JPS6138138A - 自動車用エンジンの空燃比制御方式 - Google Patents

自動車用エンジンの空燃比制御方式

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JPS6138138A
JPS6138138A JP15803184A JP15803184A JPS6138138A JP S6138138 A JPS6138138 A JP S6138138A JP 15803184 A JP15803184 A JP 15803184A JP 15803184 A JP15803184 A JP 15803184A JP S6138138 A JPS6138138 A JP S6138138A
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JP
Japan
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control
air
sensor
engine
value
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JP15803184A
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Kunihiro Abe
邦宏 阿部
Yoshitake Matsumura
松村 吉剛
Takuro Morozumi
両角 卓郎
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Subaru Corp
Original Assignee
Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (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、燃料噴射量などの制御を、エアフロメータな
どのセンサからの情報により、マイクロコンピュータで
行なう場合に適用される自動車用エンジンの空燃比M御
方式に関するものである。
【従来技術】
従来、自動車用エンジンの空燃比制御においては、エア
70メータからの情報でもって基本燃料噴射量を算定し
、これをQztンサのフィードバック信号を用いて補正
している。ここで問題になるのは、02センサにはフィ
ードバックできない領域、すなわちスロットル全開領域
lotセンサネ活性領域(エンジン始動時)等があるこ
とで、このため、予めエンジン運転の定常状態における
回転数と負荷とをパラメータとするマツプに対して、理
論空燃比における燃料噴射量を実現するための補正値を
プロットし、これを制御変数としてエンジンの運転制御
、例えば燃料噴射量制御を行なうという学習制御がなさ
れている(特開昭57−26229号公報、特開昭57
−49041号公報、特開昭57−143136号公報
参照)。
【技術的課題】
ここで問題になるのは、エアフロメータなどのセンサか
らの情報で、燃料噴射量など、アクチュエータの作動量
を制御すると同時に、点火時期制御などを行なう場合、
経時変化などで、エア70メータなどのセンサの制御特
性が変化した時、その結果はOzセンサのフィードバッ
ク信号で補正し、燃料噴射弁などのアクチュエータの特
性補正として働くが、点火時期に関しては、エア70メ
ータなどのセンサの制御特性の変化が、そのまま制御に
影響し、ノッキングなどを起こす原因となっていたこと
である。 [発明の目的] 本発明は、上記の問題を課題として提案されたもので、
燃料噴射量の制御に、エアフロメータなどのセンサの情
報を使用する時、Oλセンサで学習を行ない、制御特性
の補正を行なうが、ノッキングの発生がある場合、これ
を上記エア70メータなどのセンサの特性変化として、
別に学習を行ない、制御特性の補正をして、ノッキング
防止をするなどの空燃比制御の適正化をより拡大した、
自動車用エンジンの空燃比制御方式を提供しようとする
ものである。
【発明の構成1 この目的を達成するため、本発明は、予め与えられた判
定条件によりエンジン運転の定常状態を判定した時、O
zセンサからの情報を学習値として、エンジン制御諸元
をパラメータとするマトリックスに取込み、上記学習値
をエンジン運転制御の制御変数として使用するものにお
いて、上記学回値を第1のテーブルに書込んで置き、こ
れを読出すことにより所要のアクチュエータの制御特性
を補正すると共に、エンジンのノッキングを検出  ・
した時、上記アクチュエータの制御量のための情報を与
えるセンサの特性を補正するために、第2のテーブルに
学習値を書込むようにしたことを特徴とするものである
。 【実 施 例】 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説明
する。 第1図はI制御系全体の概略図を示すもので、図中符号
1はエンジン本体である。このエンジンはエアクリーナ
2から導入された空気が、スロットルボディ3において
、インジェクタ4からの噴射燃料と混合された後、その
混合気がスロットルバルブ5を介して吸気系へ導入され
るものであり、また排気系では、排気ガス反応器θにお
いてガス中の有害成分の除去が行なわれるように排気浄
化対策が施されている。 上記排気系からは、排気ガスの一部が、EGRパルプ7
を介して吸気系に還流される構成になっており、EGR
バルブ7は、吸気通路に連通ずる負圧管に設けたバルブ
8の開閉動作により、負圧管を介してバルブ7内のダイ
ヤフラムに作用される負圧の有無により開閉動作される
ものである。 またインジェクタ4には、燃料タンク9より燃料ポンプ
10を介して燃料が供給されるもので、余剰燃料はプレ
ッシャレギュレータ11を介して上記燃料タンク9に還
流される。なお燃料ポンプ10からインジェクタ4へ至
る燃料供給経路には、燃料ダンパ12.フィルタ13等
が設けられている。 またスロットルバルブ5の上流、下流においてスロット
ルボディ3に連通ずるバイパスには、アイドルコントロ
ールソレノイドバルブ14が設けられている。 また第1図において、符号15はマイクロコンピュータ
であり、このマイクロコンピュータ15に対しては、排
気系において排気ガス反応器6の前段に設置したOiセ
ンサ16からの電圧信号と、スロットルボディ3の吸気
通路に設けたエア70メータ17からは空気流量を測定
しIζ電気信号と、スロットルバルブ5に設けたスロッ
トルセンサ18からはスロットル開度に応じた電圧信号
と、エンジン1からは水温センサ19によって水温につ
いての電気信号とが与えられる。 また上記マイクロコンピュータ15には、ディストリビ
ュータ20に設けたクランク角センサ21によって、ク
ランク角基準位置の検出信号およびクランク角1度毎の
パルス信号が与えられ、またミッション22からはニュ
ートラル位置スイッチング信号が、スタータ23からは
スタータスイツチング信号が、それぞれ与えられる。 なお第1図中、符号24はバッテリ、25はインジェク
タリレー、26は燃料ポンプリレーである。 また上記マイクロコンビコータ15は、第2図に示され
るように、M P (J 27を、バス28を介してR
OM29.RAM30およびバックアップ付RAM31
に接続させている。また上記02センサ16.エアフロ
メータ17.スロットルセンサ18などのアナログ信号
は、A/D変換器32を介してデジタル変換され、バス
28にもたらされる。またその他の信号はI10ポート
33に入力され、MPU27が、与えられた制御プラグ
ムに従って指令した出力制御信号は、インジェクタ4.
