JPS6287645A - 内燃機関の空燃比学習制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比学習制御装置

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JPS6287645A
JPS6287645A JP22735085A JP22735085A JPS6287645A JP S6287645 A JPS6287645 A JP S6287645A JP 22735085 A JP22735085 A JP 22735085A JP 22735085 A JP22735085 A JP 22735085A JP S6287645 A JPS6287645 A JP S6287645A
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岩元 伸一
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磯村 重則
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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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] 本発明は内燃機関の空燃比学習制御装置に関し、特に運
転領域の全範囲にわたって好適な学習を実施リーる空燃
比制御装置に関する。
[従来の技術1 内燃機関の空燃比制御において、吸入空気量を測定し、
燃料量を決定すると、内燃機関の機差や燃料系の部品の
ばらつき、あるいは高度による気圧の影響により、空燃
比が不正確となり、Jミッションや内燃機関の運転性に
問題を生ずる。
そこで従来はフィードバック制御により、空燃比を所望
の値、特に理論空燃比に維持するとともに、通常のフィ
ードバック制御時の他、始動直後やオープンループ時の
空燃比制御のため、燃料量の算出式に学習項を設けて機
差等の誤差を吸収させていた。
[発明が解決しようとする問題点] Lノかし、上記誤差の内、吸入空気量の誤差は、吸入空
気の圧力要因と吊要囚との2つの誤差要因が存在する。
ところが、従来技術にては、これら一方のみの要因しか
捉えていない。例えば、特開昭58−150039号に
おいては、運転領域毎に学習項を切り替えているが、や
はり、圧力要因と子要因との両者を考慮していないため
、いまだ」−分な学習制御とは言えない。
[問題点を解決するための手段1 本発明は上記の両要因を学習項に反映させ、好適な空燃
比制御を実現させることを目的としてなされたものであ
る。
即ち、本発明は、第1図に例示する如く、内燃機関M1
の燃焼室へ吸入される吸入空気の圧力検出部M2と上記
燃焼室からの排ガスの酸素検出部M3とを少なくとも有
する運転状態検出手段M4と、 上記吸入空気の圧力検出部M2により検出された圧力デ
ータと目標空燃比とに基づいて内燃機関M1へ供給すべ
き燃料量を決定する燃料礒算出手段M5と、 上記排ガスの酸素検出部M3により検出された空燃比デ
ータと上記目標空燃比との差から供給すべき燃料量の補
正値を求めるとともに該補正値を学習値として記憶する
学習手段M6と、該学習値を用いて供給すべき燃料量を
補正する補正手段M7と、 を漸えた内燃機関の空燃比学習制御装置において、更に
、上記運転状態検出手段M4により検出された所定運転
領域において学習された補正値と他の運転領域において
学習された補正値との差に基づき、上記供給すべき燃料
量の吸入空気量依存補正基本値を算出する基本値算出手
段M8と、上記吸入空気量依存補正基本値を上記他の運
転領域にあける吸入空気量の増加に応じて減少させ、減
少に応じて増加させて吸入空気量依存補正値を吸入空気
量依存学習値として算出する吸入空気量依存項学習手段
M9と、 を備え、 上記補正手段M7が前記学習値とともに上記吸入空気量
依存学習値にても供給すべき燃料量を・補正するよう構
成されていることを特徴とする内燃機関の空燃比学習制
御装置を要旨としている。
