JPS6325337A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料供給制御装置

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JPS6325337A
JPS6325337A JP16884286A JP16884286A JPS6325337A JP S6325337 A JPS6325337 A JP S6325337A JP 16884286 A JP16884286 A JP 16884286A JP 16884286 A JP16884286 A JP 16884286A JP S6325337 A JPS6325337 A JP S6325337A
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JP
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engine
cylinder
fuel
acceleration
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JP16884286A
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Nobutaka Takahashi
高橋 伸孝
Katsunori Oshiage
勝憲 押上
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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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、自動車等エンジンの燃料供給装置に係り、特
に加速時に燃料の増量補正を行う装置に関する。
(従来の技術) 一般に、エンジンに対する要求出力が変化した際には、
その要求程度に応じて応答性よく燃料供給量を制御する
ことが必要であり、これは特に過渡運転時における空燃
比に影響を与え、ドライブフィーリングや排気組成等の
運転性能を左右する。
従来のこの種の内燃機関の燃料供給制御装置としては、
例えば特開昭49−45653号公報に記載されたもの
がある。
この装置では、吸入空気量とエンジン回転数に基づいて
基本噴射量を演算するとともに、絞弁の開度を検出し、
その増加割合が一定値を超えると基本噴射量とは独立に
燃料の一時的加算を直ちに実行し加速の程度に応じた増
量補正を行うとともに、急加速時には通常の燃料噴射制
御とは別に非。
同期に噴射(割込み噴射)を行って運転性能の向上を図
っている。
すなわち、加速時には急激に吸入空気量が増加するため
、実際に燃料を噴射する時点では測定した時点に比べ空
燃比が大幅にリーン化していることがある。このように
、加速時に空燃比が過渡にリーン化すると加速応答性の
悪化等の不具合が生じて運転性の悪化を将来する。した
がって、このような加速時の空燃比のリーン化を防止し
て運転性の低下を回避するために従来例では上述のよう
に加速時における同期あるいは非同期の燃料噴射を行っ
ている。また、エンジンが高負荷状態に移行したときも
、同様の増量補正が行われる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の燃料供給制御装置にあ
っては、加速時の通常噴射量の増量分あるいは非同期に
行う燃料噴射量の増量分が常に固定量(一定量)であっ
たため、エンジンの特性のバラツキ、経年変化および環
境の変化等の影響により適切な燃料噴射が行えないこと
があり、空燃比が過濃(あるいは過薄)となってエンジ
ン失火等の運転性の低下を招来することがある。
(発明の目的) そこで本発明は、エンジンの燃焼状態を検出し、不良燃
焼発生時には吸入空燃比の値に応じて燃料補正噴射量の
増量分を修正することにより、加速時における燃料噴射
量の増量分を適切なものとして、エンジン特性のバラツ
キ、経年変化および環境変化等の影響を最小限に抑えて
