃比補正係数であり
、フィードバック制御時では前記02センサ15の検出
信号により示される酸素ガス濃度に従って設定され、オ
ープンループ制御時では後述の手順により設定されるも
のである。
KLSは混合気リーン化係数であり、その値はエンジン
の所定のリーン化運転領域で後述する方法により設定さ
れる。
K1及びに2は前述の各種センサ、即ち前記スロットル
弁開度センサ4、吸気管内絶対圧センサ8、吸気温度セ
ンサ9、エンジン冷却水温度センサ10、Neセンサ1
1、気筒判別センサ12及び車速センサ16からのエン
ジンパラメータ信号に応じて演算される補正係数又は補
正変数であって前記エンジン1の運転状態に応じ、始動
特性、排気ガス特性、燃費特性、エンジン加速特性等の
諸特性が最適なものとなるように所定の演算式に基づい
て演算される。
前記ECU3は前記式(1)により求めた燃料噴射時間
T o tlTに試づく駆動制御信号を前記燃料噴射弁
6に供給し、その開弁時間を制御する。
第2図は第1図に示すECU3の内部構成を示すブロッ
ク図である。第1図のNeセンサ11からのエンジン回
転数信号は、波形整形回路501で波形整形された後、
」二死点(TDC)信号として中央処理装置(以下rC
PUJという)503に供給されると共に、Meカウン
タ502にも供給される。該Meカウンタ502は、T
DC信号の前回のパルスと今回のパルスのパルス発生時
間間隔を計数するもので、その結果の計数値Mθはエン
ジン回転数Neの逆数に比例しており、該Meカウンタ
502はこの計数値Meをバス510を介して前記CP
tJ503に供給する。
第1図のスロットル弁開度センサ4、吸気管内絶対圧セ
ンサ8、吸気温度センサ9、エンジン冷却水温度センサ
10、O,センサ15等からの夫々の出力信号はレベル
修正回路504で所定の電圧レベルに修正された後、マ
ルチプレクサ505により順次A/nコンバータ506
に供給される。
該A/nコンバータ506は前述の各センサからの出力
信号を逐次デジタル信号に変換してこのデジタル信号を
前記バス510を介して前記CPU503に供給する。
該CPU503は、更に前記バス510を介してリード
オンリメモリ(以下rROMJという)507、ランダ
ムアクセスメモリ(以下rRAMJという)508及び
駆動回路509に接続している。該ROM507は前記
CP U 503により実行される各種のプログラム、
基準噴射時間’ri 。
各種のデータ及びテーブルを記憶している。前記RAM
 508は前記CPU 503で実行される演算結果、
前記Meカウンタ502及びA/nコンバータ506か
ら読み込んだデータ等を一時記憶するときに用いられる
。前記駆動回路509は前記式(1)により算出された
燃料噴射時間TOLITを受は取り、これにより示され
る時間だけ前記燃料噴射弁6を開弁させる駆動信号を該
燃料噴射弁6に供給する。
第3図はエンジンのリーン化運転領域を示す図であり、
これによれば混合気リーン化係数KLSを適用すにきエ
ンジンの運転領域はエンジン回転数Neと吸気管内絶対
圧PBとによって図示の3つの領域1. It、 II
Iに区画されており、これらのリーン化運転領域外にあ
るフィードバック制御領域ではクローズド(閉)ループ
モードにより、0゜センサ15の出力に応じて変化する
フィードバック補正係数Ko、の値に応じて混合気が理
論混合比になるようにフィードバック制御される。
上記リーン化運転領域1.II、IIIは、エンジン回
転数Neと吸気管内絶対圧PBの他に、エンジンが搭載
される車両の車速V、エンジン冷却水温Tw及びエンジ
ン吸入温度TAの値によって区画され、特に領域■はN
Lsst<Ne<NLs3H,P BLS3L<P s
 < P B LS3H、V>VL8 (例えば4sb
/h)。
I         Tt++:>TwLs (例えば
70℃) r TA>TALS (例えば20℃)の条
件を満足する領域であり、ここでは車両は軽負荷の高速
クルージング状態にある。そして、領域■においてはK
 、−Q: X LSI (例えば0.D(1)に、領
域■においてはに、5=X1s、(例えば0.85)に