燃料ポンプ10.バルブ8などに出力される。 以上は、この発明の制御方式を採用する場合のエンジン
の制御形態の1つを示すものである。 そして、この11m系においては、インジェクタ4につ
いての基本噴射量は次式で算出する。 Tp=に−Q/N 但し、Kは定数、Qはエアフロメータ17で計測した吸
入空気量、Nはディスリピユータ20で検出したエンジ
ン回転数である。上記エンジン回転数は、エンジン制御
の諸元の1つのパラメータとして採用される。またここ
では、Q/Nはエンジン負荷の値を示すパラメータに採
用される。 前記02センサ1Gからの、フィードバック信号は、0
2センサ16のりッチナイド、リーンサイドのサイクル
制御(例えばスライスレベルに対する±値〉の時の積分
値で与えられる。この値は可及的にスライスレベルに接
近されるが、その変動はエンジン運転の状況変化に追随
しており、Tpの値の補正項αとなる。このほかインジ
ェクタ4を開放づ“るためのパルス幅の算出には、水温
センサ19などのデータも補正項C0EFとして算入さ
れる。ごのIcめTpの値は、実際はTp −となり、
丁p′とQとの関係は、少な(とも、非直線関係の関数
系になる。 今、Tl)′=K”・Q/N ・・・[K −=に/α′(α、C0EF)]とした場
合のα′の値について、エンジン回転数および負荷をパ
ラメータとして構成したマトリックスに、取込む場合、
エンジンの定常運転の判定にはNOlセンサ16の出力
値を採用する。例えば負荷領域をL6.Lt+ Lx 
、Ls 、Lsと分割し、回転数領域をNo、N1.N
z 、 Ns 、NJと分割して、その各負荷領域LO
Lt 、’LIL2*L213および1314における
、各回転数領域No Nl 、NI NI 、N2 N
sおよびN3 N4の各格子内において、021:7ン
サ16が、リッチ・リーンの値を3回、切換え出力した
とすれば、これを定常運転状態と判定づるのである。 このような判定がなされた時、学習値の、取込みがなさ
れるのであるが、RAM31への書込みは負荷のパラメ
ータに対応する、すなわちLo Lt 。 LLし、L3およびL3 L4の分割領域に対応するテ
ーブル、すなわち4個のアドレスal。 a Z + am + 84に対して行なわれる。ここ
では回転数が、どの領域(No Nt 、 NI NI
 、 NzN’s 、 Ns N4 )のものでも、負
荷の分割領域対応で最終学習値がメモリされる。そして
、この学習値(81* 82+ asおよびa4にメモ
リされた内容)が、各負荷の運転状態に応じて直ちに読
出されて、制御変数として、M P U 27で演算式
に組込まれる。 実際の負荷の値は、Lo L=の間で自由に変動するの
で、制御変数yも、これに対応して微妙に設定されるこ
とが望まれるが、領域の分割数を増すほど、メモリ容量
を増さなければならないことから、これは、直線補間法
を用いて、M P U 27の演算で求めることにする
。 今、各領域LoL、1+ Lx 12 、’Lz L3
およびLs L4の学習値を、V i + y21 Y
sおよびy4とする時、上記Y1+ yz’ l y3
およびy4の対応負荷値χ1.χ2.χ3およびχ−を
各領域の中間点であると仮定すれば、負荷χにおける制
御変数yの値を上記各領域の学習値V1 、 ’lx 
。 y、およびy4から、次式で算定することができる。今
、χの値がχ3およびχ4の間にあるとして、テーブル
算出値yは、 y−((χ−χ3)/(χ4−χ3))X  (V4 
  Vs  )  +’/sこれをグラフで示せば、第
4図のような構成になる。ここで破線は、テーブルの領
域分割境界線を示す。 ここでは回転数についてのパラメータは、情報を取込む
ための条件付けとして、前述のように4分割で利用され
るが、実際の空燃比制御には参与しない。しかし、これ
によって空燃比制御の確度が、それほど低下されるとは
考えられないのである。すなわち、回転数No N4間
における4分割領域および負荷mol−を間における4
分割領域のマトリックスを想定する時、定常運転状態に
おいて例えば低負荷・低回転(アイドリング状態)での
学習確率、高負荷・高回転(高速走行状態)での学習確
率は非常に高いが、低負荷・九回転の領域である(Lo
Ll・Ns N< )での学習確率は零に近いはずであ
り、高負荷・低回転の領域である(Lm LJ  ・N
oNt>での学習確率も同様である。従って、学習確率
50%以上をプロットした場合、あるいは学習確率10
%以上をプロットした場合、例えば第5図■あるいは(
ロ)のような形態になると予測される。同一負荷につい
てテーブルに記憶される学習値は、各分割領域Lo L
t 、 LxLJ 、La工」−およびL」工」」につ
いて各1個であるが、順次、書換えがなされるという条
件、および定常運転では近接回転領域での制御値が近似
する点を考慮すれば、学習値は充分、実用に耐える値を
保つと考えられるのである。 このような空燃比制御の学習によって、例えば02セン
サ16からのOxフィードバック(g号のない状態での
運転(スロットル全開領域、Oxセンサ1Gの不活性領
域)も、テーブル値を利用して類推的に制御できること
になるのである。 そして、上記のような学習とは別に、エア70メータ(
あるいは吸入管圧力センサでもよい)の出力電圧をパラ
メータとする吸入空気量のテーブルを構成し、その格子
内の各領域における02センサ16からの情報の書込み
を行なうのである。この情報の取込みは、ノッキングセ
ンサ(別設)がエンジン運転においてノッキングが発生