エンジンの運転性を向上させることを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 第1の発明による内燃機関の燃料供給制御装置は上記目
的達成のため、その基本概念図を第1図(A)に示すよ
うに、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
aと、エンジンの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段
すと、吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段C
と、エンジンの運転状態から負荷の変化を判別する負荷
判別手段dと、エンジンの運転状態に基づいて燃料の基
本供給量を演算するとともに、エンジン負荷が増加して
加速に移行すると、該基本供給量を所定の加速補正量に
応じて増量補正する供給量演算手段eと、エンジンが加
速状態に移行したとき、燃焼状態が不良であるとそのと
きの空燃比の値に応じて前記加速補正量を修正する修正
手段fと、供給量演算手段eの出力に基づいてエンジン
に燃料を供給する燃料供給手段gと、を備えている。
また、第2の発明による内燃機関の燃料供給制御装置は
上記目的達成のため、その基本概念図を第1図(B)に
示すように、エンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段aと、エンジンの各気筒若しくは各気筒群毎の燃
焼状態を検出する燃焼状態検出手段すと、各気筒若しく
は各気筒群毎の吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検
出手段Cと、エンジンの運転状態から負荷の変化を判別
する負荷判別手段dと、エンジンの運転状態に基づいて
燃料の基本供給量を各気筒若しくは各気筒群毎に演算す
るとともに、エンジン負荷が増加して加速に移行すると
、該基本供給量を所定の加速補正量に応じて各気筒若し
くは各気筒群毎に増量補正する供給量演算手段eと、エ
ンジンが加速状態に移行したとき、燃焼状態に不良があ
る気筒若しくは気筒群があるとそのときの空燃比の値に
応じてその気筒若しくは気筒群の前記加速補正量を修正
する修正手段fと、供給量演算手段の出力に基づいてエ
ンジンに各気筒若しくは各気筒群毎に燃料を供給する燃
料供給手段gと、を備えている。
(作用) 第1の発明では、燃料圧力や発生トルクに基づいて燃焼
状態が判別され、不良燃焼発生時には吸入空燃比の値に
応じて燃料噴射量の増量分が適切に補正される。したが
って、エンジン特性のバラツキ、経年変化および環境変
化等の影響の如何に拘らず加速時の増量分が適切なもの
となって運転性が向上する。
また、第2の発明では、上記燃焼状態および吸入空燃比
の判別が各気筒若しくは各気筒群毎に行われる。したが
って、燃料噴射量の増量分が各気筒若しくは各気筒群の
特性に合致した適切なものとなって、加速時の運転性が
より一層向上する。
(実施例) 以下、第1の発明および第2の発明を図面に基づいて説
明する。
第2〜7図は第1の発明に係る内燃機関の燃料供給制御
装置の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第2図において、1は筒内圧セ
ンサであり、筒内圧センサ1は気筒匣内の燃焼圧力を圧
電素子によって電荷に変換し電荷出力S、を出力する。
筒内圧センサlは具体的には、エンジンのシリンダヘッ
ドに螺着される点火プラグの座金として形成され、点火
プラグの締付は部によって押し付けられて固定される。
センサ出力Slは波形整形回路2に入力されており、波
形整形回路2はチャージアンプやローパスフィルタによ
り構成される。そして、波形整形回路2はセンサ出力S
lをチャージアンプによる電荷−電圧変換増幅器で電気
信号に変換するとともに、この電圧信号から所定のオフ
セット周波数(例えば、1kl(z程度)以下の信号の
みを抽出して高周波成分を取り除き信号S2としてコン
トロールユニット7に出力する。
吸入空気の流量Qaはエアフローメータ3により検出さ
れ、吸入負圧PMは吸入負圧センサ4により検出される
。また、エンジンのクランク角Caはクランク角センサ
