JP5146348B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
このため、エンジン始動時には、所定期間、排ガス空燃比に基づくフィードバック制御の実行を禁止することが好ましい。そして、フィードバック制御の実行を禁止している間は、排ガス空燃比に関わらず、エンジンの吸気量に応じた制御、いわゆる、オープンループ制御により、燃料噴射量を調整すればよい。
しかしながら、O2センサやLAFSの場合と同様に、触媒も、触媒活性化温度以上に昇温されていないと、排ガスを十分に浄化することが出来ないという特性がある。このため、O2センサやLAFSだけでなく、触媒までもが昇温されていないような場合(例えば、冷態始動する場合)は、結局、ある程度の期間はオープンループ制御を実行せざるを得ない。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、自動再始動後におけるエンジンの運転安定性を確保しながら、排ガス性能の低下を抑制することが出来る、エンジンの制御装置を提供することを目的とする。
また、排気系温度指標値が閾値を上回っている場合には、オープンループ噴射制御の実行期間を短縮することで、排ガス性能の向上を図ることが出来る。(請求項1)
また、エンジンが自動停止している期間に応じて減算補正される排気系温度指標値が閾値以下である場合は、エンジンの冷却水温が水温閾値以上であるか否かに応じ、オープンループ噴射制御の実行期間を設定することが可能となる。これにより、よりきめ細やかに、排ガス性能の向上を図ることも出来る。(請求項1および2)
吸気弁14は、クランク軸7の回転に応じて回転する吸気カムシャフト(図示略)の吸気カム(図示略)の動作に応じて開閉し、燃焼室4に対して吸気ポート5を開閉するようになっている。
排気弁24は、クランク軸7の回転に応じて回転する排気カムシャフト(図示略)の排気カム(図示略)の動作に応じて開閉し、燃焼室4に対して排気ポート6を開閉するようになっている。
また、このエンジン1には、エンジン1の内部に形成されたウォータジャケット(図示略)を流通する冷却水の温度WTを検出する冷却水温センサ12が設けられている。なお、この冷却水温センサ12による検出結果WTは、後述するECU(Electric Control Unit)40に読み込まれるようになっている。
吸気ポート5には、吸気マニホールド15の下流端が接続されている。
吸気マニホールド15には、スロットルバルブ16が設けられるとともに、このスロットルバルブ16の開度(スロットルバルブ開度)θを検出するスロットルポジションセンサ17が設けられている。
さらに、吸気マニホールド15よりも上流側における吸気管(吸気通路)19には、エアフローセンサ(吸気量センサ)20が設けられている。このエアフローセンサ20は、吸気管19を通過して吸気マニホールド15に流れ込む吸気量Qinを検出するものであって、検出結果は後述するECU40によって読み込まれるようになっている。
排気ポート6には、排気マニホールド(排気系)25の上流端が接続されている。
排気マニホールド25の下流端には、排気管(排気系)26が接続されている。また、この排気管26には、排ガス浄化触媒として三元触媒(排気系)27が介装されている。
三元触媒27の上流側における排気管26には、上流O2センサ(排ガス空燃比検出手段,排ガス空燃比センサ,上流排ガス空燃比センサ)28が設けられている。また、三元触媒27の下流側における排気管26には、下流O2センサ(排ガス空燃比検出手段,排ガス空燃比センサ,下流排ガス空燃比センサ)29が設けられている。
下流O2センサ29は、三元触媒27から排出され、大気に放出される排ガス空燃比である下流側空燃比AF2を検出するものである。
また、これらの上流O2センサ28や下流O2センサ29は、いずれもセラミック製の検出素子を備えており、センサ活性化温度(第1活性化温度;例えば、300℃程度)に昇温されると活性化する特性を有している。
また、下流O2センサ29には、下流O2センサ29の検出素子を昇温する下流ヒータ(昇温手段,下流センサ昇温手段)29Aが設けられている。
これらの上流ヒータ28Aおよび下流ヒータ29Aは、いずれも、車両10に搭載されたバッテリ(電源;図示略)から供給される電力により電気的に発熱するものである。なお、上流ヒータ28Aは、バッテリと上流ヒータ28Aとの間で電気的に介装された第1スイッチ(図示略)によりオン/オフされるようになっている。同様に、下流ヒータ29Aは、バッテリと下流ヒータ29Aとの間で電気的に介装された第2スイッチ(図示略)によりオン/オフされるようになっている。