したことを検知した時、実現するようになっており、上
記学習値は、上記エア70メータ11の出力電圧に対応
したRAM領域に確保したメモリ(第2テーブル)に書
込まれる。このようにして、ノッキングが発止した時に
は、アクチュエータの制御の不整合が原因ではな(、エ
ア70メータなどの、燃料噴射の制御141に対する情
報源の特性変化(例えば経時劣化)と判定して、その制
御特性を補正することにしたので、点火時期制御の適正
化も実現されることになる。 次にMPLI27で実行される学習値、書込みのプログ
ラムの一例を、フローチャートを用いて具体的に説明す
る。 まずエンジン回転数Nが、制御対象領域にあるか否かの
判定がなされ、その対象(NON4)内にあると判定さ
れれば、ステップ1からステップ2に入って、No N
I 、NI N2 、Nz NsおよびNzN<のどの
領域かの選択がなされる。次にエンジン負荷りが制御対
象領域にあるか否かの判定がステップ3でなされ、その
対象(LOLJ )内にあると判定されれば、次のステ
ップ4に入ってLOLX 、LX Lm 、LILsお
よびLSI−4のどの領域かの選択がなされる。 このようにして、マトリックス中の、対象領域A(N、
L)が決定されたならば、前回選択された対象A′(N
、L)との比較がなされる。ここで等しければステップ
5からステップ6へ、等しくなければステップ7へ移行
する。ステップ6では、Oxセンサ1Gのフィードバッ
ク信号がスライスレベルを基準としてリッヂ/リーン・
ナイクルへ移行する測定値の符号変換5=SGN (α
)があったか否かの判定がなされ、符号変換があればカ
ウンタをカウントアツプし、また符号変換がなければE
XITへ落とす。カウンタでカウントアツプしたならば
(ステップ8)、次のステップ9でカウントがC0UN
T≧3?の判定を行ない、3回以下ならばEXITへ落
とす。3回を越えた時、ここで始めて学習値の書換えの
ルーチンに移行する。この時、ステップ10でカウンタ
を零値に戻す。ステップ7では、新たな対象領域A (
N。 し)が、旧い対象領域/M (N、L)と置き換えられ
、次回の学習動作の時、ステップ5における比較対象と
なる。その後、ステップ11でカウンタを零値に戻し、
EXITへ落とす。 書込みのルーチンでは、ステップ12において最終回(
この実施例ではカウンタが“3”値になった時)の02
センサ16のサイクル制御の積分値の最大値LMD−M
AXおよび最小値LMD−MINが相加平均され、補正
要素αを算出する。 なお、要すれば、ここでは水温センサなどの情報(補正
項C0EF)も補正要素αに組込まれ、α′(α、C0
EF)として演算されて、補正値α−どするとよい。 次に、ステップ13では、ノッキングセンサから信号が
入っていたか否かの判定をノックフラグによって行ない
、フラグに1が立っていればステップ14に、また立っ
ていなければステップ15に移行する。ステップ15で
は、現時点でノックがあるか否かの判定がなされ、なけ
れば、ステップ16において第1のテーブルの学習値の
書込みが実現される。またノックがあれば、ステップ1
7でノックタイマに所定時間をセットし、ステップ18
でノックフラグを立てる。そしてステップ19で、第2
のテーブルの学習値の書込みが実現される。 ステップ14では、ノックタイマをデクリメントし、ス
テップ20でタイマが零値に戻ったか否かを判定する。 タイマが零値に戻っていれば、ステップ21でノックフ
ラグを零とし、ステップ19に移行し、タイマが零値で
なければ、直接、ステップ19へ移行する。 このようにして第1のテーブル(アドレスairaz 
r as + 84)に書込まれた学習値は、実際の運
転においては負荷の変動に対応して、読出され、前述の
ように補間計算を経て細分化され、インジェクタ4の制
御に供せられる。 一方、ノッキングが発生した時には、第1テーブルの書
込みを中断し、第2テーブルへの…込みを行なうことで
、点火時期制御についても学習がなされるから、これを
利用して、ディストリビュータの進遅角などの制御につ
き、エア70メータの特性変化に見合う補正を行ない、
全体として点火時期、空燃比制御の適正化を達成できる
。 なお上記実施例では、ノッキング発生時は、第1テーブ
ルの学習を中断したが、この学習は継続させておいても
よい。
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したように、学習値によって、アク
チュエータの制御特性の補正を行なうと共に、ノッキン
グの発生時には、アクチュエータの制御量に関する情報
を与えるエア70メータなどのセンサの制御特性の変化
を学習によって補正するから、空燃比制御の適正化と共
に、同じセンサを使用している他の制御、例えば点火時
期制御の不調を回復し、適正化を行なえるという効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すエンジンII I(1
系の概略図、第2図はマイクロコンピュータの概略構成
図、第3図はマトリックスと実際に使用するRAM領域
とを並列して示した図、第4図は補間計算法を視覚的に
示したグラフ、第5図はマトリックスへの情報入力確率
を説明プるための説明図、第6図は本発明の制御方式に
おける一例を示すフローチャートである。 1・・・エンジン、2・・・エアクリ−ノー、3・・・
スロットルボディ、4・・・インジェクタ、5・・・ス
ロットルバルブ、θ・・・排気ガス反応器、1・・・E