5により検出される。
上記エアフローメータ3およびクランク角センサ5は運
転状態検出手段6を構成しており、運転状態検出手段6
および各センサ1.4からの信号はコントロールユニッ
ト7に入力される。コントロールユニット7はこれらの
センサ情報に基づいて加速判断や燃料噴射制御を行う。
すなわち、コントロールユニット7は筒内圧センサ1と
共に燃焼状態検出手段8あるいは吸入負圧センサ4と共
に空燃比検出手段9としての機能を有する他、単体で負
荷判別手段、供給量演算手段および修正手段としての機
能を有し、CPUII、ROM12、RAM13、A/
D変換器14およびI10ボート15により構成される
。CPUIIはROM12に書き込まれているプログラ
ムに従ってI10ボート15より必要とする外部データ
を取り込んだり、またRAM13との間でデータの授受
を行ったりしながら必要な処理値等を演算処理し、必要
に応じて処理したデータをI10ポート15へ出力する
。I10ポート15にはセンサ群1.4.6からの信号
が入力されるとともに、I10ボート15からは噴射信
号Siが出力される。そして、この噴射信号Siに基づ
いてインジェクタ(燃料供給手段)16により燃料が供
給される。
A/D変換器14はCPUIIの命令に従って、I10
ポート15に入力された外部信号をA/D変換する。ま
た、ROM12はCP 011における演算プログラム
を格納しており、RAM13は演算に使用するデータを
マツプ等の形で記憶する。なお、RAM13の一部は、
例えば不揮発性メモリにより構成され、その記憶内容(
学習値等)をエンジン停止後も保持する。
次に、作用を説明する。
第3図はROM12に書き込まれている燃焼状態検出の
プログラムを示すフローチャートであり、本プログラム
は所定時間毎若しくは所定クランク角毎に一度実行され
る。
まず、P、で筒内圧Pθを所定タイミング毎にA/D変
換し、P2で図示平均有効圧力Piを演算する。図示平
均有効圧力Piの演算方法には例えば次式■あるいは次
式〇に示すようなものがある。
但し、Vh:行程容積、 θ:クランク角、 Pθ:各クランク角における筒内圧、 ΔVθ:各クランク角における容積変 化率、 次いで、P、でクランク角センサおよびエアフローメー
タの出力に基づいてエンジン回転数・負荷等の運転状態
を検出する。
さらに、P4で上記P2、P、で得られた図示平均有効
圧力Piと運転状態とに基づいて今回の燃焼状態を判別
する。すなわち、第4図に示すように加速時に負荷が増
加していくと負荷の上昇に伴って図示平均有効圧力Pi
も同じような傾向で増加していくが、燃焼状態に異常が
発生すると負荷の上昇に反してPiが落ち込むことがあ
る(同図*印参照)。本実施例ではこの*印のときのよ
うな燃焼状態を不良燃焼と判定している。
第5図は吸入空燃比演算のプログラムを示すフローチャ
ートであり、本プログラムは所定時間毎に一度実行され
る。
まず、pHで吸気バルブが閉じる直前の吸入負圧PMを
検出し、P1□でこの吸入負圧PMにiづいてシリンダ
に吸入される吸入空気量を演算する。
ここで、吸入負圧と吸入空気量との関係は事前に理論的
あるいは実験的に算出されており、例えば次式■に示す
ような一次式で吸入空気量を演算する。
吸入空気量=AX吸入負圧PM+B  ・・・・・・し
但し、A、B:理論的・実験的に得られた定数 したがって、このように実際上シリンダ内圧力に近い値
を検出しているので、過渡運転時ではエアフローメータ
等で検出したものより一層正確な吸入空気量を検出する
ことができる。
次いで、PI3でシリンダに供給される燃料供給量を演
算する。ここで、燃料供給量は前回の吸入行程から今回
の吸入行程に至るまでに噴射された燃料噴射パルス幅に
より理論的あるいは実験的に算出されており、例えば次
式■に示すような一次式で演算する。
燃料供給=CXパルス幅−D ・・・・・・■但し、C
,D:理論的・実験的に得られた定数 さらに、PI4で次式■に従ってシリンダの吸入空燃比
を演算し今回の処理を終了する。
・・・・・・■ 以上の燃焼状態検出および吸入空燃比演算の両プログラ
ムにより算出したデータを基にして次の第6図に示すプ
ログラムで同期あるいは非同期に行う燃料噴射の補正!