上記圧力検出部M2は、例えば、スロットルバルブと吸
気弁との間のサージタンクに設けられる吸気圧センサが
挙げられる。
上記酸素検出部M3は、例えば、シルコニ)7を主成分
どじ、酸素の存在を電気抵抗や電圧にて検出する酸素セ
ンサ又は、酸素の濃度を電流量として検出する酸素濃度
センサが挙げられる。
運転状態検出手段M4としては、少なくとも、上記圧力
検出部M2と酸素検出部M3とを有するものであるが、
この他、必要に応じて、内燃機関M1のクランク軸の回
転速度センサ、ス[」ットルハルブの開度を検出するス
ロワ1ヘル開センサリ゛、内燃機関M1か車両に搭載さ
れているとしたら、該車両の速度を検出する車速センサ
゛か挙げられる。
上記燃料ti出手段M5、学習手段M6、補正手段M7
、基本値算出手段M8及び吸入空気最依存項学習手段M
9は、例えば、コンビューータ制御の場合の、プログラ
ムにで実現することができ、又、ディスクリートな回路
にても実用可能である。
[作用] 燃料吊痺出手段M5が、内燃機関M1の運転状態検出手
段M4の圧力検出部M2からの圧力データと目標空燃比
とから内燃機関M1に供給すべき燃料温を算出する。
学習手段M6は酸素検出部〜13からの検出データに基
づいて求めた空燃比と上記目標空燃比との差から補正値
を算出し、学と値として記憶する。
基本値算出手段M8は上記学晋値(補正値)の内、内燃
機関M1の所定運転領域で学習された値と他の運転領域
で学習された値との差を吸入空気量依存補正基本値とし
て粋出プる。
次に吸入空気量依存項学冒手段M9は、上記吸入空気量
依存補正基本値を、吸入空気量の増加・減少とは反対に
減少・増加補正して吸入空気量依存学習値(補正値)と
して算出し、記憶する。
補正手段M7は、上記吸入空気量依存学習値と、上記学
習手段M6にて算出された学習値とを用いて燃料ff1
l出手段M5にて求められた供給すべき燃料量を補正す
る。内燃機関M1はこの補正された燃料量の供給を受(
ブることになる。
次に本発明の一実施例についで説明する。本発明はこれ
に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲の種々の態様のものがaまれる9[実施例] 本発明の一実施例でおる内燃機関の空燃比学習制御装置
は、第2図に示すような、@成をなり−3,第2図に示
すように、内燃機関1はシリンダ2とピストン3および
シリンダヘッド4により燃焼室5を形成し、該燃焼室5
には点火プラグ6が配設されている。
内燃機関1の吸気系統tよ、上記燃焼室5に吸気バルブ
7を介して連通ずる吸気マニホールド8、該吸気マニホ
ールド8に燃料を噴射する燃料量(ト)弁9、上記吸気
マニホールド8に連通する吸気管10、吸入空気の脈動
を吸収するサージタンク11、スロットルバルブ12、
エアクリーナ13から構成されている。また、内燃機関
1の排気系統は、上述した燃焼室5に排気バルブ14を
介して連通ずる排気マニホールド15を有している。ざ
らに、内燃機関1には、点火に必要な高電圧を出力する
イグナイタ16、図示しないクランク軸に連動して上記
イグナイタ16で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ
6に分配供給するディストリごユータ17を有する。上
記燃料噴射弁9には燃料タンク1Bからポンプ9aを介
して燃料が圧逆される。又、燃料タンク1B内で発生し
た燃n蒸気はキャニスタ19を介してスロットルバルブ
12近傍に供給されている。
内燃機関1は検出器として、内燃機関1の冷却系統に設
けられて冷却水温度を検出する水温セン+j 20、ス
ロットルバルブ12に連動して該スロットルバルブ12
の開度を検出するとともに全開状態を検出づ゛るアイド
ルスイッチL Lを備えたスロットルポジションセンサ
22、吸気管10に連通して吸気管内圧力を測定する吸
気圧センサ23、排気マニホールド15に備えられて排
気中の残存酸素の存在を電圧信号として検出する酸素セ
ンサ24、上記ディストリビュータ1フ内に取り付けら
れてディストリビュータ17のカムシレーノドの1/2
4回転毎に、すなわちクランク角O0から30°の整数
倍毎に回転角信号を出力する回転速度センサを兼ねた回
