JPS6060230A - 内燃機関の空燃比学習制御方法 - Google Patents

内燃機関の空燃比学習制御方法

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JPS6060230A
JPS6060230A JP16789583A JP16789583A JPS6060230A JP S6060230 A JPS6060230 A JP S6060230A JP 16789583 A JP16789583 A JP 16789583A JP 16789583 A JP16789583 A JP 16789583A JP S6060230 A JPS6060230 A JP S6060230A
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JP
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air
fuel ratio
engine
learning
intake
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Shinichi Abe
阿部 眞一
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2441Methods of calibrating or learning characterised by the learning conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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方法に係り、特に機
関負荷および機関回転数によって定寸る基本燃料噴射時
間を排ガス中の残留酸素濃度全検出する02センサの出
力信号に基づいて得られる空燃比フィードバック補正係
数を用いて補正して混合気の空燃比が目標空燃比になる
ようにフイードバック制御すると共に、空燃比フィード
バック補正係数の平均値が所定値に近づくよう学習する
内燃機関の空燃比学習制御方法に関する。
〔従来技術〕
従来より、排ガス中の一酸化炭素、炭化水素および窒素
酸化物を同時に浄化するために三元触媒が用いられてお
シ、この三元触媒の浄化率を良好にするため02センサ
にょジ排ガス中の残留酸素濃度を検出して空燃比を推定
し、空燃比を理論空燃比近傍に制御するフィードバック
制御が行なわれている。このフィードバック制御を行な
うにあたっては、機関負荷(吸気管圧力PMまたは機関
1回転当りの吸入空気量Q/NE) と機関回転数とに
よって定まる基本燃料噴射時間TPに、o2センサから
出力されがり信号処理された空燃比信号に基づいて燃料
噴射時間を比例積分動作させるための第1図に示す空燃
比フィードバック補正係数FAFを乗算して燃料噴射時
間TAUをめ、この燃料噴射時間TAUに相当する時間
燃料噴射弁を開弁することにより空燃比を理論空燃比近
傍に制御している。しかし、環境変化や経時変化等によ
り、タベットクライアンスの変化によるパルプタイミン
グの変化、圧力センサやエアフローメータの特性変化、
燃料噴射弁の特性変化が生じ、燃料噴射Jim:にエン
ジンの要求燃料噴射量に制御できなくなって空燃比を理
論空燃比近傍に制御できないことがある。このため、空
燃比学習制御を行ない、空燃比が常に理論空燃比近傍に
なるように制御することが行なわれている。−この学習
制御は、次式に示すように所定乗件で学習される学習値
TAUG、KG’に用いて空燃比フィードバック桶正係
数の平均値FAFAVが所定値になるように制御するも
のである。
T AU= (TP+TAUG)・KG・p AF −
F (t) ・・・・・・(1)ただし、TAUG f
’i吸気吸気絞シアイドル位置での学習値、KGは吸気
絞り弁がアイドル位置にないときでの学習値、F(t)
は暖機増側係数や始動力が200〜30 (JnmHp
 17)(!:きKG、、3oo〜40 otnH7ノ
ドきK G 2.400〜500MtlH51のときK
G、が採用される。
これらの学習値T A U G 、 K G (KG+
 、 KG7、KG3)は、空燃比フィードバック制御
中でがっ機関冷却水温が所定値(例えば、s o ℃)
を越えるとき補正係数FAFがスキップする毎に次の方
法によって学習される。まず、空燃比フィードバック補
正係数FAFがスギツブする毎に補正係数FAFの最大
最小値の相加平均値FAFAV、すなわち、 Δ十B B+CC+D )f’AFAV=−1□、□、・・・・・・(2)2 