それぞれ設定される。
又、領域■においては空燃比補正係数値次式にて算出さ
れる。
K  O,:= K  02AVEX  X +−8J
 =K  021.L M =・ (2)ここに、K 
02AVI!は運転状態が領域IIIへ移行した後、所
定時間内のフィードバック制御により設定される空燃比
補i](記数値Ko、のSp均値であり、XLS3 (
例えば0.80)けリーン化係数である。そして、(2
)式にて計算されるKo、を後述のII法で特にKOル
LMとするが、このKO2LLMは運転状態が領域nt
にあるときに燃費及び排気特性が最適な混合低空燃比(
例えば18.0)に対応する係数である。
ここで、混合気の空燃比に対するN(’)x濃度及び燃
費(S、F、C)との関係について第6図を参照しなが
ら説明す玩。同図よりNOx濃度は空燃比が14.7 
(この値のとき第1図に示す二元触媒14の変換効率が
最大となる。)から10%程度リーン側へ移ったときに
最大に達するが、ここから更にリーン化すると減少する
。そこで、NOxの発生を最小限に抑えるとともに、燃
費も低く抑え、■つ運転性を損わない空燃比は18.0
であることが図より明らかとなる。したがって、空燃比
補正係数値Ko2LLvを空燃比18.0に対応する値
に選べば、軽負荷の高速クルージング時のNOxの発生
を抑制しつつ、燃費の改善を図ることができる。
尚、前記平均値KO2AVEは次式にて算出される。
KO2AV!:””X KO,p、jfiヒcxitX
Ko、川、、、 (3)上式中、rJREFは適当に選
択される変数、 Ko、pは比例項(P項)動作直前又
は直後のKO2の値、Ko2AvEは前回までに得られ
たKO□の平均値である。
次に、本発明に係る空燃比制御方法を第4図のKo、の
変化を示すグラフと第5図のフローチャートに基づいて
説明する。
まず、第5図に示すステップ1乃至7によって運転状態
が第3図に示す領域■にあるか否かを判定する。即ち、
車速■は所定値vLS以上であるか(ステップ1)、エ
ンジン冷却水温Twは所定値TWL8以上であるかが夫
々判断される。(ステップ2)。前者により車速45k
m/h以下が多い市街地走行時のリーン化の防11−に
よってNOxの低減を、後者によりエンジン低温時(暖
気完了前)のリーン化によるエンジンの運転性の低下の
防1トを夫々図る。エンジン吸入空気温度TAは所定値
T ALI!以上であるか判別しくステップ3)、低外
気温時のリーン化による燃焼状態の悪化、即ちエンジン
の運転性の低下を防11−する。次いで、吸気管内絶対
圧PBはP n L、83L< P n < P e 
L83I+の範囲内にあるか(ステップ4,5)、エン
ジン回転数NeはNL83L< N e < NL83
uの範囲内にあるか(ステップ6.7)が判定され、以
上の条件が全て満たされれば、エンジンの運転状態は領
域IIIにあると判断され、処理はステップ8へ進む。
又、以上のステップ】乃至7の判別条件の1つでも欠く
場合はステップ34へ進み、運転状態が他のリーン化領
域1.IIにあるか否かが判定され、その結果が肯定(
Yes)であれば、ステップ35以降の処理によって、
即ち前記第(2)式に基づく処理によって混合気のリー
ン化が行なわれ、否定(No)であれば、運転状態はフ
ィードバック領域にあり、ステップ39以降の処理によ
って混合気が理論混合比になるようフィードバック制御
される。
一方、運転状態が領域■にあると判定された場合には、
次の処理がなされるが、これを第4図に基づいて説明す
る。即ち、エンジンの運転状態が領域■に移行した後、
所定の時間TDL8 (例えば0.5秒)が経過するま
ではフィードバック制御のみを行い、該所定期間TDL
I!経過後空燃比補正係数KO,値が1−.0を中心と
して反転する同数が所定値NXL8(例えば10回)に
達するまではフィードバック制御を継続すると共にこの
制御により得られた補正係数値Ko、の平均値KO1A
VEが前記第(3)式に基づいて算出される。次に、こ
の平均値KO□AVEを基に前記第(2)式に基づいて
空燃比補正係数Koz(=KoルLM)が計算され、こ
の値Ko2LLMが基準値(目標値)とされる。