転角センサ25、上記ディストリビュータ17のカムシ
ャフトの1回転毎に、すなわら図示しないクランク軸の
2回転毎に基準信号を1回出力する気筒判別センサ26
、中軸に連動し回転する磁石により車速に応じたオン/
土フ信号を出力する車速センサ27を各々備えている。
上記各センサにより検出された信号は電子制御装置(以
下単にECUとよぶ〉30に入力さ−れ、L:CU3O
は各信号に基づいて既述した燃料噴射弁9およびイグナ
イタ16を駆動して、内燃)実間1の制御を行なう。
次に、上記ECU3Oの構成を第53図に塁づいて説明
する1、トCU3Oは、上述した各[了ンリ−により検
出された各信号を制御プログラムに従って入力a3よび
演算すると共に、既述した各機器を制御llするための
連理を行なうCP LJ 30a、上記制御プログラム
および初期データが予め記憶されているROM30b、
ECU3Oに入力される各種信号や演算制御に必要なデ
ータが一時的に記憶されるRAM30G、内燃機関1の
キースイッチが運転者によりOFFされても以後の内燃
機関1の制御に必要な各種データを記憶保持可能なよう
にバッテリによってバックアップされたバッファラフR
AM30d等を中心に論理演算回路として構成され、]
モシンバス30を介して入出カポ−1へ3Of、入力ボ
ート30g、出力ポート30hに接続されて外部機器と
の入出力を行なう。
ECU3Oには、既述した吸気圧センナ23、水温セン
サ20、スロットルポジションセンサ22からの出力信
号のバッファ30i、30j、30mが設けられてあり
、上記各センサの出力信号をCPU30aに選択的に出
力するマルチプレクサ3On、およびアノログ信号をデ
〜イジタル信号に変換ヴるA ’D変換器30pも配設
されている。
これらの各信号は入出カポ−+−3Ofを介してCP 
U 30 a iコ人ノJされる。まfc、ECU3O
は、既述した酸素センサ24の出力信号のバッファ30
(1、該バラフン・30Qの出力電圧が所定電圧以上と
なった場合に信号を出力する]ンパレータ3Qr、既述
した気筒判別センサ26、回転角センサ25の出力信号
の波形を整形する波形整形回路30Sをイ1する。これ
らの各信号は、へカポ−1〜30gを介してCPU30
aに入力される。さらに、ECU3Oは、既述した燃料
噴射弁9およびイグナイタ16に駆動電流を通電する駆
動回路30t、30uを有し、CPU30aは出力ポー
ト30hを介して上記両駆動回路30t、30uに制御
信号を出力する。なお、ECU3OはCPU30aを始
めROM30b、RAM30c等への所定の間隔で制御
タイミングとなるタロツク信号を送るクロック回路30
Vも備えている。
次に、上記ECU3Oにより・実行される空燃比学習処
理を、第4図及び第5図に示すフローチャートに基づい
て説明する。
第4図は、ECU3Oか行なっているメインルーチンの
内、空燃比学習制御部分を示すフローチャートでおる。
内燃機関がアイドル状態ではアイドルモードから、本ル
ーチンが開始し、定常走行状態では定常走行モードから
本ルーチンが開始する。
アイドル状態とは、例えば、冷却水温THWが70”C
以上、スタータオフ、フェルカットなしでかつアイドル
スイッチLLオンの場合である。又、定常走行状態とは
、例えば、アイドルスイッチLLオフでかつ車速か所定
値以上の場合である。
まず、アイドルモードで入って来た場合、ステップ11
0が実行される。ここではアイドル状態での空燃比学習
に適当な条件か否かが判定される。
即ら、IJ関回転数NEが1100Orp未満で、中速
SPDが2.5km/h未満で、7’)’ ツ吸気管内
圧力か180mmHg以上の場合である。条件が成立し
ていればステップ120が実行され、変数iに「O」が
設定される。条件が成立1.ていない場合は、図示しな
い他の処理へ移る。
一方、定常走行モードで入って来た場合、ステップ13
0が実行される。ここでは定常走行状態での空燃比学習
に適当な条件か否かが判定される。
即ち、吸気管内圧力PMが180mml−(gを越え5
97mmHq未満の範囲にある場合である。条件が成立
していればステップ140が実行され、変数iにPMに
応じた整数が設定される。PMとiとの関係は次のよう