2 2 をめ、平均値FAFAV O値が所定範囲(例えば、±
2%)外の値になったとき学習によって学習値TAUG
、KG i所定値増減する。すなわち、平均値FAFA
Vが1.02′t−越えたときに学習値TAUG、KG
を所定値増加させ、平均値FAFAVが0.98未満に
なったときに学習値TAUG、KO全所定値減iグさン
る。
そして、上記のように学習された学習値T AUG、K
Gld、e気絞り弁の開閉状態および吸、気管圧力(ま
たは機関1回転当りの吸入空気量)の大きさに応じて上
記(1)式に適用され、燃料噴射時間TAUがめられる
。この結果、平均値FAFAVが1.02を越えるとき
には学習値が大きくされて空燃比がリッチ側に制御され
、平均値FAFAVが0.98未満のときには学習値が
小さくされて空燃比がリーン側に制御され、平均値FA
FAVが1すなわち理論空燃比に近づくよう学習制御さ
れる。
しかし、かかる空燃比学習制御方法では、学習領域を機
関負荷に応じて3領域に分け、3つの学習値を用いてい
るためにマイクロコンビュ〜りで制御する場合メモリの
ビット数が多く々ると共にプログラムのワード数が多く
なるという問題がある。1し高地走行時では大気圧が低
下して吸入空気量が減少するため空燃比がリッチとなり
、平均値FAFAVが小さくなることから学習値が小さ
くなるように学習される。このため、高地走行から平地
走行に移動した初期の段階すなわち高地走行時の学習値
が平地走行時の学習@に変更されるまで、高地走行時の
学習値にょシ空燃比がり一ンに制御され、ドライバビリ
ティが悪化する、という問題が発生する。同様に、機関
冷却水温が所定値以下の暖機中およびX加速時において
も空燃比がリッチに制御されているため、学習が実行さ
れると学習値によって空燃比がリーンに制御され、完全
暖後およびf加速後の初期にドライバビリティが悪化す
る。更に、吸気温センサをインテークマニホールドに取
付ける場合には、センサ出力がインテークマニホールド
温に左右され、極低温時から始動したときに冷却水温は
第2図の線Aのように上昇するがセンサで検出された吸
気温は線Bのように上昇する。このような状態では吸気
温補正によシ空燃比がリッチに制御される。一方、吸気
温センサは通常サーミスタを使用しているため高温にな
ると抵抗値が小さくなり、吸気温補正よりリッチ側に空
燃比が制御される。従って、吸気温センサ出力が極低温
および高温を示すときに学習が実行されると学習値が異
常に々る。
また本発明者が平均値FAFAVの1からのずれを測定
したところ、全運転領域で、割合においてずれが略同−
であるという知見?!−得た。
〔発明の目的〕
本発明は上′記問題点を解消すると共に上記知見に基づ
いて成されたもので、学習領域を少なくすると共に特殊
な環境条件−ト等の学習全禁止した空燃比学習制御方法
を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
上記目的を達成するために第1の発明は、機I9.1狛
荷および機関回転数によって定まる基本燃料噴射時間全
排ガス中の残留酸素濃度を検出する02センサの出力信
号に基づいて得られる空燃比フィードバック補正係数を
用いて補正して混合気の空燃比が目梗空燻比になるよう
にフィードバックili制御すると共に、前記空燃比フ
ィードバック補正係数の平均値が所定値に近づくよう学
習する内燃観閲の空燃比学習制御方法において、吸気絞
り弁がアイドル位置に彦くかつ機関負荷が所定範囲内の
領域で、フィードバック制御中かつ大気圧が1気圧より
低い所定気圧以上の条件が成立したとき学習することを
特徴とする。また、第2の発明は、上記の条件に、機関
冷却水温が所定温以上、吸気温が所定範囲内の温度およ
び車速の変化率の変化率が所定値以下の条件を加えたこ
と全特徴とする。
第1および第2の発明によれば、吸気絞り弁がアイドル
位置になくかつ機関負荷が所定範囲内のときに、上記各
条件が成立すると学習VCより学習値が変更される。
〔発明の効果〕
従って、上記の発明によればメモリのビット数やプログ
ラムのワード数を少なくできると共に、学習値県営によ
るドライバビリティおよび燃費の悪化を防止することが
できる、という効果がイυられる。
〔実施例〕
以下図面に基づいて本発明の実施例全詳細に説明する。
第3図は本発明を適用した電子撚料噴射full ii
l装ffjを含む自動車用内燃機関(エンジン)の構成
例を示す。エアフィルタ1は、インレットパイプ3を介
してスロットルボディ5と接続されている。
スロットルボディ5には、その上流側に燃料噴射弁7が
設けられ、燃料噴射弁7の下流にはアクセルペダル(不