而して、領域■においては、o2センサ15の出力信号
に基づいて設定されるKO2値から空燃比を不連続的に
上記目標値KOzLLMに切り換えるのではなく、第4
図に示すようにno2回のTDC信号パルス毎にKo、
値からΔLS3を差し引き、徐々にKO,LLMに近づ
ける。これによって急激なリーン化によるエンジントル
クの急変動が防IF−,され、運転性の向上が図られる
以上の制御フローを再び第5図に示すフローチャートに
基づいて説明する。
前述の如くステップ1乃至7によって運転状態が領域■
にあると判定されれば、ステップ8にてFLUGLs、
=:Oであるか否かが判定される。ここで、F L U
 G KO3= Oは通常ルーチンを意味する。そして
、結果が肯定(Yes)であれば、前記Ko、値の反転
同数NXL8がクリアーされ(ステップ9)、ステップ
IOにて、前回がオープンループか否か、即ち前回がリ
ーン化領域であったか否かが判定される。この結果が否
定(No)、即ち今回のループがフィードバック領域か
らり−ン化領域■へ移行した場合は、ステップ13にて
時間TAL8 (例えば0.5秒)が経過したか否かが
判定される。又、上記ステップ10での判定が肯定(Y
es)であれば、前記平均値KREFにリッチ化係数C
R1を乗じたものがKo、の初期値とされ(ステップ1
1)、ステップ12にてリーン化係数KL8=1.0に
セットされた後、前記ステップ13へ進む。
ところで、−1〕記ステツプ13の判定の結果が肯定(
Yes)、即ち運転状態がリーン化領域■へ入って所定
時間TDL8が経過すれば、ステップ14にてF L 
tJ G KO3が1にセットされる。尚、このF L
 U G L8m = 1は前記平均値KO2AVIE
の計算中であることを意味する。その後、ステップ16
にてKO2値の反転回転が所定の回転NXL8に達した
か否かが判定され(ステップ16)、その結果が否定(
No)であれば、KO2値が反転したか否かが判定され
(ステップ17)、反転すれば前掲の第(3)式に従っ
て平均値KO□AVEが計算され(ステップ18)、N
xLsがカウントダウンされて(ステップ19)フィー
ドバック制御が続行される(ステップ2(ト)。尚、ス
テップ17での判定が否定(No)のときは、即ちKO
2値が反転しない場合はKO,AVやを計算することな
くフィードバック制御が続行される(ステップ20)。
又、ステップ13での判定が否定(NO)であるときは
、即ちリーン化領域を一時的に通過したような場合は、
TI)L8をカウントダウンした後(ステップ15)、
フィードバック制御が続行される(ステップ20)。
ところで、現時点においてFI、UGL8aは1に設定
されているため、次回はステップ8での判定は否定(N
o)となり、ステップ32.16乃至20を経てKO2
AVI!が計算される。そして、この計算が所定同数N
XL9だけなされれば、即ちKo、値がNXLB回だけ
反転すれば(第4図参照)、フィードバック制御は停止
され(ステップ21)、KO2値がホールドされ(ステ
ップ22)、基準値Ko2LLMが(3)式に従って計
算される(ステップ23)。
その後、F L U G KO3は2にセットされ、K
o、値からΔLS、を引き去り中であることが示される
次に、no、回(4サイクルエンジンであればno2=
4)のTDC信号パルス毎にno2値からΔr、s3を
差し引くために、ステップ25にてNo2=0であるか
否かが判定され、結果が肯定(Yes)であれば、KO
2値からΔLS3が引き去られ(ステップ26)、no
2はリセットされる(ステップ28)。
そして、引き去った後のKO2値かに02LLMまで下
がったか否かが判定され(ステップ29)、答が否定(
No)であれば、ステップ33,25゜28の処理がK
o2≦KOzLLMの条件が満たされるまで繰り返され
る。KO2値がKOaLLMまで下がれば、FT、U 
G L 83は3にセットされ(ステップ30)、空燃
比補正係数KO□は目標値KO,LLMにセットされ(
ステップ31)、ここに領域■における最終的なリーン
化が行なわれ、低負荷高速クルージング状態での車両の