に設定される。
180mmHg<PM≦258mmHg→i −125
8mmHQ<PM≦336mmHQ→i =2336m
mHg <PM ≦ 4 1 4mmHCJ → i 
 =3414mmHQ<PM≦597mmHQ−+ i
 =4492mmHq<PM≦597mm)−1g−+
i =5上記両ステップ120.1401.:てiの値
が決定した後、冷却水温THWが70°Cを越え、学習
タイミングでおり、かつテストモード以外でおるか否か
が判定される。THW>70℃の条件は、暖機後の一定
条件下で学習するためのものである。
学習タイミングとは後述−づ−る空燃比補正係数FAF
の平均値FAFAVを算出した時点でおることを示す。
上記空燃比補正係数トAFは第6図に示す如く、ECU
3Oにて酸素センサ24の出力に応じてリッチ・リーン
信号を出力するコンパレータ30rの出力を積分するこ
とにより求められ、燃料噴射1をフィードバック補正す
る係数に該当する。この例ではリーン信号とリッチ信号
との切り替え時には更にスキップ値Sも用いられている
このリーン信号とリッチ信号との切り替え時のFAFの
ピーク値P1〜P4を平均したものが平均値FAFAV
でおる。即ち、P2の時点でおれば、FAFAV= (
P1+P2)/2、P3(7)時点であれば、FAFA
V−(P2+P3)/2で表わされる。
テストモードとは、内燃機関の制御状態をテストするた
めの特殊なモードにECU3Oが入っている状態を言う
本条件が満足されなければ、他の処理へ移り、満足され
れば、続いてステップ160にて上記FAFAVの値が
1.02を越え−Cいるか否かが判定される。越えてい
れば、ステップ170にて学習値KG (i )の値が
0.02だけ増加処理さ4′する。iは上記ステップ1
20又はステップ140にて決定された値であり、KG
(i)【1KG(0)〜KG(5)まで6種類あり、各
々、内燃機関の各状態における学習値を表わしている。
ステップ160に:TFAFAVが1.02以下である
と判定されると、次にステップ180にCFAFAVが
0.98未満か否かが判定される。
0.98未満であれば、次にステップ190にてKG 
(i >の値が0002だけ減少処理される。
ステップ180にてFAFAVが0,98以上と判定さ
れた場合、又はステップ170,190の処理が終了し
た後、ステップ200にてアイドルスイッチLLがオン
か否かが判定される。
LLがオン、即ちアイドル状態でおれば、次のステップ
210にて、下に示すなまし討綿(干み付き平均値計算
)処理がなされてアイドル吸入空気量QIDLが求まる
Q I D L= (3*Q I D L+Q) /4
ここでQは後述の第5図にて示す算出処理により求めら
れた実吸入空気量に相当する値である。
LLがオフ、即ち、定常走行状態であれば、ステップ2
20にてKG < r >の下限のガード処理が行なわ
れる。即ち、次式の条件が成立するか否かがチェックさ
れる。
KG (i )<1− (KGLG−0,03>上記K
 G L Gは、大気圧と第7図のような関係にある。
このKGLGはキャニスタ19から吸入空気中への燃料
蒸気の導入分に対応する数値を表わす。大気圧は、既に
始動時初期に、即ら、機関か回転する以前に、吸気圧セ
ンサ23により検出されていた値で必る。KGI Gは
大気圧が低い程、即ち、高地であるほど大きくなる。こ
のことにより判定値[1−(KGLCt−0,03>]
が小さくなり、キャニスタ19からの蒸気供給に適合さ
せて、下限ガード処理ができる。こうして下限値を下回
っていれば、ステップ230にてKG < i>に判定
値と同じ下限値が設定される。このことにより、KG 
(i >の過少値による再胎動時のエンジンストールの
防止が図られる。上記ステップ220にて下限値以上と
判定されれば、そのまま他の処理へ移る。
上記ステップ170とステップ190の処理により、第
8図に示すようにアイドル時及び各吸入空気圧力範囲に
おいて学習値が設定される。
次に内燃機関のクランク軸180度回転毎に割り込み処
理として実行されるルーチンについて説明する。
まずステップ310にて噴射り、イミングか否かが判定
される。噴射タイミングでなければ、スアーップ320