GRバルブ、8・・・バルブ、9・・・燃料タンク、1
o・・・燃料ポンプ、11・・・プレッシャレギュレー
タ、12・・・燃料ダンパ、13・・・フィルタ、14
・・・アイドルコント0−ルソレノイドバルブ、15・
・・マイクロコンピュータ、16・・・02センサ、1
7・・・エアフロメータ、18・・・スロットルセンサ
、19・・・水濡センサ、20・・・ディストリビュー
タ、21・・・クランク角センサ、22・・・ミッショ
ン、23・・・スタータ、24・・・バッテリ、25・
・・インジェクタリレー、26・・・燃料ポンプリレー
、27・・・M P tJ、28・・・バス、29・・
・ROM、 30.31・・・RAM、32・・・A/
D変換器、33・・・I10ボート。 第2図 第3図 第4図 第5図 手続補正書(自発) 昭和60年10月28日 1、事件の表示 昭和59年特 許 願第158031号2、発明の名称 自動車用エンジンの空燃比制御方式 3、補正をする者 事件との関係  特  許  出願人 東京都新宿区西新宿1丁目7番2号 4、代理人 5、補正の対象 (1)  明細書全文 ψ) 図面の第1図、第3図、第6図、第7図(2)。 第7図の) 6、補正の内容 (1)  明細書全文を別紙のとおり補正する。 (2)  図面の第1図、第3図、第6図を別紙のとお
り補正する。 (3)図面の第7図(へ)、第7図の)を別紙のとおり
追加する。 (補正) 明  細  書 1、発明の名称 自動車用エンジンの空燃比制御方式 2、特許請求の範囲 予め与えられた判定条件によりエンジン運転の定常状態
を判定した時、o2センサからの情報を学習値として、
エンジン制御諸元によって構成されるテーブルに取込み
、上記学習値をエンジン運転制御の制御変数として使用
するものにおいて、上記学習値を第1のテーブルに書込
んで置き、これを読出すことにより所要のアクチュエー
タのI制御特性を補正すると共に、エンジンのノッキン
グを検出した時、上記アクチュエータの制御量のための
情報を与えるセンサの特性を補正するために、第2のテ
ーブルに学習値を書込むようにしたことを特徴とする自
動車用エンジンの空燃比制御方式。 3、発明の詳細な説明
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料噴射量などの制御を、エア70メータな
どのセンサからの情報により、マイクロコンピュータで
行なう場合に適用される自動車用エンジンの空燃比制御
方式に関するものである。
【従来の技術】
自動車用エンジンの電子制御方式としては、電子式燃料
噴射システムの燃料供給制御のために、テーブル中のデ
ータを書換える学習制御が知られている(例えば、特開
昭57−122135号公報)。ここでは、エンジンに
噴射される燃料の量を、吸入空気量、エンジン回転数、
エンジン負荷のようなエンジン運転変数に関連して決め
ている。 燃料の量は、燃料噴射弁の開弁時間(噴射パルス巾)に
より決められる。基本燃料噴射中TDは次式により得ら
れる。 Tll −KXQ/N           −−−(
1)ここでQは吸入空気量、Nはエンジン回転数、には
定数である。望ましい噴射パルス中T1は、基本噴射中
Tpをエンジン運転変数で修正することにより得られる
。次式は、望ましい噴射パルス中を計算する一例である
。 Ti −’rp X (Co・FE)xaxKa −−
、−、(2)ここでC0FE:クーラント湿度、スロッ
トル間度、エンジン負荷のような補正 係数の和により得られる補正係 数 α:λ補正係数(排気通路中のOz センサのフィードバック信号の 積分値) Ka:学習による補正係数(以降、学 習制御係数と呼ぶ) である。 クーラント温度係数やエンジン負荷のような係数は、検
出情報に関連してテーブルをルックアップすることによ
り得られる。 学習制御係数Ka値は、エンジン負荷とエンジン回転数
に関連して学習値テーブルから得られる。 さらに望ましい噴射パルス幅1)式のTi>の計算を説
明すれば、はじめてのエンジン起動時には、学習値の全
ては学習値テーブル中にイニシャル値として“′1”に
セットされる。これは、燃料供給システムは、係数Ka
なしでもほとんど正しい最を供給するように設計されて
いることを示している。 しかしながら、全ての自動車は、使用上のバラツキがあ
り、それを含めて同一結果をもたらづ望ましい機能を持
つようには生産されない。従って、テーブル中の学習値
は、全ての自動車が実際に使われた時に学習により書換
えられる必要がある。 もし、初期値“1″と書換えられた値との差が大きけれ
ば、燃料噴射システムはハンチングを生じる。このよう
なハンチングを避けるために、書換えは少しずつインク
リメントまたはデクリメントされる。 また、一般的なエンジン起動時には、Oxセンサボディ
の温度は低いので、02センサの出力電圧も低い。この
ような状態では、システムはαの値として1″をセット
する。そこでコンピュータは、望ましい噴射パルス幅T
iを(2)式により吸入空気11Q、エンジン回転数N
、C0FE、α。 Kaから計算する。エンジンが暖機されており、Otセ
センが活性化し・ている時には、所定時刻における01
センサ出力電圧の積分値はαの値として供給される。よ
り詳細には、コンピュータは、積分器としての機能を持
ち、o2センサの出力電圧を積分する。第7図Φ)は積
分出力を示す。システムは予め定められた間隔〈例えば
40m5)で積分値を出力する。例えば、第7図の)に
おいて、時刻T1・・・Tnにおいて積分値■1・・・