(以下、この同期・非同期両者の場合を合わせて単に補
正噴射量と呼ぶ)を演算処理する。
第6図は補正噴射量演算のプログラムを示すフローチャ
ートであり、本プログラムは加速等で負荷の上昇が検出
され、燃料噴射の増量あるいは割込み噴射が行われた後
所定点火回数を経るまでの間−点火毎に実行される。
まず、PH1で今回の燃焼状態が正常か否かを判別し、
正常でないときは(不良燃焼のときは)P2□でそのと
きの吸入空燃比の状態を判別する。
吸入空燃比がリッチのときはPX3で次式〇に従って次
回の補正噴射量Rを演算し、今回の処理を終了する。
R=R’−r  ・・・・・・■ 但し、R′:今回の補正噴射量 r:補正噴射量の修正量 ここで、補正噴射量の修正量rは、 (イ)固定値、 (ロ)リッチあるいはリーン化の度合に関連する値、 (ハ)過去所定回のリッチ、正常、リーンの判定の履歴
に関する値、例えば過去所定回数の間、吸入空燃比が連
続して正常であった場合に今回の加速時に不良と判断さ
れても直ちに補正噴射量Rに大きな修正を行わないよう
な値 とする。また、補正噴射量Rについてもリミッタを設け
る。
一方、pzzで吸入空燃比がリーンと判断されたときは
PX3で次式■に従って次回の補正噴射量Rを演算し、
今回の処理を終了する。
R−R’+r  ・・・・・・■ 但し、R′:今回の補正噴射量 一方、pz+で今回の燃焼状態が正常と判断したとき、
あるいはP2□で吸入空燃比が正常である(リッチ、リ
ーンでない)と判断したときは何れも以降の処理を行わ
ずそのまま処理を終了する。
ところで、上述のP21−PHのステップで補正・演算
された補正噴射量Rは非同期に行う割込み噴射の補正量
だけを示しているのではな(加速時に行う通常の加速増
量分をも示していることは言うまでもない。
このように、本実施例ではエンジンの燃焼圧力に基づい
て図示平均有効圧力Piを検出し、不良燃焼が発生する
と、そのときの吸入空燃比の値に応じて燃料補正噴射量
の増量分を適切に学習補正しているので、エンジン特性
のバラツキ、経年変化および環境変化等の影響を最小限
にすることができ、運転性を格段と向上させることがで
きる。
すなわち、本実施例では上述のようなエンジン特性のバ
ラツキ、経年変化および環境変化等の影響を図示平均有
効圧力Piにより適切に検出するとともに、不良燃焼を
検出するとその時の吸入空燃比の値からエンジンが最も
適切な空燃比となるように補正噴射量Rの補正を行って
いるので、例えば吸入空燃比がリーンのときの場合を第
7図(d)、(e)に示すように従来例(同図(b)、
(C))に比してより適切な補正噴射量が確保でき、良
好な運転性を得ることができる。
なお、本実施例では燃焼状態検出のパラメータに燃焼圧
力に基づく図示平均有効圧力Piを用いているが、本発
明はこれに限るものではない。要は燃焼状態をいち早く
適切に検知できればよいので、例えばエンジンの発生ト
ルクにより燃焼状態を検出する態様あるいはエンジンの
回転変動から燃焼状態を検出する態様でもよいことは勿
論である。
第8〜11図は第2の発明に係る内燃機関の燃料供給制
御装置の一実施例を示す図であり、本実施例は本発明を
4気筒エンジンに適用したものである。
本実施例の構成の説明にあたり、第1の発明の一実施例
と同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略す
る。
第8図において、1a〜1dは各気筒毎の筒内圧センサ
であり、それらセンサの電荷出力SI〜S4は波形整形
回路2a〜2dに入力され、所定の信号のみを抽出した
後S I I ” S I 4としてコントロールユニ
ット17に供給される。
一方、各気筒毎の吸入負圧P M l−P M zは吸
入負圧センサ4a〜4dにより検出され、コントロール
ユニット17に供給される。
コントロールユニット17は筒内圧センサ1a〜1dと
共に燃焼状態検出手段18あるいは吸入負圧センサ4a
〜4dと共に空燃比検出手段19としての機能を有する
他、単体で負荷判別手段、供給量演算手段および修正手
段としての機能を有する。
また、162〜16dはインジェクタ(燃料供給手段)
であり、コントロールユニット17からの噴射信号Si
、〜Si4に基づいて各気筒に燃料が供給される。
