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JPH02308960A - 内燃機関の排ガス再循環量制御方法 - Google Patents

内燃機関の排ガス再循環量制御方法

Info

Publication number
JPH02308960A
JPH02308960A JP1130321A JP13032189A JPH02308960A JP H02308960 A JPH02308960 A JP H02308960A JP 1130321 A JP1130321 A JP 1130321A JP 13032189 A JP13032189 A JP 13032189A JP H02308960 A JPH02308960 A JP H02308960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
egr
pipe pressure
intake pipe
egr rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1130321A
Other languages
English (en)
Inventor
Taiyo Kawai
河合 大洋
Norihisa Nakagawa
徳久 中川
Michihiro Ohashi
大橋 通宏
Norio Nakamura
中村 典夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP1130321A priority Critical patent/JPH02308960A/ja
Publication of JPH02308960A publication Critical patent/JPH02308960A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (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] 本発明は内燃機関の吸気系に排ガスを再循環させる内燃
機関の排ガス再循環量(EGR量)制御方法に関する。
[従来技術] 従来より、吸気管圧力と機関回転速度とに基づいて燃料
噴射量や点火時期等の制御量を求めて機関を制御すると
共に、NOXの排出量を低減することを目的とした排ガ
ス再循環装置(EGR装置)を備えた内燃機関が知られ
ている。一般にEGRの要求制御頭載とEGR量とは下
記に示されるような条件となっており、第6図(C)の
ような特性となっている。
■ スロットル全開付近はEGRを作動させない。
出力を優先するためである。
■ 低吸入空気量域、すなわち低回転、軽負荷時はEG
Rを作動させない。燃焼状態がもともと悪いためである
■ EGR率は全体的になだらかな変化とする。
ショック防止のためである。
■ 排ガス規制を満足するEGR量であること。
このような、EGR装置では、標準大気圧(760mm
Hg)での吸気管圧力と機関回転速度とで定められた、
標準大気圧でのEGR率設定用テープル(第6図(C)
)を用いてEGR率を制御している。しかしながら、高
地走行等のように大気圧が前記標準大気圧に対して小さ
くなると、テーブルの使用エリアが大きく変化しく吸気
管圧力の使用領域が標準大気圧下では160〜760 
mm11gであるのに対し、大気圧が小さくなると吸気
管圧力の使用領域は100〜560mmHg程度となる
。)、スロットル全開付近でEGRが作動されてしまい
、」二足条件の内■を満足させることができなくなって
しまう。
これを解決するために、標準大気圧下においてのEGR
率設定用テーブルからEGRを算出する際、現在の吸気
管圧力を現在の大気圧で補正した補正吸気管圧力を引数
として、つまり吸気管圧力の使用エリアに適合するよう
に圧縮されたテーブル(第6図(B)参照)から現在の
吸気管圧力を引数とするのと同じくしてEGR率を読み
出すことが本出願人により提案されている(特願昭62
−299343号)。これにより、様々な大気圧下での
EGR率の大気圧補正を行うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のEGR率設定用テーブルは、標準大気圧下におい
ての吸気管圧力に基づ< EGR率を、エミッション上
かつエンジン出力上最適値となる様に設定している。し
たがって、このテーブルからEGR率を求める際、現在
の吸気管圧力を現在の大気圧で一率補正した補正吸気管
圧力を引数とした場合、吸気管圧力が大きくない低・中
負荷領域におけるEGR率が最適値からずれしまう、低
・中負荷領域でのエミッション悪化、エンジン性能悪化
をきたしてしまう問題がある。
本発明は上記事実を考慮し、基準大気圧下におけるEG