lnを提供する。従って燃料の量は、02センサからの
積分されたフィードバック信号αにしたがって制御され
る。
【発明が解決しようとする問題点】
ここで問題になるのは、点火時期をあらかじめ設定した
Q/NとNにより構成されるマツプから求めて点火時期
制御を同時に行なっている方式の場合、経時変化などで
エア70メータなどのセンサの特性が変化した時Q/N
の値が変化し、点火時期が正常に制御されず、有毒ガス
の増加、出力トルクの低下、ノッキングの発生などを生
じることである。 すなわち前記Q)式による制御に関連する装置としては
、エアフロメータなどの入力センサや燃料噴射弁などの
アクチュエータがあるが、このいずれの特性変化が生じ
ても、その結果はαの値が変化し、これを補正すべくK
aの値も変化して燃料噴射の制御は正常に行なわれる。 しかし点火時期については、エア70メータなどのセン
サの特性変化のみを判別rきないため、ノッキング発生
などの問題に対して適切な対応がとれ/Zかったもので
ある。 本発明は、上記の問題を課題として提案されたもので、
燃料噴射量の制御に、エアフロメータなどのセンサの情
報を使用する時、02センサで学習を行ない、制御特性
の補正を行なうが、ノッキングの発生がある場合、これ
を上記エア70メータなどのセンサの特性変化として、
別に学習を行ない、制御特性の補正をして、ノッキング
防止をするなどの空燃比制御゛の適正化をより拡大した
、自動車用エンジンの空燃比制御方式を提供しようとす
るものである。
【問題点を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、予め与えられた判
定条件によりエンジン運転の定常状態を判定した時、O
tセンサからの情報を学習値として、エンジン制御諸先
によって構成されるテーブルに取込み、上記学習値をエ
ンジン運転制−の制御変数として使用するものにおいて
、上記学習値を第1のテーブルに書込んで置き、これを
読出す   □ことにより所要のアクチュエータの制御
特性を補正すると共に、エンジンのノッキングを検出し
た時、上記アクチュエータの制御量のための情報を与え
るセンサの特性を補正するために、第2のテーブルに学
習値を書込むようにしたことを特徴とするものである。
【作  用】
上記構成に基づき、本発明は、エア70メータの特性変
化があっても、これを捕えて空燃比tIllID1と同
時に点火時期も補正でき、エンジン運転制御幸 への悪影響を避けることができる。
【実 施 例】          j以下、本発明の
電子制御方式を、空燃比制御に適用した実施例につき、
図面を参照して具体的に悦明する。 第1図は制御系全体の概略図を示すもので、図か符号1
はエンジン本体である。このエンジンはエアクリーナ2
から導入された空気が、スロットルボディ3において、
インジェクタ4からの噴射黙料と混合された後、その混
合気がスロットルバルブ5を介して吸気系へ導入される
ものであり、また排気系では、排気ガス反応器(三元触
媒コンベータ)6においてガス中の有害成分の除去が行
)われるように排気浄化対策が施されている。 上記排気系からは、排気ガスの一部が、EGRベルブ7
を介して吸気系に還流される構成になフCおり、EGR
バルブ1は、吸気通路に連通ずるh圧管に設けたパルプ
8の開閉動作により、負圧宝を介してバルブ1内のダイ
ヤフラムに作用され5負圧の有無により開閉動作される
ものである。 またインジェクタ4には、燃料タンク9から燃叫ポンプ
10により、フィルタ13.プレッシャレギル−タ11
を介して燃料が供給される。なお燃料ポンプ10からイ
ンジェクタ4へ至る燃料供給経路には、燃料ダンパ12
が設けられている。 またスロットルバルブ5の上流、下流においてス0ツ1
へルボディ3に連通するバイパスには、アイドルコント
ロールソレノイドバルブ14が設けられていて、アイド
ル時のエンジン回転数を制御する。 また第1図において、符号15はマイクロコンピュータ
であり、このマイクロコンピュータ15に対しては、排
気系において排気ガス反応器6の前段に設置した。2セ
ンザ1Gからの電圧信号と、スロットルボディ3の吸気
通路に設けたエア70メータ17からは空気流量を測定
した電気信号と、スロットルバルブ5に設けたスロット
ルセンサ18からはスロットル開度に応じた電圧信号と
、エンジン1からは水温センサ19によって水温につい
ての電気信号とが与えられる。 また上記マイクロコンピュータ15には、ディストリビ
ュータ20に設けたクランク角センサ21によって、ク
ランク角基準位置の検出信号およびクランク角1度毎の
パルス信号が与えられ、またトランスミッシヨン22か
らはニュートラル位置スイッチング信号が、スタータ2
3からはスタータスイツチング信号が、それぞれ与えら
れる。 なお第1図中、符号24はバッテリ、25はインジェク
タリレー、2Gは燃料ポンプリレーである。 また上記マイクロコンピュータ15は、第2図に示され
るようにマイクロプロセッサユニット(以下MPUと称
す)27を、バス28を介してROM 29゜RAM3
0およびバックアップ付RAM31に接続させている。 また上記Oxセンサ1G、エア70メータ17.スロッ
トルセンサ18などのアナログ信号は、A/D変換器3
2を介してデジタル変換され、バス28を介してM P
 (J 27にもたらされる。またその他の信号はI1
0ポーt−33を通してM P tJ 27に入力され
る。 なお、本発明におけ°る説明において、テーブル中にメ
