JPH01277645A - エンジンの燃料供給装置 - Google Patents

エンジンの燃料供給装置

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JPH01277645A
JPH01277645A JP10614388A JP10614388A JPH01277645A JP H01277645 A JPH01277645 A JP H01277645A JP 10614388 A JP10614388 A JP 10614388A JP 10614388 A JP10614388 A JP 10614388A JP H01277645 A JPH01277645 A JP H01277645A
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JP
Japan
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engine
amount
intake air
region
sensor
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Pending
Application number
JP10614388A
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English (en)
Inventor
Setsuhiro Shimomura
下村 節宏
Yukinobu Nishimura
西村 幸信
Hideo Shiraishi
白石 英夫
Yoshinobu Kido
城戸 美伸
Toshihiro Handa
半田 利宏
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Mazda Motor Corp
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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) 本発明は熱線式吸気量センサを備えたエンジンの燃料供
給装置に関し、より詳しくは、上記熱線式吸気量センサ
の出力特性の経年変化に対する補償の改良に関するもの
である。
(従来の技術) 加熱抵抗体を含むブリッジの熱平衡状態から流量を検出
する方式の所謂熱線式吸気量センサが従来から用いられ
ている。第5A図は従来の熱線式吸気量センサの縦断面
であり、第5B図はその正面図である。この第5A図、
第5B図の両図において、流体の主通路となる円筒状ハ
ウジング100の略中央部に計測用管路102が設けら
れ、ハウジング100の内壁面に取付用ネジ108にて
固定されている。計測用管路102の内面に複数の熱線
支持体103が設けられ、この熱線支持体103を介し
て、熱線RHが空気の流れに直交する平面内に張装され
ている。
また、空気温センサRcが計測用管路102中に配設さ
れている。熱線Roおよび空気温センサRcの各々の接
続用リード104H,104cは円筒状ハウジング10
0および計測用管路102に設けられた図示しない貫通
穴を介して円筒状ハウジング100の外周に設けられた
制御回路設置部105に通じ、制御回路106に接続さ
れている。第6図は熱線Roおよび空気温センサReを
含むブリッジ回路と、このブリッジ回路が熱平衡を保つ
ように温度制御を行なう制御回路106を示す図であり
、抵抗R1、R2、熱線R)Iおよび空気温センサRe
とにより、ブリッジ回路が構成され、差動増幅器201
の両人力はブリッジ回路の接続点す、fに接続され、差
動増幅器201の出力はトランジスタ202のベースに
接続され、トランジスタ202のエミッタはブリッジ回
路の一端aに接続され、トランジスタ202のコレクタ
は直流電源203の正極に接続されている。
以上のように構成された流量センサの動作は公知である
ので、詳細な説明は省略するが、接続点す、fの電圧が
等しくなったとき、この回路は平衡状態に達し、このと
き熱線R,4には流量に対応した電流INが流れ、b点
の電圧v0はIo ・R2で表わされ、この電圧v0が
電流信号として用いられる。