図示)と連動して吸入空気量を調節する吸気絞り弁9が
設けられ、吸気絞り弁9の下流には、その部位の絶対圧
力′?f、l1111定する吸気′lV絶対圧力センサ
11が設けられている。更に、吸気絞シ弁9の開度位置
を測定する弁開度位置センサ2と、吸気絞り弁9がアイ
ドル位置(全閉しているとき) ’z”のみオンするア
イドルスイッチ4と、例えば吸気絞り弁9の開度が30
度以上のときにのみオンするパワースイッチ6とが、吸
気絞り弁9に関連して取付けられている。
スロットルボディ5は、エンジンの各気筒と接←lれた
分岐管を有するインテークマニホルド13と接続され、
インテークマニホルド13には、その内の吸気温度を測
定する吸気温センサ15が設けられている。インテーク
マニホルド13の分岐前の底壁13aには、エンジン冷
却水が循環されて混合気を加熱するためのライザ部17
が設けられている。
19は周知慣例のエンジン本体であり、ピストン21と
シリンダ23とシリンダヘッド25とにより燃焼室27
が画成されていて、吸気弁29を介して燃焼室27に吸
入された混合気が点火プラグ31により着火される。シ
リンダ23の周囲にはウォータジャケット33が形成さ
れ、そのウォータジャケット33にエンジン冷却水が循
環でれてシリンダ23全含む部品が冷却される。そして
、シリンダブロック35の外壁にはウォータジャケット
33内のエンジン冷却水温全測定するエンジン冷却水温
センサ37が設けられている。
シリンダヘッド250図示しない排気ポートにはエキゾ
ーストマニホルド39が接続され、その下流側に、排気
ガス中の残留酸素濃度を測定する02センサ41が設け
られている。エキゾーストマニホルド39は、三元触媒
コンバータ43を介して排気管45と接続されている。
47はエンジン本体19に接続されfc変速装置であり
、その最終出力軸の回転数により車両の速度全測定する
車速センサ49が取付けられている。
また、51はキースイッチ、53はイグナイタ、55は
ディストリビュータであり、ディストリビュータ55に
は、所定のクランク角度θ1毎にオン・オフ信号を出力
するNeセンサ57が設けられ、その出力信号によりエ
ンジン回転数と所定のクランク角度位置全知ることがで
き、また、土1i1j角度θlよシ大きい角度θ2毎に
オン・オフ信号を出力するGセンサ59が設けられ、そ
の出力信号によp気筒判別と上死点位置検出が行なわれ
る。
贅だ、60けバツテリケ示す。
制御回路61は、弁開度位置センサ2、アイドルスイッ
チ4、パワースイッチ6、吸9t Riセセン11、吸
気温センサ15、エンジン冷却水温センサ37−0.セ
ンサ41、車速センサ49、キースイッチ51、Neセ
ンサ57、Gセンサ59およびバッテリ60どそれぞれ
接続されていて、弁開度信号S1、アイドル(iH号S
2、パワー信号S3、吸気圧信号S4、吸気温信号S5
、水温信号S6−空燃比信号S7−車速イご号S8、イ
グニッション信号S9、エンジン回転数信号S10、気
筒判別信号SL’lおよびバッテリ電圧信号814が各
センサから入力される。また、制御回路61は、燃料噴
射弁7とイグナイタ53にも接続されていて、所定の演
算に基づいて、燃料噴射信号S12および点火信号51
3i出力する。
制御回路6エは、第4図に示すように、各a!機器を制
御する中央演算処理装置(CPU)61a、予め各種の
数値やプログラムが書き込まれたり一ドオンメモ!j(
ROM)61b、演算過程の数値やフラグが所定の領域
に書き込まれるランダムアクセスメモリ(RAM)61
c、アナログ入力信号をディジタル信号に変換するA/
Dコンバータ(ADC)61d、各棟ディジタル信号が
入力され、各種ディジタル信号が出力される入出力イン
タフェース(Ilo)61e、エンジン停止時に補助電
源から給電されて記憶を保持するバックアップメモリ(
BU=RAM)61 f、及びこれら各機器がそれぞれ
接続されるパスライン61gから構成されている。また
、本実施例では吸気管圧力とエンジン回転数とで定めら
れた基本燃料噴射時間TPOマツプが予めROMに記憶
されている。
上記のエンジンにおいてはハフ下に示す手順に従って燃
料噴射弁から燃料が噴射される。捷ず、エンジン回転数
信号S1によ、!7演算されたエンジン回転数Neを読
込むと共に吸気管圧力信号S4に基づいて吸気管圧力P
Mを読込む。次に、エンジン回転数Ne と吸気管圧力
PMとに基づいて、基本燃料噴射時間のマツプから2次
元補間法により基本燃料噴射時間TPケ演算する。恍い
て、上記(1)式に基ついて燃料噴射時間TAU’にめ
、この燃料噴射時間TAUV?−相当する時間燃料噴射