モリされているものを学習値、補間計算を行なって読出
して(2)式に適用するものを学貿制御係数と呼んでい
る。 本発明のシステムにおいて、学習値テーブル中にストア
されている学習値は、エンジン運転の安定期間中計算さ
れたデータで書換えられる。従って、安定状態の検出が
必要である。システムにおいて安定状態は、エンジン負
荷とエンジン回転数の継続状態により決められる。 第3図の上側部分は、安定状態検出のためのマトリック
スを示し、例えば、5本の線と5段の線で区画された1
6区画から成っている。エンジン負荷の大きさは、X軸
のLoから14の5つの点でセットされ、エンジン回転
数の大きさは、Y軸のNoからN4の5つの点でセット
される。従って、エンジン負荷は、Lo Ll、LL 
Lx 、LxLs 、Ls L4の4つのレンジに分割
され、同様にエンジン回転数も4つのレンジに分割され
る。 一方、02センサの出力電圧は、第7図1)に示すよう
に、混合気のリッチとリーンの状態に応じて理論空燃比
を示す基準電圧を通ってサイクル的に変化する。システ
ムにおいて、o2センサの出力電圧がマトリックス中の
16区画の1つの中でリッチとリーンリサイクルを3回
繰返した時、エンジンは安定状態にあると判断される。 このようなエンジン安定状態の判定がなされた時、学習
値テーブルへ学習値の取込みがなされる。 まず学習値テーブルについて説明づれば、従来方式の学
習値テーブルは回転数と負荷により構成され、回転数と
負荷を例えばそれぞれ4分割して4X4=16の分割領
域(アドレス)を設番プ、この中の該当するアドレスに
学習値を取込み、前回の学習値を書換えている。しかし
ながら、このようにして各分割領域について、全て学習
が少なくとも1回行なわれる時間は相当なものになる。 すなわち回転数における4分割領域、および負荷におけ
る4分割領域をのマトリックスを学習値で満たす場合、
定常運転状態において、例えば低負荷・低回転(アイド
リンク状態)での学習確率、高負荷・高回転(高迷走行
状態)での学習確率は非常に高いが、低負荷・高回転の
領域での学首確率は零に近いはずであり、高負荷・低回
転の領域での学習確率も同様であ・る。従って、学習確
率10%以上をプロットした場合、例えば第5図(2)
あるいはΦ)のような形態になるであろう。また、その
都度、運転条件、状態により学習の遅れる領域が残るで
あろう。これらが残る間は、上記マトリックスの学習値
にはバラツキがあり、制御に採用することができない。 従って、本方式では、学習値テーブルとして第3図に示
すようにRAM31に負荷に対応する。すなわちLOL
l 、 Lx Lz 、 Lx Ls 、 La L4
の各分割領域に対応してテーブルを設け、このそれぞれ
のアドレスa1+ at * am + 84の中の該
当するアドレスに学習値を取込み、前回の学習値を書換
えている。ここでは回転数が、どの領域(No Nl 
、 NI N2 、 N2 NS 、 Ns N4 )
のものでも、負荷の分割領域対応で学習値がメモリされ
る。そして、この学習値(a1+ at + atおよ
びa4にメモリされた内容)が、各負荷の運転状態に応
じて直ちに読出されて、制御変数として、M P U 
27で演算式に組込まれる。 ここで回転数については、実際の空燃比制御には参与し
ない。しかし、これによって空燃比制御の確度が、それ
ほど低下されるとは考えられないのである。すなわち前
述したように、従来方式の学習値テーブルの学習確率は
非常に低いものであり、本方式の場合、同一負荷につい
てテーブルに記憶される学習値は、各分割領域LoL1
.I−zLz、Lz、LaおよびLs Laについて各
1個であるが、順次、書換えがなされるという条件、お
よび定常運転では近接回転領域での制御値が近似する点
を考慮すれば、学習値は充分、実用に耐える値を保つと
考えられるのである。前述のようにテーブル中の8値は
、自動車の最初の運転以前は“1″である。 学習値書換えについて説明すれば、エンジン運転の安定
状態が検出された時、学習値テーブルは02センサから
のフィードバック信号に関係した値で書換えられる。最
°初の書換えは、例えば第7図の)のl maxとl 
minの値のように積分の1サイクル中の最大値と最小
値の棹術平均Aで行なわれる。それ以降はαが゛・1″
でない時に学習値テーブルは、コンピュータで得ること
ができる最小値ΔA(最小分解能)でインクリメントあ
るいはデクリメントされる。言い換えれば、最初の学習
で書換えられた学習値の値AであるBCDコードから1
ビツトが足されるか引かれる。 さらに、この電子制御方式では、次の説明のようにRA
M31からの情報の読出しの時、未学習領域を補う演算
がなされる。すなわち学習値をテーブルに取込む場合、
上記テーブルの各分割領域について、学習開始後、情報
の取込みがあったか否かの判定のためのフラグ領域を設
けておき、情報の取込みがあった時にはフラグを立て、
制御のために各領域対応で情報の読出しを行なう際、フ
ラグが立っていれば、その情報を学習制御係数として、
またフラグが立っていなければ、隣接領域でフラグの立
っているものから情報を得て、演算により学習制御係数
を推定算出して使用するのである。例えば8ビツトのR
AMに学習テーブルを構築する場合、テーブルデータを
ビット単位で構成しくこの場合、学習値の分解能は12
8となる)、最上位の1ビツトまたは最下位の1ビツト
を、学習を行なったか否かのフラグとして使用し、制御
開始の時この1ビツトをクリアし、最初のテーブル値の