次に、作用を説明するが、本実施例では燃焼状態検出、
吸入空燃比演算および補正量演算の処理を各気筒毎に行
っている他は第1の発明の一実施例と同様であるので、
その検出および演算に際しての同様の部分は第1の発明
の一実施例の記述に委ね、本実施例では処理の異なる部
分を述べる。
第9図は各気筒毎の燃料状検出のプログラムを示すフロ
ーチャートであり、本プログラムは所定時間若しくは所
定クランク角毎に一度実行される。
まず、p3+で各気筒毎の筒内圧を所定タイミング毎に
A/D変換し、P3zで各気筒毎の図示平均有効圧力P
 i r −P i aを演算する。
次いで、P33でクランク角センサおよびエアフローメ
ータの出力に基づいてエンジン回転数・負荷等の運転状
態を検出し、P34で上記P32、P33で得られた各
気筒毎の図示平均有効圧力Pi、〜Pi4と運転状態と
に基づいて各気筒毎の燃焼状態を判別する。すなわち、
第1の発明の第4図と同様にある気筒で燃焼状態に異常
が発生すると第4図の*印に示すように負荷の上昇に反
してその気筒のPiが落ち込むが、本実施例ではこの*
印のときのような燃焼状態を不良燃焼と判定している。
第10図は各気筒毎の吸入空燃比演算のプログラムを示
すフローチャートであり、本プログラムは所定時間毎に
一度実行される。
まず、Pd2で吸気バルブが閉じる直前の各気筒毎の吸
入負圧PM、〜PM、を検出し、P4□でこの吸入負圧
PM、〜PM、に基づいてシリンダに吸入される各気筒
毎の吸入空気量を演算する。
次いで、P43でシリンダに供給される各気筒毎の燃料
供給量を演算し、P44で前述の第0式に従って各シリ
ンダの吸入空燃比を演算して処理を終了する。
第11図は各気筒毎の補正噴射量演算のプログラムを示
すフローチャートであり、本プログラムは燃料噴射の増
量あるいは割込み噴射が行われた後所定点火回数を経る
まで一点火毎に実行される。
まず、PSIで各気筒における今回の燃焼状態が正常か
否かを判別し、正常でないときはく不良燃焼のときは)
P、2で不良燃焼の気筒の吸入空燃比の状態を判別する
不良燃焼が発生した気筒の吸入空燃比がリッチのときは
PS3で前述の第0式に従って次回の補正噴射量Rを演
算し、今回の処理を終了する。また、不良燃焼が発生し
た気筒の吸入空燃比がリーンのときはPS4で前述の第
0式に従って次回の補正噴射量Rを演算し、今回の処理
を終了する。
一方、PSIで各気筒の燃焼状態が全て正常と判断した
とき、あるいはP54で不良燃焼が発生した気筒の吸入
空燃比が正常である(リッチ、リーンでない)と判断し
たときは何れも以降の処理は行わずそのまま処理を終了
する。
ところで、上述のPSI〜PS4のステップで補正・演
算された補正噴射量Rは非同期に行う割込み噴射の補正
量だけを示しているのではなく加速時に行う通常の加速
増量分をも示していることは第1の発明の場合と同様で
ある。
このように、本実施例では不良燃焼の検出と吸入空燃比
の演算が各気筒毎に行われ燃料噴射量の増量分の修正が
各気筒の特性に合致するように適切に実施されているの
で、第1の発明の一実施例と同様の効果(すなわち、エ
ンジン特性のバラツキ等の影響を抑制し運転性を向上す
る)が図れるほか、気筒の特性の差異による燃料噴射量
の増量分のバラツキを適切に修正することができ、より
一層良好な運転性を得ることができる。
なお、本実施例では本発明を4気筒エンジンに適用した
ものであるが、本発明はこれに限定されず、他の気筒数
を有するエンジン、例えば6気筒エンジンに適用できる
ことは言うまでもない。また、本実施例は本発明を各気
筒毎に適用したものであるが、各気筒群に用いてもよい
さらに、本実施例では燃焼状態検出のパラメータに燃焼
圧力に基づく図示平均有効圧力Piを用いているが、本
発明はこれに限るものではなく、例えばエンジンの発生
トルクにより燃焼状態を検出する態様あるいはエンジン
の回転変動から燃焼状態を検出する態様でもよいことは
勿論である。
(効果) 第1の発明によれば、エンジンの燃焼状態および吸入空
燃比を検出し、不良燃焼発生時には吸入空燃比の値に応
じて燃料補正噴射量の増量分を補正しているので、加速
時における増量分を適切なものとすることができ、運転
性を向上させることができる。
また、第2の発明によれば、不良燃焼の検出と吸入空燃