が実行され、吸入空気量Qが、次の式により算出される
Q=NE*TP*0.005 次にステップ330にてKG(1)〜KG(5>の平均
値KGMが算出される。次にステップ340にて空気量
依存項FGQか次の式によりQ出される。
FGQ−(KG (0)−KGM>*QIDL/Q次に
上記FGQをガードするため、ステップ350で判定さ
れる。FGQが−0,07〜0.05の範囲内であれば
、FGQの値はそのまま用いられ、F G Qか−0,
07以下であれば、ステップ360にてFGQに−0,
07の値が設定され、「GQが0.05以上であれば、
ステップ370にてFGQに0.05の値が設定される
次にステップ380にて吸入空気圧力と吸入空気量との
両者に基づいた学習値FLRNが次の式により算出され
る。
FLRN=KG+FGQ ただし、ここでKGは、検出された吸入空気の圧ツノP
Mに応じて、第8図に点線で示した如く、KG(り間を
補間して求めた値である。
次にステップ390にてFLRNをガードするため、F
LRNが−0,25〜0.15の範囲内か否かが判定さ
れ、範囲内であれば、FLRNの値はそのまま用いられ
、FLRNが−0,25以下でおれば、ステップ400
にてFLRNに−0゜25の値が設定され、FI RN
が0.15以上であれば、ステップ410にてFLRN
に0.15の値が設定される。
上記ステップ340の処理によって、第9図に示す如く
、吸入空気量の増加とは逆に減少覆る、即ち、吸入空気
の圧力PM及び回転速度NEの増加とは逆に減少1)て
ゆ<FGQの設定がなされる。
ステップ380では第8図で表わした吸入空気の圧力に
依存した学習値KGと、第9図で表わした吸入空気Φに
依存()た学習値FGQとの和により吸入空気に関する
学習値FLRNが求められる。
このようにF L RNが決定した後、次のυjり込み
処理により、ステップ310にて噴射タイミングである
と判定されると、ステップ4.20にて、塁本燃料噴射
吊(時間)TPを算出づ−る。TPは主に吸入空気の圧
力PMの値に依存するが、機関回転速度NEとのマツプ
により、決定される。次にステップ430にて実燃料噴
射量(時間)が、上記学習値FLRN、その他の補正値
によりTPが補正されて、算出される。ただし、アイド
ル時の場合は、FLRNの替りにKG(0)そのものを
用いで補正される。次にステップ440にて実際に燃料
噴射弁9の開閉弁動作のタイミングスケジュールが算出
され、所定時刻に所定時間開弁するよう時間がセットさ
れる。
本実施例の効果を確認するため、内燃機関を各種条件で
運転した結果、目標空燃比(A/F)からのずれを求め
、標準偏差を算出した。その結果を第10図(イ)、(
ロ)に示す。第10図(イ)は本実施例による空燃比学
習制御に従った場合のずれ量とその頻度との関係を表わ
し、(ロ)は吸入空気呈依存項F G Qを考慮しない
第8図に示す吸入空気圧依存項KG < : >のみを
学習項とした従来の場合のずれ吊とその頻度との関係を
示す。
図示されたごとく、本実施例の空燃比学習制御装置によ
れば、ずれ量は極めて少なく、ef、準偏差は、従来例
が、1.24535であったものが、0.673555
と極めて小さく、高精度で空燃比の制御が胎動的後から
可能となる。
本実施例では吸気圧センサ23が圧力検出部M2に該当
し、酸素センサ24が酸素検出部M3に該当し、その他
、水温センサ201回転角センナ25、スロットルポジ
ションセンサ22及び車速センサ27が運転状態検出手
段M4に含まれる。
・燃料量算出手段M5、学習手段M6、補正手段M7、
基本値締出手段M8及び吸入空気量依存項学習手段M9
はECtJ30内の演算処理にて実現される。
[発明の効果〕 本発明の内燃機関の空燃比学習制御装置は、通常の学習
値の他に、吸入空気Φに依存する吸入空気量依存学習値
にても、燃料量を補正するため、始動直後から高精度な
制御が可能になるとともに、経時により誤差が増大して
も、学習値により1分に吸収が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図121本発明の基本的構成を例示するブL】ツク