燃費の増加及び運転性の悪化がなく、且つNOx最大発
生域が回避される。尚、ステップ31にてKo、値がK
OaLLMにセラv         トされた後は、
FLUGLs、は3にセットされているため、ステップ
33の判定は否定(No)となり、KO2=KO2LL
Mが維持される(ステップ31)。
以上のように、エンジンの運転状態が軽負荷高速クルー
ジング状態であるリーン化領域nl (第:3図参照)
に入った場合は、所定期間だけフィードバック制御を行
なって02センサ15の出力信号を基に得られる空燃比
補1:係数KO2の■l均値に02 AVEを基に、こ
れにリーン化係数X Lll、を乗じて空燃比補正係数
の1−1標値KO2LLMを得るようにしたため、この
リーン化領域1■においては混合気の空燃比は所望の値
(例えば18.0)に精度よく設定され、軽負荷高速ク
ルージング状態における運転性及び排気特性が改善され
る。
(発明の効果) 以上の説明で明らかな如く本発明によれば、エンジンに
加わる負荷を表わす負荷パラメータの値に応じて軽負荷
フィードバック制御停止I−領域を設定するとともに、
該領域への移行後所定期間内に排気ガスセンサに基づい
て得られた空燃比補正係数KO2AVHに基づいて、当
該軽負荷フィードバック制御停止領域での空燃比補正係
数KO2LLMを算−1ト 出するようにしたため、リーン化係数を乗ずべき基本燃
料量値のズレが修正され、該軽負荷フィードバック制御
停止領域での混合気の空燃比は運転性、燃費、排気特性
が満足される値に保持される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法が適用される燃料供給制御装置の全
体構成を示すブロック図、第2図は第1図の電子コント
ロールユニット(ECU)の内部構成を示すブロック図
、第3図はリーン化運転領域を示すグラフ、第4図は本
発明方法による空燃比補正係数Ko、の制御例を示すグ
ラフ、第5図は本発明方法を実現するための処理プログ
ラムのフローチャートを示す図、第6図は空燃比に対す
るNOx濃度及び燃費の関係を示すグラフである。 1・・・内燃エンジン、2・・・吸気管、5・・・電子
コントロールユニット(ECU) 、6・・・燃料噴射
弁、9・・・吸気温センサ、11・・・エンジン回転数
センサ、12・・・気筒判別センサ、13・・・排気管
、15・・・酸素(O2)センサ(排気ガス濃度センサ
)、16・・・車速センサ、503・・・CPtJ、5
07・・・ROM、508・・・RAM、509・・・
駆動回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃エンジンの排気ガス濃度を検出する排気ガスセ
    ンサの出力信号に応じて設定される空燃比補正係数Ko
    _2に基づいて内燃エンジンに供給する燃料量をフィー
    ドバック制御する車両用内燃エンジンの空燃比制御方法
    において、エンジンに加わる負荷を表わす負荷パラメー
    タの値に応じて軽負荷フィードバック制御停止領域を設
    定するとともに、該領域への移行後所定期間内に前記排
    気ガスセンサに基づいて空燃比補正係数Ko_2_Av
    _Eを算出し、これに基づいて当該軽負荷フィードバッ
    ク制御停止領域での空燃比補正係数Ko_2_L_L_
    Mを算出するようにしたことを特徴とする車両用内燃エ
    ンジンの空燃比制御方法。 2、前記所定期間は、前記排気ガスセンサの出力信号の
    所定の反転同数に対応することを特徴とする前記特許請
    求の範囲第1項記載の車両用内燃エンジンの空燃比制御
    方法。 3、前記空燃比補正係数Ko_2_Av_Eは、前記空
    燃比補正係数Ko_2の平均値であることを特徴とする
    前記特許請求の範囲第1項記載の車両用内燃エンジンの
    空燃比制御方法。
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Citations (6)

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