R率設定用テーブルよりEGR率を求める際、所定の吸
気管圧力以上でのみ、現在の吸気管圧力を現在の大気圧
で補正した補正吸気管圧力を引数とするこにより、低・
中負荷域で最適なEGR率を得るとともに、高負荷域特
にスロツI−ル弁全開近傍での機関出力を確保すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る内燃機関の排ガス再循環量制御方法は、吸
気管圧力と機関回転速度とで定められた基準大気圧での
EGR率に基づいて、現在の吸気管圧力と機関回転速度
とに応じたEGR率を演算し、演算したEGR率に基づ
いて排ガスの吸気系への再循環量を制御する内燃機関の
排ガス再循環量制御方法であって、機関雰囲気の大気圧
を検出し、現在の吸気管圧力が所定値以上の場合には現
在の吸気管圧力を検出された現在の大気圧で補正した補
正吸気管圧力に応じてEC’R率を演算することを特徴
としている。
〔作用〕
本発明によれば、機関雰囲気圧力下で検出された吸気管
圧力を所定の圧力と比較し、吸気管圧力がこの所定の圧
力以上の場合のみこの吸気管圧力を検出された大気圧に
応じて補正した補正吸気管圧力を用いてE(、R率を求
めている。このため、吸気管圧力が所定の圧力未満のと
き、すなわち低・中負荷域では補正されない吸気管圧力
(標準大気圧での吸気管圧力)によってEGR率が求め
られるので、低・中負荷域では吸気管圧力に応じた最適
のEGR量を定めることができる。
また、基準大気圧(例えば平地での標準大気圧である7
 60mmHg)下での機関回転速度と吸気管圧力とに
基づ< EGR率のみを用意しておけばよく、予想され
る大気圧毎にEGR率を用意しておく場合に比べ、制御
が容易となる。
〔第1実施例] 以下、図面を参照して本発明が適用可能な制?’i[l
l装置を備えた内燃機関(エンジン)を詳細に説明する
。第1図は、この内燃機関の概略を示すもので、エアク
リーナ10の近傍には吸気温を検出する吸気温センサ1
4が取り付けられ、さらにその下流側には、アクセルペ
ダルによって開度が制御されるスロットル弁12が配置
されている。また、スロワi・ル弁12にはスロワI・
ル弁12の開度を検出するスロットル開度センサ16が
取り付けられている。
スロットル開度センサ16の下流側には配管の一端が取
り付けられ、吸気管と連通されている。
配管の他方の端部には半導体式の圧力センサ13が取り
付けられている。圧力センサ13は吸気管圧力を検出す
ることができる。
スロットル弁12の下流側にばサージタンク18が配置
されており、このサージタンク18はインテークマニホ
ールド20を介してエンジン本体に形成された燃焼室に
連通されている。インテークマニホールド20にはイン
テークマニホールド20内に突出するよう各気筒毎に燃
料噴射弁22が取り付けられている。
エンジン本体に形成された燃焼室は、エキゾーストマニ
ホールド24を介して三元触媒を充填した触媒装置25
に連通されている。このエキゾーストマニホールド24
には、排ガス中の残留酸素濃度を検出して理論空燃比を
境に反転した信号を出力する0□センザ26が取り付け
られている。
また、エンジン本体のエンジンブロックには、このエン
ジンブロックを貫通してウォータジャケット内に突出す
るようエンジン冷却水温を検出する水温センサ28が取
り付けられている。
エキゾーストマニホールド24とサージタンク18の上
流側とを連通ずるように排ガス循環路30が配置されて
おり、この排ガス循環路30の途中に、排ガスクーラ3
1及びステッパモータ40と弁体34とを備えたEGR
バルブ36が取り付けられている。弁体34には、ステ
ッパモータ40が取り付けられており、エンジン回転速
度及び吸気管圧力から演算されるEGR率に応じて駆動
されて弁体のリフト量を制御し、演算されたEGR率に
対応するようにEGR量を制御する。
エンジン本体のシリンダヘッドを貫通して燃焼室内に突
出するように各気筒毎に点火プラグ46が取り付けられ
ており、この点火プラグ46はディストリビュータ48
及びイグナイタ50を介して制御回路52に接続されて
いる。このディストリビュータ48内にば、ディスI・
リビュータシャフトに固定されたシグナル口・−夕とデ
ィストリビュータハウジングに固定されたピックアップ
とで構成された回転角センサ54が取り付けられている
。この回転角センサ54は、例えば30°CA毎に発生
するパルス列から成るエンジン回転速度信号を制御回路
52に出力する。
上記制御回路52はマイクロコンピュータを含んで構成
されている。すなわち、制御回路52は第2図に示すよ
うに、電源でバックアップされたRAM56、ROM5
8、MPU60、入出カポ−162、入力ポートロ4、
出力ポートロ6.68.70及びこれらを接続するデー
タバスやコントロールバス等のハス72を含んで構成さ