図、第2図は本発明の一実施例の構成図、第53図はそ
の電子副葬装着の1「Iツク図、第1−1図1.1その
処理のメインルーチンの7[−1−チャ−ト、第5図は
1800υjり込みのフローチャ〜1へ、第6図は空燃
比補正係数FAFの平均([FAFAVを説明するため
のタイミングチャート、第7図は大気圧とKGLGとの
関係を示すグラフ、第8図は吸入空気の圧力依存項KG
 (i )の設定状態を示す三次元グラフ、第9図は吸
入空気遣依存項FGQの設定状態を示す三次元グラフ、
第10図(イ)は本実施例による空燃比のずれ市の実験
データをMl、1・・・内燃機関 M2・・・圧力検出部 M3・・・酸素検出部 M4・・・運転状態検出手段 M5・・・燃料量算出手段 M6・・・学習手段 M7・・・補正手段 M8・・・基本値算出手段 M9・・・吸入空気損依存項学門手段 9・・・燃料噴射弁 19・・・キャニスタ 20・・・水温センサ 23・・・吸気圧センサ 24・・・酸素センサ 25・・・回転角センサ 27・・・車速センサ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内燃機関の燃焼室へ吸入される吸入空気の圧力検出
    部と上記燃焼室からの排ガスの酸素検出部とを少なくと
    も有する運転状態検出手段と、上記吸入空気の圧力検出
    部により検出された圧力データと目標空燃比とに基づい
    て内燃機関へ供給すべき燃料量を決定する燃料量算出手
    段と、上記排ガスの酸素検出部により検出された空燃比
    データと上記目標空燃比との差から供給すべき燃料量の
    補正値を求めるとともに該補正値を学習値として記憶す
    る学習手段と、 該学習値を用いて供給すべき燃料量を補正する補正手段
    と、 を備えた内燃機関の空燃比学習制御装置において、更に
    、上記運転状態検出手段により検出された所定運転領域
    において学習された補正値と他の運転領域において学習
    された補正値との差に基づき、上記供給すべき燃料量の
    吸入空気量依存補正基本値を算出する基本値算出手段と
    、 上記吸入空気量依存補正基本値を上記他の運転領域にお
    ける吸入空気量の増加に応じて減少させ、減少に応じて
    増加させて吸入空気量依存補正値を吸入空気量依存学習
    値として算出する吸入空気量依存項学習手段と、 を備え、 上記補正手段が前記学習値とともに上記吸入空気量依存
    学習値にても供給すべき燃料量を補正するよう構成され
    ていることを特徴とする内燃機関の空燃比学習制御装置
    。 2 上記所定運転領域が、アイドル運転領域である特許
    請求の範囲第1項記載の内燃機関の空燃比学習制御装置
    。 3 吸入空気量依存項学習手段が、アイドル運転領域に
    おける吸入空気量と他の運転領域における吸入空気量と
    の比と、吸入空気量依存補正基本値との積により、吸入
    空気量依存補正値を算出する特許請求の範囲第2項記載
    の内燃機関の空燃比学習制御装置。 4 他の運転領域が、吸入空気圧に基づいて区分された
    複数の運転領域からなる特許請求の範囲第1項乃至第3
    項記載の内燃機関の空燃比学習制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01106941A (ja) * 1987-10-20 1989-04-24 Japan Electron Control Syst Co Ltd 内燃機関の学習制御装置
JPH01106943A (ja) * 1987-10-20 1989-04-24 Japan Electron Control Syst Co Ltd 内燃機関の学習制御装置

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JPH01106943A (ja) * 1987-10-20 1989-04-24 Japan Electron Control Syst Co Ltd 内燃機関の学習制御装置

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