書換えの時、1とする。次に、テーブルを読出す時その
ビットを調べ、フラグが立っていればその値を、立って
いなGプれば左右の隣接するテーブル領域より読出した
値で、補開削算法で計算することにより学習制御係数を
求めて、使用するのである。なお、隣接のテーブル領域
が無い場合あるいは未学習状態の場合には、その領域の
イニシャル値で計算してもよい。 また、一般的なテーブルからの続出しにおいて、学習値
はテーブル中の分割された各領域ごとにメモリされてい
るが、実際の負荷の値はLo I 4の間で自由に変動
し、この変動に対して微妙に対応することが望まれるが
、そのために領域の分割数を増すと、メモリ容量゛を増
大させなければならないので、ここでは直線補間法を用
いてM P U 27の演算で各分割領域中間の学習制
御係数を求めることにする。この直線補間法は、前述の
隣接のテープル領域のデータを採用する補間計算法にも
採用できる。 今、各領域LOLl 、LILt 、Lx Lsおよび
Ls L4の学習値を、Vl、Vx 、’/sおよびy
4とする時1.上記V1+ ’!i’z 、Vsおよび
y4の対応負荷値χ1.χ1.χ3およびχ4を各領域
の中間点であると仮定すれば、負荷χにおける変数(学
習制御係数)yの値を上記各領域の学習値’/ 1+ 
’l/1 + Vsおよびy4から、次式で算定するこ
とができる。今、χの値がχ3およびχ4の間にあると
して、テーブル算出値yは、y=((χ−χS)/(χ
4−χ3))X (V4  ’/s ) +’/s これをグラフで示せば、第4図のような構成になる。こ
こで破線は、テーブルの領域分割境界線を示す。 ここで、もし、学習値が未だLz Lsに未記入の状態
である(フラグが立っていない)とするならば、y3に
代って隣りのLzL’tの学習値ytと、負荷値χ3に
代って隣りの負荷χ2とを代りに用いて補間計算できる
。 このような空燃比制御の学習によって、例えば0、セン
サ16からの02フイ一ドバツク信号の不安定な状態で
の運転(スロットル全開領域、0□センサ16の不活性
領域)も、テーブル値を利用して類推的に制御できるこ
とになるのである。 そして、上記のような学習とは別に、エア70メータ(
あるいは吸入管圧力センサでもよい)の出力電圧を軸と
する吸入空気量補正テーブルを構成し、その格子内の各
領域におりるOlセンサ16からの情報の書込みを行な
うのである。この情報の取込みは、ノッキングセンサ(
別設)がエンジン運転においてノッキングが発生したこ
とを検知した時、実現するようになっており、上記学習
値は、上記エア70メータ11の出力電圧に対応したR
AM領域に確保したメモリ(第2テーブル)に書込まれ
る。これは、°エア70メータの特性が変化すると02
センサの出力値も変化するので、この変化した情報によ
り、逆にエア70メータ出力の補正を行なうものである
。第2テーブルの学習〜値は、読出されてニアフロメー
タ出りの補正に使用される。このようにして、ノッキン
グが発生した時には、アクチュエータの制御の不整合が
原因ではなく、エアフロメータなどの、センサの特性変
化(例えば経時劣化)と判定して、その制御特性を補正
することにしたので、点火時期制御の適正化も実現され
ることになる。 次にMPU2γで実行される学習値、書込みのプログラ
ムの一例を、第6図のフローチャートを用いて具体的に
説明する。学習プログラムは予め定められた間隔(倒木
ば40ss)で開始される。エンジン回転数がステップ
1で検出される。もし、エンジン回転数が制御対象範囲
NOとN4との間のレンジにあれば、プログラムはステ
ップ2に進む。 もし、エンジン回転数がレンジ外であれば、プログラム
はステップ1からEXITヘジャンプし、ルーチンから
出る。 ステップ2では第3図のマトリックスの、検出されたエ
ンジン回転数が含まれる行の位置が検出され、その位置
はRAM30にストアされる。その後、プログラムはス
テップ3に進み、エンジン負荷が検出される。もし、エ
ンジン負荷が制御対象範囲Loからし4のレンジ中にあ
れば、プログラムはステップ4に進む。もし、エンジン
負荷がレンジ外にあれば、プログラムはルーチンから出
る。 その後、検出されたエンジン負荷に関連する列の位置が
マトリックス中で検出され、その位置はRAM30にス
トアされる。そして、エンジン回転数とエンジン負荷に
よるエンジン運転条件に圏する区画の位置が、例えば第
3図の区画D1のようにマトリックス中で決定される。 プログラムはステップ5に進み、決定した区画の位置は
、前回の学習で決定された区画と比較される。しかしな
がら、最初の学習では比較はできないので、プログラム
はステップ7.11を通ってルーチンを出る。最初の学
習のステップ7では、区画の位置はRAM30にストア
される。 最初の学習の後の学習では、検出された位置は、ステッ
プ5で前回スj−アされた区画位置と比較される。もし
、マトリックス中の区画位置が前回のものと同じあれば
、プログラムはステップ6に進み、o2センサの出力電
圧が検出される。もし、出力電圧がリッチとリーンに交
互に変化して符号変換があれば、プログラムはステップ
8に進み、またもし、変化していなければ、プログラム
はルーチンを出る。ステップ8では、出力電圧のリッチ
とリーンのサイクル数がカウンタでカウントされる。ス
テップ9では、もしカウンタが例えば3回を数えたら、
プログラムはステップ10に進む。 カウントが3回に達していなければプログラムはルーチ
ンを出る。不テップ10ではカウンタはクリアされ、プ