従来の熱線式流量センサは以上のように構成されている
ので、流れ上流側に配設された図示しないエアクリーナ
によって除去されなかったダストが熱線RHに多量に付
着すると、検出特性がずれてしまうといった問題点があ
った。
このような問題の対策として、例えば、特開昭62−1
90419号のように、熱線に大きな電流を流して高熱
化して、付着したダストを焼き切り、センサの検出特性
を回復するようにしたものが知られている。
また、付着したダストの影響を補償するために、低吸気
量領域で空燃比フィードバック制御の制御結果を学習し
て、この学習値を、熱線式吸気量センサの出力値若しく
は燃料噴射量に反映させるという技術も知られている。
尚、低吸気量領域で学習を行なうのは、この領域ではエ
ンジンが比較的安定して運転されるから、より高い精度
の学習値が得られるからである。
(発明が解決しようとする課題) ところが、熱線に電流を供給してダストを焼き切るとい
う技術は砂塵などの無機系ダストに対しては有効ではな
く、場合によっては、焼かれたダストが熱線に溶着して
しまうこともある。
本願の発明者達は、かかるダスト或いは溶着物が熱線に
付着すると、それらが断熱材としての働きを示す場合と
、電流流路としての働きを示す場合とがあり、このため
にセンサ特性が劣化することを見出した。第7A図に、
実際の吸気量と熱線式吸気量センサの出力値との関係を
、劣化前と劣化後の特性を示した。この第7A図による
と、低吸気量領域で1.吸入空気量が高目に検出される
のは、ダスト若しくは溶着物により熱線を流れる電流が
リークするためであり、高吸気量領域で吸入空気量が高
目に検出されるのは、電流リークによる影響はあるもの
の、かえってダストあるいは溶着物による断熱材として
の影響が大となるからである。従って、かかる熱線式吸
気量センサによって検出した吸入空気量に基づいて燃料
噴射型制御を行なうと、第7B図のような排気ガスの空
燃比特性を示す。同図において、劣化していないセンサ
による空燃比制御の結果を破線で、劣化したセンサをそ
のまま使って空燃比制御した結果を実線で示す。即ち、
劣化したセンサをそのまま使って空燃比制御すると、低
吸気量領域で空燃比はリッチ気味になり、高吸気量領域
ではリーン気味になる。
また、上述の付着したダストの影響を補償するために、
低吸気量領域で空燃比フィードバック制御の制御結果を
学習して、この学習値を、熱線式吸気量センサの出力値
若しくは燃料噴射量に反映させるという技術によっても
、次のような問題が発生する。即ち、時間の経過と共に
センサの劣化が進んでくると、低吸気量領域では、第7
B図の実線で示すように、フィードバック制御による空
燃比結果はリッチ側になるから、その学習補正量は、第
7C図に示すように、空燃比をよりリーン側にしようと
いうような特性を示す。従って、このまま学習補正を行
なうと、第7B図の一点鎖線のグラフで示すように、空
燃比は全体的にリーン側に移行してしまい、そのために
、エンジンの運転性、特に高吸気量領域での運転性が悪
化してしまう。高吸気量領域での学習値を得ようにも、
精度が悪くて使うことはできない。
そこで、本発明は上述従来例の欠点を除去するために提
案されたものでその目的は、広い運転領域にわたって、
吸入空気量に応じた正確な燃料供給が可能なエンジンの
燃料供給装置を提案するものである。
(課題を解決するための手段及び作用)上記課題を達成
するための本発明の構成は、第1図に示すように、吸気
通路に設けられた熱線式吸気センサと、上記センサの出
力値に基づいて、エンジンに供給される燃料噴射量の基
本値を演算する基本値演算手段と、エンジンの実の運転
状態を検出する検出手段と、検出されたエンジンの実の
運転状態と目標運転状態との偏差を演算する偏差演算手
段と、この偏差に基づいて上記基本燃料噴射量を補正し
、実の運転状態が目標運転状態に向かうようにフィード
バック制御するフィードバック制御手段と、所定の運転
領域において、前記エンジンの実の運転状態と目標運転
状態との偏差を学習して学習値を得る学習手段と、この
学習値を、前記フィードバック制御手段により補正され
た燃料噴射量に対して、高吸気量領域と低吸気量領域と
で、逆方向に反映させる反映手段と、この反映手段によ
り学習値を反映された燃料噴射量値に基づいてエンジン