比の判別とを各気筒若しくは各気筒群毎に行っているの
で、上記第1の発明と同様の効果のほかに、気筒の特性
の差異による燃料噴射量の増量分のバラツキの影響を最
小限に抑えることができ、運転性をより一層向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は第1の発明の基本概念図、第1図(B)
は第2の発明の基本概念図、第2〜7図は第1の発明に
係る内燃機関の燃料供給制御装置の一実施例を示す図で
あり、第2図はその回路構成図、第3図はその燃焼状B
検出のプログラムを示すフローチャート、第4図はその
不良燃焼状態を判別するために図示平均有効圧力Piと
エンジン負荷との関係を示す図、第5図はその吸入空燃
比演算のプログラムを示すフローチャート、第6図は補
正噴射量演算のプログラムを示すフローチャート、第7
図はその効果を説明するためのタイミングチャート、第
8〜11図は第2の発明に係る内燃機関の燃焼供給制御
装置の一実施例を示す図であり、第8図はその回路構成
図、第9図はその燃焼状態検出のプログラムを示すフロ
ーチャート、第10図はその吸入空燃比演算のプログラ
ムを示すフローチャート、第11図は補正噴射量演算の
プログラムを示すフローチャートである。 6・・・・・・運転状態検出手段、 7.17・・・・・・コントロールユニット(9L 倚
判別手段、供給量演算手段、修正手段)、 8.18・・・・・・燃焼状態検出手段、9.19・・
・・・・空燃比検出手段、16.16a〜16d・・・
・・・インジェクタ(燃焼供給手段)。 第3図 第4 図 時 間 朶5図 第6図 第9図 卒10図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)a)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出
    手段と、 b)エンジンの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と
    、 c)吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 d)エンジンの運転状態から負荷の変化を判別する負荷
    判別手段と、 e)エンジンの運転状態に基づいて燃料の基本供給量を
    演算するとともに、エンジン負荷が増加して加速に移行
    すると、該基本供給量を所定の加速補正量に応じて増量
    補正する供給量演算手段と、 f)エンジンが加速状態に移行したとき、燃焼状態が不
    良であるとそのときの空燃比の値に応じて前記加速補正
    量を修正する修正手段と、g)供給量演算手段の出力に
    基づいてエンジンに燃料を供給する燃料供給手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置
  2. (2)a)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出
    手段と、 b)エンジンの各気筒若しくは各気筒群毎の燃焼状態を
    検出する燃焼状態検出手段と、 c)各気筒若しくは各気筒群毎の吸入混合気の空燃比を
    検出する空燃比検出手段と、 d)エンジンの運転状態から負荷の変化を判別する負荷
    判別手段と、 e)エンジンの運転状態に基づいて燃料の基本供給量を
    各気筒若しくは各気筒群毎に演算するとともに、エンジ
    ン負荷が増加して加速に移行すると、該基本供給量を所
    定の加速補正量に応じて各気筒若しくは各気筒群毎に増
    量補正する供給量演算手段と、 f)エンジンが加速状態に移行したとき、燃焼状態に不
    良がある気筒若しくは気筒群があるとそのときの空燃比
    の値に応じてその気筒若しくは気筒群の前記加速補正量
    を修正する修正手段と、 g)供給量演算手段の出力に基づいてエンジンに各気筒
    若しくは各気筒群毎に燃料を供給する燃料供給手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置
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