ログラムはステップ12に進む。 一方、区画の位置がステップ5において前回の学習と同
じでなければ、プログラムはステップ7に進み、区画の
位置の古いデータは新しいデータに書換えられる。ステ
ップ11では、ステップ5で行なった前回のカウントを
クリアする。 ステップ12では、出力波形の例えば3サイクルについ
てOlセンサの出力電圧の積分値の最大値と最小値の算
術平均Aが計算され、RAM30のワークエリアに値A
がストアされる。 次に、ステップ13では、ノッキングセンサから信号が
入っていたか否かの判定をノックフラグによって行ない
、フラグに1が立っていればステップ14に、また立っ
ていなければステップ15に移行する。ステップ15で
は、現時点でノックがあるか否かの判定がなされ、なけ
れば、ステップ1Gにおいて第1のテーブルの学習値の
書込みが実現される。またノックがあれば、ステップ1
1でノックタイマに所定時間をセットし、ステップ18
でノックフラグを立てる。そしてステップ19で、第2
のテーブルの学習値の書込みが実現される。 ステップ14では、ノックタイマをデクリメントし、ス
テップ20でタイマが零値に戻ったか否かを判定する。 タイマが零値に戻っていれば、ステップ21でノックフ
ラグを零とし、ステップ19に移行し、タイマが零値で
な°ければ、直接、ステップ19へ移行する。 このようにして第1のテーブル(アドレスa1+at 
+ as l ad )に書込まれた学習値は、実際の
運転においては負荷の変動に対応して、読出され、前述
のように補間計算を経て細分化され、インジェクタ4の
制御に供せられる。 一方、ノッキングが発生した時には、第1テーブルの書
込みを中断し、第2テーブルへの書込みを行なうことで
エア70メータの劣化補正のための学習制御とし、事実
上、点火時期制御についても学習がなされるから、これ
を利用して、ディストリビュータの進遅角などの制御に
つき、エアフロメータの特性変化に見合う補正を行ない
、全体として点火時期、空燃比制御の適正化を達成でき
る。 なお上記実施例では、ノッキング発生時は、第1テーブ
ルの学習を中断したが、この学習は継続させておいても
よい。
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したように、学習値によって、アク
チュエータの制御特性の補正を行なうと共に、ノッキン
グの発生時には1、アクチュエータの制御量に関する情
報を与えるエアフロメータなどのセンサの制御特性の変
化を学習によって補正するから、空燃比制御の適正化と
共に、同じセンサを使用している他の制御、例えば点火
時期制御の不調を回復し、適正化を行なえるという効果
が得られる。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の制御方式を採用するエンジン制御系の
概略図、第2図はマイクロコンピュータの概略構成図、
第3図は領域判定のマトリックスと学習値テーブルとを
並列して示した図、第4図は補間計算法を視覚的に示し
た図、第5図はマトリックスへの情報入力確率を説明す
るための説明図、第6図は本発明の制御方式における一
例を示すフローヂャート図、第7図(へ)は02センサ
の出力電圧、第7図(ロ)は積分器の出力電圧をそれぞ
れ示す図である。 1・・・エンジン、2・−・エアクリーナ、3・・・ス
ロットルボディ、4・・・インジェクタ、5・・・スロ
ットルバルブ、6・・・排気ガス反応器、7・・・EG
Rバルブ、8・・・バルブ、9・・・燃料・タンク、1
0・・・燃料ポンプ、11・・・プレッシャレギュレー
タ、12・・・燃料ダンパ、13・・・フィルタ、14
・・・アイドルコントロールソレノイドバルブ、15・
・・マイクロコンピュータ、16・・・02センサ、1
7・・・エア70メータ、18・・・スロットルセンサ
、19・・・水温センサ、20・・・ディストリビュー
タ、21・・・クランク角センサ、22・・・トランス
ミッション、23・・・スタータ、24・・・バッテリ
、25・・・インジェクタリレー、26・・・燃料ポン
プリレー、27・・・MplJ、28・・・バス、29
・・・ROM、 30.31・・・RAM。 32・・・A/D変挽器、33・・・I10ポート。 特許出願人    富士重工業株式会社代理人 弁理士
  小 橋 信 浮 量  弁理士  村 井   進 第311

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 予め与えられた判定条件によりエンジン運転の定常状態
    を判定した時、O_2センサからの情報を学習値として
    、エンジン制御諸元をパラメータとするマトリックスに
    取込み、上記学習値をエンジン運転制御の制御変数とし
    て使用するものにおいて、上記学習値を第1のテーブル
    に書込んで置き、これを読出すことにより所要のアクチ
    ュエータの制御特性を補正すると共に、エンジンのノッ
    キングを検出した時、上記アクチュエータの制御量のた
    めの情報を与えるセンサの特性を補正するために、第2
    のテーブルに学習値を書込むようにしたことを特徴とす
    る自動車用エンジンの空燃比制御方式。
JP15803184A 1984-07-27 1984-07-27 自動車用エンジンの空燃比制御方式 Pending JPS6138138A (ja)

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