に供給される燃料量を調量する調量手段とを備えたこと
を特徴とする。
熱線式吸気量センサの劣化は偏差演算手段によって演算
された偏差に反映され、その偏差を学習手段が学習すれ
ば、センサの劣化特性が得られる。この学習値は、特定
の運転領域で得られたものであっても、劣化特性は前述
したように、低吸気量領域と高吸気量領域とでは、逆特
性になるから、反映手段が、この特定の運転領域で得ら
れた学習値を、低吸気量領域と高吸気量領域とで逆方向
に燃料噴射量に反映させることにより、広い運転領域に
わたって、吸入空気量に応じた正確な燃料噴射量が行な
われる。
(実施例) 以下添付図面を参照して、本発明を直列4気筒の燃料噴
射式エンジンに適用した場合の実施例を説明する。
第2A図はこのエンジンの全体図である。また、第2B
図は、第2A図のエンジンの特にスロットルセンサ周辺
を示したものである0両図中、1はエアクリーナ、2は
熱線式吸気量センサである。この熱線式吸気量センサ2
は、第5A図〜第6図に示した形式のものを用いる。従
って、低吸気量領域では、見掛けの吸入空気量は高目に
測定され、高吸入空気量では低目に計測されるという傾
向は依然としてもっている。11はエンジン本体で、2
0はエンジンの制御をつかさどるエンジンコントロール
ユニット(ECU)である。
熱線式吸気量センサ2により、吸気量Q、が計測され、
吸気温度T、が温度センサ4により計測される。3はス
ロットル弁であり、その開度は開度センサ7によってモ
ニタされる。また、アイドル時は、スロットル弁3は全
閉状態であり、その全閉状態により、センサ7内の不図
示のスイッチにより信号I DLEが生成される。スロ
ットル弁3の上流と下流とは、バイパス通路5(第2B
図)によりバイパスされている。そして、通路5を通る
空気量は、ECU20からの信号ISCにより、デユー
ティ−ソレノイドバルブ6の開口率によって制御される
。アイドル時は、このバイパス通路を通る空気量を、目
標アイドル回転数と実エンジン回転数との偏差に基づい
たフィードバック制御により決定した信号ISOのデユ
ーティ−比により制御する。そして、アイドル時は、こ
のISOに応じた吸入空気量Q1が熱線式吸気量センサ
2により測定される。一方、非アイドル時は、不図示の
アクセルペダルの踏込み量に応じた開度だけ、スロット
ルバルブ3が開き、この開度に応じた吸入空気量Q、が
熱線式吸気量センサ2により測定される。
8はサージタンクであり、9は燃料を噴射するインジェ
クタである。燃料噴射量は、ECU20において、吸入
空気量Q、、エンジン回転数N等に基づいて演算された
燃料噴射量を規定するパルス信号(て1〜で4)によっ
て制御される。11はエンジン本体であり、15はピス
トン、16はシリンダである。10は、シリンダ16内
を流れる冷却水温度Twを計測する温度センサである。
13は空燃比センサであり、その出力Eは排気ガス浄化
のための空燃比フィードバック制御に使われる。21は
点火コイル、22はディストリビュータであり、このデ
ィストリビュータ内に不図示の回転数センサと気筒識別
センサとが設けられ、それらセンサからの信号はエンジ
ン回転数Ng、気筒信号G+、Gzであり、12は点火
プラグである。また、17はクランクシャフト、19は
スタータモータである。
この実施例のエンジンにおける空燃比制御は次のように
して行なわれる。即ち、エンジン11の燃焼室へ供給さ
れる混合気の空燃比は、エンジン回転数Nと熱線式吸気
量センサ2からの出力信号Q、とに基づいて演算された
基本燃料噴射量(て。)に対して、 ■:空燃比センサ13の出力信号Eに基づいて行なわれ
るネガティブフィードバック制御による補正(補正係数
CPa)と、 ■:熱線式吸気量センサ2の劣化を学習して得た補正(
補正係数CL、CM)とを加味して決定される。尚、こ
の補正係数CL、Cnは、エンジンがアイドル状態にあ
るときに学習される。
第3A図は、アイドル時のエンジン回転数制御のための
プログラムである。アイドル回転数は、前述したように
、デユーティ−ソレノイドバルブ6の開口率によって調
整されるバイパス空気量によって左右されるが、この開
口率はECU20からの信号■SCによって制御される
。一般に、信号工SCは、 l5C=A・ (G B + G w + G A +