れている。入出カポ−トロ2には、アナログ−デジタル
(A/D)変換器74及びマルチプレクサ76が接続さ
れている。マルチプレクサ76には、それぞれバッファ
75を介して吸気管圧力センサ−3、バッファ78を介
して水温センサ28、バッファ80を介してスコツ1−
ル開度センサー6及びバッファ82を介して吸気温セン
サー4が接続されている。
MPU60は、入出カポ−トロ2を介してA/Di換h
74及びマルチプレクサ76を制御し、圧力センサー3
出力、水温センサ28出力、吸気温センサ14出力及び
スロットル開度センサ16出力を順次A/D変換しRA
、M56に記憶させる。
入カポートロ4にはコンパレータ84及びバッファ86
を介して02センサ26が接続されている。
また、入力ポートロ4には波形成形回路88を介して回
転角センサ54が接続されている。
また、出力ポートロ6は駆動回路90を介してステッパ
モータ40が接続されている。出力ポートロ8は駆動回
路92を介してイグナイタ50に接続され、出力ポード
ア0はダウンカウンタを備えた駆動回路94を介して燃
料噴射弁22に接続されている。なお、96はクロック
、98はタイマである。上記ROM58には以下で説明
する制御ルーチンのプログラム、第6図に示す標準大気
圧下でのエンジン回転速度と吸気管圧力とに基づ< E
GR率設窓設定用テーブル本点火時期のテーブル及び基
本燃料噴射時間のテーブル等が予め記憶されている。ま
た、EGR率設窓設定用テーブルわりに、そのEGR率
を実現するためのEGR弁開度指示値のテーブルを記憶
1〜でおいてもよい。
基本燃料噴射時間TPは、吸気管圧力センサ13、回転
角センサ54(エンジン回転速度)の出力値に基づいて
上記テーブルを用いて演算され、吸気温センサ14.0
2センサ26及び水温センサ28の出力値に基づいて逐
次補正され、燃料噴射時間TAUが求められるようにな
っている。
また、基本点火時期A BASEは、上記基本噴射時間
TPO演算と同様に、吸気管圧力センサ13、回転角セ
ンサ54の出力値に基づいて上記テーブルを用いて演算
され、水温センサ28の出カイ直に基づいて補正され、
点火時期SAが求められる。
以下に本第1実施例の制御ルーチンを第3図及び第4図
のフローチャートに従い説明する。なお、点火時期SA
演算ルーチン、燃料噴射時間TAU演算ルーチン及びこ
れらの実行ルーチンは従来の電子制御式内燃機関の制御
と同様であるので省略する。
第3図(A、)のフローチャートに従い、吸気管圧力及
び大気圧検出ルーチンについて説明する。
このルーチンは吸気管圧力をA/D変換するルーチンの
一部を構成し、例えば4 m5ec毎に実行される。
まず、ステップ200においてエンジン回転速度NEと
スロットル開度TAを読み込み、次いでステップ202
で第3図(B)のテーブルからエンジン回転速度とスロ
ットル開度とに対応する大気取込スロットル開度TAα
を求める。
次のステップ204で上記TAαと実際のスロットル開
度TAとを比較し、TA≧TAαの場合は、スロットル
開度が充分に大きく、吸気管圧力が大気圧にほぼ等しい
と判断し、ステップ206で所定時間経過したか否かが
カウンI−値CTAと所定値βとの比較で判断され、T
A≧TAαとなった時点から所定時間経過した場合はス
テップ208へ移行して圧力センサ13で検出された圧
力PMSを取り込み、ステップ210へ移行する。
また、TA<TAαの場合、又はステップ206で所定
時間経過していないと判断された場合しまスロットル開
度が小さく、また大気圧を検出するに充分な時間経過し
ていないと判断して、ステップエ1 212へ移行して圧力センサ13により検出された圧力
PMSを取り込み、ステップ214へ移行する。
なお、前記カウント値CTAはTA≧TAαとなった時
点を起点として図示しないルーチンで所定時間毎にイン
クリメントされる。
ステップ210では圧力PMSを大気圧PAとして記憶
させると共に吸気管圧力PMへ前回検出した吸気管圧力
PM、を代入して記憶させ、このルーチンは終了する。
また、ステップ214では検出された圧力PMSが吸気
管圧力PMとして記憶され、大気圧PAには前回の大気
圧PAoが記憶されてこのルーチンは終了する。
次にEGR率設型設定メインルーチンいて第4図に従い
説明する。
まず、ステップ150では、吸気管圧力PM及び大気圧
検出ルーチンで検出された吸気管圧力PM、大気圧PA
、エンジン回転速度NEを読み込む。次のステップ15
2では、吸気管圧力PMの大気圧補正がなされるが、吸
気管圧力PMがRAM56に予め記憶されている所定圧
力PX (例えば300〜500 m+nHgの値)以
上か否かによってその補正が異なる。すなわち、pM<
PXの場合は吸気管圧力PMは、吸気管圧力PMSTE
Pとエンジン回転速度NEとで予め定められた標準大気