弁を開いて燃料を噴射する。たたし、本実1M例では1
つの学習値TAUGと1つの学習値KGが採用され、学
W値T A u aはスロットルスイツナのメンオフ状
態に拘らず全運転領域につ−いて上1C(D式VC適用
され、学習値KGはヌロットルスイッチオフの全運転領
域について上記(1)式に適用される。
次yc第1の発明の学習につbて第5図および第6図を
参照して説明する。
まず、ステップ100において吸気絞シ弁9がアイドル
位碍にないかをアイドルスイッチのオフ状態から判断す
る。アイドルスイッチがオフのときは、ステップ101
において吸気管圧力PMが20011(りから400關
Hfの範囲に入っているか、すなわち吸気管圧力PMが
学習領域内に入っているかを判断する。この吸気噛圧力
の範囲は定状走行状態での吸気管圧力を示している。ま
た、割合で平均値F A F’ A Vのずれが全運転
領域において略同−であることから、定状走行状態にの
み学習領域を定めている。吸気管圧力PMが学習領域内
に入っているとき(づ−ステップ103以下の学習条件
を判断して学習値の学習を行ない、吸気管圧力PMが学
習領域内に入っていAいときは学習することなくその1
1次のルーチンへ進む。一方、アイドルスイッチがオフ
のときはステップ]02においてエンジン回転数Neが
所定値(例えば、101000rp未満でかつ吸気管圧
力PMが所定値(例えば、20(IIHP)’e越えて
いるか否かを判断する。ステップ102の判断が肯定の
場合、すなわち遡常のアイドリンクの場合はステップ1
03以下の学習条件全判断しで学習値の学習を行ない、
ステップ102の判断が否定の場合、すなわちクランキ
ング時やアイド/Lアップ時等の場合は学習することな
く次のルーチンへ進む。
ステップ103では02センザの出力侶号に基づいて空
燃比が理論空燃比になるよりにフィードバック′1tf
l1両金しているが否が?r ’14J断する。フィー
ドバックfft+J Ili中でない5易合、例えはリ
ーン!1ili iJI ’f−行なっている楊ばは、
異常学習が行なゎ1するCとがあるため学習することな
く次のルーチンへ進み、フィードバック制御中のときは
ステップl 04−Cエンジン冷却水I/ar Hwが
79[定値(例えば、8゜”’C)を越えているか否か
を判断する。6丁却水温′1゛HWが所定値以下のとき
はエンジン暖殿中であるため学習を行なわず、冷却水温
’j’ HWがノ3[定WE k越えるときはステップ
105で大気圧PMAが順守気圧(例えば、650ni
Hy)k越え−Cいるが百かを判断する。この大気圧P
MAは、吸気管圧力と大気圧とが等しくなる条件下で吸
気管圧力信号84を取込むことによシ検出することが可
能である。仁の榮件は吸気絞り弁が全開状態かつエンジ
ン回転数Neが所定値(例えば、2000rl)m)以
下である。ステップ105で大気圧PMAが所定たとき
にはステップ10Gで空燃比フィードバック補正係数F
AFがスギツブしたが否が全判断し、スギツブしたとき
のみステップ107学習1直の字て説明する。″まず、
ステップ110においで(空燃比フィードバック補正係
数FAFがJツr足回スギツブしたか百か7判断し、I
5「足回スキップしたときのみステップ111で」二記
(2)式に基ついて平均値FAFAV’i計算する。こ
こで、Iツ「足回スキツブした俊平均値を計算するのは
、劃−ゾンループilt制御であるリーン市1](!1
すがらフィードバック11川111++に移行した直後
は、墾燃比フィードバック油正係数の変化が不安定だか
らである。この/こめ不1c7JLな空燃比フィードバ
ック補正係数は計算に用いない。
次のステップ112では、平均値FAFAVが1を越え
ているか否かを判断し、1を越えていればすなわち空燃
比が理論空燃比よ5 リーンであれば、ステップ113
でアイドルスイッチがオンが否かを判断し、アイドルス
イッチがオンのときにステップ114で学習値TAUG
’(l”所定量(例えば、0.002 )増卯させ、ア
イドルスイッチがオフのときにステップ115で学習値
KGを所定量(例えば、8)増加させる。一方、平均値
FAFAVが1以下のときすなわち空燃比が理論空燃比
よりリッチのとき・は、ステップ116でアイドルスイ
ッチがオンか否か全判断し、アイドルスイッチがオンの
ときにステップ117で学習値T A U G 2所定
責(例えば、0.002 )λ+I”、Vさせ、アイド
ルスイッチがオフのときにステップ118で学習値KG
を所定量(例えば、8)ψミγさせる。
上記のように学習された学習値はスロットルスイッチの
オンオフ状態に応じて11工記(0式に適用さ扛、空燃
比が学習制御される。