 G L+Go+Gra) によって演算される。ここで、Aは所定の定数であり、
Gaはベース空気量補正係数、GWは始動時水温補正係
数、GAは吸気温度補正係数、Gしはパワステ、エアコ
ンなどの負荷に伴なう補正係数、Goは所謂ダッシュポ
ット補正係数、Goはエンジンの目標回転数N0に実エ
ンジン回転数Ngを収束させるための補正係数である。
第3A図のステップS2では、現在の実エンジン回転数
NE、エンジン水温Twを読取る。ステップS4では、
このエンジン水温T、に応じた特性を有する補正係数G
wをマツプから読取る。ステップ$6では、フィードバ
ック制御ゾーンにあるかを判断する。この制御ゾーンは
、エンジン水温TW等から判断する。フィードバック制
御ゾーンにないときは、ステップS12でフィードバッ
ク補正係数ateを“0”にする。フィードバック制御
ゾーンにあるときは、ステップS8で、回転数偏差、 NE  N。
を演算し、ステップSIOで、この偏差に基づいて所定
のマツプからGr8を求める。即ち、所謂回転数偏差に
従った比例制御を行なうわけである。
ステップS12では、最終ISC量を演算して、ステッ
プS16でバルブ6から出力する。かくして、アイドル
時のエンジン回転数及び、それに応じたエンジン回転数
が決定される。
次に、第3B図により、この実施例に適用された混合気
の空燃比制御について説明する。ステップS20で、現
在の実エンジン回転数NE、エンジン水温T、を読取る
。ステップS22では、読み込まれたエンジン回転数N
及び吸入空気ff1Q。
に基づいて基本燃料噴射量τ0を演算する。
ここで、Kは所定の定数である。そして、ステップS2
4では、空燃比センサ13の出力Eを読取る。また、ス
テップS26では、水温T、や、その他の運転状態を示
す、情報を読取る。この情報とは、他の必要な補正のパ
ラメータである。ステップS28では、水温T、やその
他の運転情報から補正係数Coを演算する。ステップS
30では、現在の運転領域が学習領域にあるか4を調べ
る。この学習領域とは、 IDLE*(NE≦N、) *(TW≧To )* (CL=O) であり、ここで、N!とは低回転数であり、Toは暖気
温度であり、CL=Oはクラッチ断を示し、又、*は論
理積を示す、この学習領域では、エンジンの運転状態が
比較的安定しているから学習には好都合であるからであ
る。また、後述のフィードバック制御実行領域(F/B
域)と、この学習領域との関連を説明すると、学習領域
では常にフィードバック制御が行なわれているのであり
、即ち、フィードバック制御領域は学習領域を含み、か
つ広い。
学習領域にある場合を説明する。ステップS32では、
ステップS24で読み込んだ空燃比センサ13の出力E
と所定のスライスレベルEoとを比較することにより、
現在がリッチ状態にあるか、リーン状態にあるかを調べ
る。
リッチ状態にあれば、ステップS34に進み、低吸気量
領域における学習値CLと、高吸気量領域における学習
値CHとを演算する。即ち、CL=CL−01 CH=CH+α2 である。ここで、上記α1.α2は正の微小量の定数で
あり、また、CL、CMはバッテリーバックアップされ
たRAM (不図示)に格納された学習値である。従っ
て、エンジンを停止させても、その値は消滅しない。尚
、この学習値は工場出荷時はO”に設定されている。即
ち、この学習値は、出荷後の長期のエンジンの運転状態
の傾向を学習し記憶している。ステップS38では、最
終燃料噴射量で(二で、〜て4)を演算する。即ち、 て=τ。(1+CL +CO+CFB)である。ここで
、CFBは、空燃比フィードバック制御補正係数であり
、後述するように、本実施例では、フィードバック制御
の補正係数Craは積分制御(所謂、■制御)により演
算される。そして、ステップS54で、インジェクタ9
から燃料噴射される。
反対に、ステップS32で、センサ出力Eが閾値E0未
満であり、そのため排気ガス空燃比がリーンと判断され
た場合は、ステップS36に進み、ここでCL、CMを
、 CL=CL+α。
CH=CH−α2 と演算する。ここで、このリーン状態と前述のリッチ状
態とでは、α8.α2の加算と減算が逆になっているこ
とに留意すべきである。
次に、ステップS30で学習領域にないと判断された場