圧下でのテーブルに適合するので、補正する必要がなく
吸気管圧力PMをそのままP M S ’PE P(テ
ーブルの縦軸)に対応させる。
PMSTEP=PM・・・(1) また、PM≧PXの場合は現在の大気圧での吸気管圧力
PMを現在の大気圧に応じて補正する必要があり、以下
の弐に従い補正吸気管圧力PMSTEPを定める。
MSTEP 但し、PAo:記憶されたテーブルの標準大気圧である
これにより、標準大気圧下で設定されたテーブルを現在
の大気圧に対応させて圧縮することかできる。
次のステップ154では、EGR率(’−3TEP)を
前記ステップ152で求めたPMSTEPとエンジン回
転速度NEとに基づいてテーブルから読出し、次いでス
テップ156で読み出されたEGR率(tSTEP)を
下記の(3)弐及び(4)式に従い補正する。すなわち
、高地では、背圧の低下が生じ、この背圧の低下に伴い
、EGR量が低下する。この低下分を補正すべく、まず
背圧補正係数Kを演算する。
次に、この補正係数Kを前記テーブルから読み取ったE
GR率(tSTEP)に乗算して、(4)式により補正
EGR率(STEP)を求める。
5TEP= tSTEPXK・・・(4)そして、図示
しないルーチンにおいて、EGR率5TEPに基づいて
EGR弁を制御することによりEGR量を制御する。上
記のように制御したとき0ECR率は第6図(A)に示
されるよ・うになる。
ここで、補正係数Kについて詳細に説明する。
EGR弁の入口圧力をPl、出口圧力をP2、入口密度
をγ、 、EGR弁でのEGRの流速をV、EGR弁の
有効面積をAとすると、EGRの体積流量Q、質量流量
Gば、非圧縮性流体のノズル流量式から、 Q=Av=A、r四層]肩 ・ ・ ・(5) G=γ、 Q=Aヤq石T]丁石層5 丁5砺(6) となる。ただし、gは重力加速度である。
EGR弁の場合、入口圧力P+ は背圧、出口圧力P2
は吸気管圧力に相当し、背圧の測定は出来ないので背圧
に対応する圧力として大気圧を用し)ると、上記(5)
、(6)式においてP、−大気圧(平地のときPA、、
高地のときPA) 、P、=PMとすればよい。
ここで、平地の流量をQ、G、高地の流量をQ”、G″
とすると、平地と高地とで同一の吸気管圧力PMのとき
同じEC,R率にするには、EGRの質量流量Gを一定
にすればよい。すなわち、G=G’ =r+ Q−γ、
′Q”とすればよく、以下の如くなる。
・・・(7) γ1/γ1″=PA0/PAであるので、AはEGR弁
有効面積(開口面積)、すなわら定常流試験時のBGR
弁流量QEGRであり、PMはステップ152でPMS
TEPに置き換えたので次のようになる。QEGRBは
’−S T E Pの流量である。
ECR ・・・00) 従って、背圧補正係数には上記(3)式のようになる。
次のステップ157では、EGR弁が開いているか、す
なわちEGR導入中か否か査判断し、EGR導入中の場
合は、ステップ158へ移行して、PMSTEPとエン
ジン回転速度N Eとで定められたEGRllJilに
よる燃料減量割合FEGRのテーブルから燃料減量割合
FEGRを読み出す。次いでステップ160では、同じ
< PMSTEPとエンジン回転速度NEとで定められ
たEGRlILJIによる点火時期補正量AEGRのテ
ーブルから点火時期補正量A、 E C; Rを読出し
、このルーチンは終了する。なお、ステップ156で否
定判定された場合は、ステップ164へ移行して燃料減
量割合FEGRと点火時期補正量AEGRをりリア(0
)にした後、終了する。
ここで、制御回路52では、前述の如く基本燃料噴射時
間TPを演算し、冷却水温等で補正して燃料噴射時間T
 A、 Uを求める場合に、燃料減量割合FEGRを考
慮して以下の式に従い燃料噴射時間T A Uを演算す
る。
TAU=’FPx (1−FEGR)XFX  ・・・
(11)但し、FX :冷却水温等の他の補正係数であ
る。
また、基本点火時期A 11 A S Eを演算し、冷
却水温等で補正して点火時′$JIS Aを求める場合
に、点火時期補正量A、 E G Rを考慮して以下の
式に従い実行点火時期SAを演算する。
S A = ABASE+ A E G R+ Ax 
 ・・・02)但し、AX :冷却水温等の他の補正係
数である。
[第2実施例〕 以下に本発明の第2実施例について説明する。
なお、本第2実施例のエンジンの構成は、上記第1実施
例と同様であるので、その構成の説明は省略する。
本第2実施例の特徴は、背圧の低下によるEG量の補正
の際に、EGR率(弁体34の開度又は弁体のリフト量
)とEGR流量との特性を考慮した点にある。すなわち
、上記第1実施例では、弁体34の開度とEGR流量と
が比例関係(リニア)にあることを前提としているが、
一般に適用されるEGRバルブ(本実施例ではECRバ