次に第2の発明の実施例の学習処理ルーチンを第7図t
−e照して説明する。本実施例は、第1の発明の実施例
における学習条件に車速の変化率ΔSPDの変化率およ
び吸気温THAの条件を付加したものである。従って、
第7図において第5図と対応する部分には同一符号を付
して説明を省略する。
ステップ120に2いては、所定時間(例えば、2 s
ec )内の車速の変化率Δ5PD(7)変化景すなわ
ち車速の変化率の変化率が所定値(例えば0.7ら/h
)未満か否かを判断する。車速の変化率の変化率が所定
値以上のときすなわち加速時のときは学習を行なわず、
所定値未満のとぎはステップ121で吸気温THAが所
定範囲内(例えば、40’C<THA<90℃)の温度
でおるが否かを判断する。吸気温T HAが所定範囲外
の温度のときすなわち極低温時オ6よび高温時には学習
せず、所定範囲内の温度のときはステップ106を介し
てステップ107で学習を行なう。
本実施例では学習条件を増加させているため、第1の発
明の実施例よシ正確な学習制御が行なえる、という効果
がイ得られる。
なお、上記では吸気管圧力とエンジン回転数で基本燃料
噴射時間を定めると共に1つの燃料1貝射弁を用いたエ
ンジンについて説明したが、本発明が適用されるエンジ
ンはこれに限られるものではなく、エンジン1回転当り
の吸入空気h1とエンジン回転数とで基本燃料噴射時間
を定めるエンジンやインテークマニホールドに突出する
よう各気筒毎に燃料噴射弁を備えたエンジンにも適用す
ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は空燃比信号と補正係数FAFの変化を示す線図
、第2図は冷却水温と吸気温の変化を示す線図、第3図
は本発明が適用きれるエンジンの一例を示す概略図、嶋
4図は第3図の制御回路の一例を示すブロック図、第5
1ゾIは第1の発明の一実施例を示す流れ図、第6図は
第5図のステップ107の詳細を示す流れ図、第7図は
第2の発明の一家施例を示す流れ図である。 7・・・(財)料−射弁、9・・・吸気絞9弁、11・
・・圧力セ:/す、15・・・吸気温センサ、41・・
02センサ、49・・・車速センサ、61・・制御回路
。 代理人 鵜 沼 辰 之 (ほか1名) 第 1 図 第2図 S時間 第 3 図 ら1 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 機関負荷および機関回転数によって定まる基本
    燃料噴射時間を排ガス中の残留酸素濃度全検出する02
    センサの出力信号に基づいて得られる空燃比フィードバ
    ック補正係数を用いて補正して混合気の空燃比が目標空
    燃比になるようにフィードバック制御すると共に、前記
    空燃比フィードバック補正係数の平均値が所定値に近づ
    くよう学習する内燃機関の空燃比学習制御方法において
    、吸気絞シ弁がアイドル位置になくかつ機関負荷が所定
    範囲内の領域で、フィードバック制御中かつ大気圧が1
    気圧より低い所定気圧以上の条件が成立したとき学習す
    ることを特徴とする内燃機関の空燃比学習制御方法。
  2. (2)機関負荷および機関回転数によって定まる基本燃
    料噴射時間を排ガス中の残留酸素濃度を横臥する02セ
    ンサの出力信号に基づいて得られる空燃比フ、イードバ
    ック補正係数を用いて補正して混合気の空燃比が目標空
    燃比になるようにフィードバック制御すると共に、前記
    空燃比フィードバック補正係数の平均値が所定値に近づ
    くよう学習する内燃機関の空燃比学習制御方法において
    、吸気絞シ弁がアイドル位置になくかつ機関負荷が所定
    範囲内の領域で、フィードバック制御中、大気圧が1気
    圧より低い所定気圧以上、機関冷却水温が所定温以上、
    吸気温が所定範囲内の温度および車速の変化率の変化率
    が所定値以下の条件が成立したとき学習することを特徴
    とする内燃機関の空燃比学習制御方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56165645A (en) * 1980-05-26 1981-12-19 Toshiba Corp Paper feeder
JPS5848739A (ja) * 1981-09-01 1983-03-22 Toyota Motor Corp 電子制御エンジンの吸入空気量補正方法

Patent Citations (2)

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