合を説明する。ステップS40では、フィードバック制
御実行領域にあるかを判断する。
フィードバック制御実行領域にあれば、ステップ342
以下に進み、ステップS42〜ステツプ846で、補正
係数craの空燃比センサ13の出力Eに応じた負帰還
制御を行なう。即ち、空燃比センサ出力によりリッチと
判断されれば、ステップS46で、 CFII”CFII−β を演算し、リーンと判断されれば、ステップS44で、 CFII”CFB+β を演算する。ここでβは工制御のための定数であり、前
述のα1等との間には次の関係がある。
O〈α2くα、(β 次に、ステップS40で、フィードバック制御領域でも
ないと判断された場合を説明する。このときは、ステッ
プS48でフィードバック制御補正係数Craを“0”
にする、そして、ステップS50で、熱線式吸気量セン
サ3による吸入空気量Q、と所定の閾値Q0とを比較す
る。もし、低吸入空気量(Q、≦Q、)であれば、ステ
ップ838に進んで、燃料噴射量を τ=τo  (1+CL +CFB+CO)とする、尚
、今は、フィードバック制御領域外であるから、Cr+
s=Oである。また、ステップS50で、高吸気量領域
(Q、>Qa)と判断されれば、ステップS52で、燃
料噴射量を、Z:=1:O(1+CH+Cra+Co 
)とする。
ここで、本実施例の空燃比フィードバック制御について
説明する。学習領域でエンジンが運転されている限りは
、ステップ332以下により、リッチ/リーン回数に応
じて、Ct、は増減する。即ち、学習領域では、空燃比
センサ13の出力がリッチ状態(リーン状態)を検出す
れば、熱線式吸気量センサ3により検出されたQ、と、
エンジン回転数N、とに基づいて演算された基本燃料噴
射量で。(前記式)に対して、排気ガス空燃比をリーン
方向(リッチ方向)にもっていこうとするための、補正
係数CLによるフィードバック制御が働く。何故なら、
排気ガスがリーン状態であればCLは増加方向に、リッ
チ状態であればCLは減少方向に向くからである。つま
り、学習補正係数CLは空燃比フィードバック制御係数
の意味ももっている。自動車は学習領域のみで運転され
ることはないから、通常のフィードパ・ジク制御領域に
入れば、ステップS42〜ステツプS46で通常のフィ
ードバック制御補正係数CFBが計算されていく、即ち
、学習領域では、 て=τ。(1+CL+C□+C,) であり、α、(βであるから、CLは、上述したように
、フィードバック制御補正係数であると共に、熱線式吸
気量センサの劣化の度合を反映している量と言える。
次に、CMの意味するところを説明する。ステップS3
2〜ステツプS36で、空燃比センサ出力Eと一定の閾
値E0との比較によりリッチ状態とリーン状態を判断し
て、空燃比のフィードバック制御を行なうと、リッチ状
態とリーン状態を交互に繰り返す。リッチ状態では、 CH=CM+α。
とし、リーン状態では、 0M=CH−α2 と計算される。そして、熱線式吸気量センサが劣化して
いれば、第7図等により、出力はよりリッチ側に出るか
ら、係数C□は劣化状態に応じて段々大きな値となる。
そこで、このCMを、ステップS52で、高吸入空気量
領域で燃料噴射量てに適用すれば、 て=てo  (1+CH+GO) であり、高吸入空気量領域(Q−>Qo )での熱線式
吸気量センサによる吸入空気量測定誤差が補償される。
即ち、劣化の程度により、より大きな値を有する学習値
Coを高吸気量領域に補正係数として用いると、第4A
図に示すように、吸入空気量の測定誤差分が補正されて
、第4B図に示したように、より正確な燃料供給が可能
となる。
尚、上記実施例では、学習領゛域を低吸入空気量領域と
したが、学習領域は、運転状態が安定している空燃比フ
ィードバック制御領域であるならば、高吸入空気量領域
に設定してもよい。
また、この発明は、上述した実施例及び変形例の構成に
限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形可能であることは言うまでもない。
(発明の効果) 以上詳述したように、この発明に係わるエンジンの燃料
供給装置によると、吸気通路に設けられた熱線式吸気セ
ンサと、上記センサの出力値に基づいて、エンジンに供
給される燃料噴射量の基本値を演算する基本値演算手段