ルブ36)の弁構造では、弁体34の開度とEGR流量
とはリニアの関係ではな(、第5[ffl (B)に示
されるように非線形となっている。このような流量特性
のテーブルを用いて、弁体34の開度を定めECR率を
補正している。
以下の本第2実施例の作用を第5図(A)のフローチャ
ー1・に従い説明する。なお、第1実施例と同様の制御
は、ステップ番号の末尾に符号′”A”を付してその説
明を省略する。
ステップ154AでtSTEPが読み出されると、ステ
ップ170へ移行して、補正係数Kを(3)式に従い演
算する。
次に第5図(B)の流量特性テーブルから、読み出され
たtSTEPに対応する流量QEGRB1!J を続出し、上記00)弐で説明したように、この流量Q
EGRBに前記補正係数Kを乗算して、必要EGR流量
QEGRIを求める。
流量QEGR1が演算されると、第51ffi (B)
の流量特性テーブルから流量QEGR1に対応する5T
EP値を読み出す。これにより、流量補正が成された補
正EGR弁開度5TEPを得ることができる。
以上説明したように本第2実施例によれば、EOR率に
対応する弁開度と流量とに基づいて設定されたEGR率
を補正しているため、EGR弁開度とEGR流量との関
係が非線形であってもEGR制御を適正に実行すること
ができるという効果を有する。
なお、上記各実施例ではjつの圧力センサ13で大気圧
と吸気管圧力とを検出するようにしたが、大気圧検出セ
ンサと吸気管圧力検出センサとを別個に設けてもよい。
また、本実施例ではEGR弁をステッパモータ40を駆
動させることにより、排ガス還流量を制2] 御したが、EGR弁をダイヤフラム式とし、ダイヤフラ
ム室の負圧を■S■をデユーティ比制御することによっ
て変更して排ガス還流量を制御してもよい。また、リフ
トセンサが取り付けられたものであってもよい。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明に係る内燃機関の排ガス再循環
量制御方法は、標準大気圧下におけるEGR率設定用テ
ーブルのみを用いて、所定の吸気管圧力以上でEGR率
を補正することにより、EGR量の低下を防止し、様々
な大気圧下でのEGR率を補正することができるという
優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例に適用された内燃機関の概略図、第
2図は第1図の制御装置の詳細を示すブロック図、第3
図(A)は大気圧及び吸気管圧力設定ルーチン、第3図
(B)はエンジン回転速度−スロットル開度特性テーブ
ル、第4図は第1実施例に係るEGR設定ルーチンを示
すフローチャ−l−8第5図(A、)は第2実施例に係
るEGR設定ルーチンを示すフローチャート、第51f
fl (B)はE(、R弁開度とEGR流量との関係を
示す特性図、第6図(A)は第1及び第2実施例に係る
EGR設定用テーブル、第6図(B)は平地におけるE
GR率設定テーブル、第6図(C)は第6図(B)のテ
ーブルを高地におけるEGR設定用テーブルに圧縮した
場合のEGR設定用テーブルである。 13・・・圧力センサ、 30・・・排ガス循環路、 36・・・EGRバルブ、 52・・・制御回路、 54・・・回転角センサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸気管圧力と機関回転速度とで定められた基準大
    気圧でのEGR率に基づいて、現在の吸気管圧力と機関
    回転速度とに応じたEGR率を演算し、演算したEGR
    率に基づいて排ガスの吸気系への再循環量を制御する内
    燃機関の排ガス再循環量制御方法であって、機関雰囲気
    の大気圧を検出し、現在の吸気管圧力が所定値以上の場
    合には現在の吸気管圧力を検出された現在の大気圧で補
    正した補正吸気管圧力に応じてEGR率を演算すること
    を特徴とした内燃機関の排ガス再循環量制御方法。
JP1130321A 1989-05-24 1989-05-24 内燃機関の排ガス再循環量制御方法 Pending JPH02308960A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04362260A (ja) * 1991-06-10 1992-12-15 Mitsubishi Electric Corp 排ガス還流装置の故障検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04362260A (ja) * 1991-06-10 1992-12-15 Mitsubishi Electric Corp 排ガス還流装置の故障検出装置

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