と、エンジンの実の運転状態を検出する検出手段と、検
出されたエンジンの実の運転状態と目標運転状態との偏
差を演算する偏差演算手段と、この偏差に基づいて上記
基本燃料噴射量を補正し、実の運転状態が目標運転状態
に向かうようにフィードバック制御するフィードバック
制御手段と、所定の運転領域において、前記エンジンの
実の運転状態と目標運転状態との偏差を学習して学習値
を得る学習手段と、この学習値を、前記フィードバック
制御手段により補正された燃料噴射量に対して、高吸気
量領域と低吸気量領域とで、逆方向に反映させる反映手
段と、この反映手段により学習値を反映された燃料噴射
量値に基づいてエンジンに供給される燃料量を調量する
調量手段とを備えたことを特徴とする。
゛熱線式吸気量センサの劣化は偏差演算手段によって演
算された偏差に反映され、その偏差を学習手段が学習す
れば、センサの劣化特性が得られる。この学習値は、特
定の運転領域で得られたものであっても、劣化特性は前
述したように、低吸気量領域と高吸気量領域とでは、逆
特性になるから、反映手段が、この特定の運転領域で得
られた学習値を、低吸気量領域と高吸気量領域とで逆方
向に燃料噴射量に反映させることにより、広い運転領域
にわたって、吸入空気量に応じた正確な燃料噴射量が行
なわれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示す図、 第2A図、第2B図は本発明を適用した実施例に係るエ
ンジンシステムの図、 第3A図、第3B図は本実施例の動作の制御を行なうプ
ログラムのフローチャート、 第4A図は、実施例の制御によりQ、が見掛は上補償さ
れる様子を表わした図、 第4B図は本実施例により空燃比が改良された様子を示
す図、 第5A図、第5B図は従来例及び本実施例に用いられる
熱線式吸気量センサの、夫々断面図、正面図、 第6図は従来例及び本実施例に用いられる熱線式吸気量
センサの計測回路の図、 第7A図〜第7C図は従来例の問題点を説明する図であ
る。 図中、 1・・・エアクリーナ、2・・・熱線式吸気量センサ、
3・・・スロットルバルブ、4・・・吸気温センサ、5
・・・バイパス通路、6・・−ISCソレノイドバルブ
、7・・・スロットル開度センサ、8・・・サージタン
ク、9・・・インジェクタ、10・・・水温センサ、1
1・・・エンジン本体、13・・・空燃比センサ、14
・・・イグナイタ、15・・・ピストン、16・・・シ
リンダ、17・・・クランクシャフト、18・・・点火
コイル、19・・・スタータモータ、2o・・・エンジ
ンコントロールユニット(ECU)、21・・・点火コ
イル、22・・・ディストリビュータ、23・・・点火
プラグである。 第3A図 第7A図 ソ討↑ 第7B図 竿白壇■ 時間 第7C図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸気通路に設けられた熱線式吸気センサと、 上記センサの出力値に基づいて、エンジンに供給される
    燃料噴射量の基本値を演算する基本値演算手段と、 エンジンの実の運転状態を検出する検出手段と、 検出されたエンジンの実の運転状態と目標運転状態との
    偏差を演算する偏差演算手段と、 この偏差に基づいて上記基本燃料噴射量を補正し、実の
    運転状態が目標運転状態に向かうようにフィードバック
    制御するフィードバック制御手段と、 所定の運転領域において、前記エンジンの実の運転状態
    と目標運転状態との偏差を学習して学習値を得る学習手
    段と、 この学習値を、前記フィードバック制御手段により補正
    された燃料噴射量に対して、高吸気量領域と低吸気量領
    域とで、逆方向に反映させる反映手段と、 この反映手段により学習値を反映された燃料噴射量値に
    基づいてエンジンに供給される燃料量を調量する調量手
    段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃料供給装置
JP10614388A 1988-04-28 1988-04-28 エンジンの燃料供給装置 Pending JPH01277645A (ja)

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