また、この車両10の車輪(図示略)には、図示しない車輪速センサが設けられている。この車輪速センサは、車輪の回転速度を検出するものであって、検出結果はECU40によって読み込まれるようになっている。
このECU40は、いずれも図示しないメモリやCPU(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットである。また、このECU40のメモリには、いずれもソフトウェアとして、アイドル制御部(アイドル制御手段)41,排気系温度カウンタ値推定部(排気系温度指標値推定手段)42,燃料カット制御部(燃料カット制御手段)43およびカウンタ値補正部(温度指標値補正手段)44が記録されている。
さらに、図示はしないが、このECU40のメモリには、ソフトウェアとして、車速検出部も記録されている。
条件(1): ストップランプスイッチがオンである
条件(2): 車速Vsがゼロである
条件(3): シフトレバーがドライブ(D)ポジションにある
また、アイドル制御部41は、以下の条件(4)が満たされれば、自動再始動条件が満たされたと判定するようになっている。
なお、車速Vsは、車輪速センサにより検出された車輪の回転速度に基づいて車速検出部(図示略)が演算するようになっている。
排気系温度カウンタ値推定部42は、排気系温度カウンタ値CTを推定するものである。この排気系温度カウンタ値CTは、エンジン1の排気系(即ち、排気マニホールド25,排気管26および三元触媒27)の温度を示す指標である。そして、排気系温度カウンタ値推定部42は、エアフローセンサ20により検出されたエンジン1の吸気量Qinに応じて、この排気系温度カウンタ値CTを増大,低減あるいは維持することで、排気系温度カウンタ値CTを推定するようになっている。なお、本実施形態において、この排気系温度カウンタ値CTの下限値はゼロとして設定されている。したがって、排気系温度カウンタ値推定部42は、この排気系温度カウンタ値CTをゼロよりも小さい値として推定することはない。また、後述するカウンタ値補正部44も、排気系温度カウンタ値CTをゼロよりも小さい値に補正することはない。
また、排気系温度カウンタ値推定部42は、吸気量Qinが比較的少ない場合、所定周期T毎に排気系温度カウンタ値CTを1減算するようになっている。
燃料カット制御部43は、燃料カット条件が成立すると、燃料噴射弁21による燃料噴射を一時的に禁止する制御、即ち、燃料カット制御を実行するものである。
条件(5)アクセルペダルの踏み込み量Accが実質的にゼロであること
条件(6)エンジン回転数Neが所定回転数Ne1以上であること
なお、ここで、所定回転数Ne1は、アイドル回転数Ne0よりも少し高い回転数として設定されたものである。
カウンタ値補正部44は、排気系温度カウンタ値推定部42により推定された排気系温度カウンタ値CTを、エンジン1の運転状態に応じて補正するものである。
より具体的に、このカウンタ値補正部44は、アイドル制御部41によってエンジン1が自動停止されている間、排気系温度カウンタ値CTを第1度合R1(例えば、R1=2[2秒毎])で減算補正するようになっている。
さらに、このカウンタ値補正部44は、アイドル制御部41によってエンジン1が自動再始動している間(いわゆる、オートクランキング中)は、排気系温度カウンタ値CTを第3度合R3(例えば、R3=0[2秒毎])で補正するようになっている。
R3 < R1 < R2 ・・・(A)
また、フィードバック噴射制御部47は、スロットルポジションセンサ17によって検出されたスロットルバルブ開度θと、エアフローセンサ20によって検出された吸気量Qinと、上流O2センサ28により検出された排ガス空燃比AF1とに基づいて、燃料噴射弁21による燃料噴射量Finjを調整するフィードバック噴射制御を実行するものである。
より具体的に、この噴射制御モード切換部49は、以下の条件(A)および(B)が満たされたか否かを判定するようになっている。
条件(B): カウンタ値補正部44によって補正された排気系温度カウンタ値CTが、下限閾値CTthを上回っている
なお、本実施形態において、この下限閾値CTthは0として設定されている。
これは、三元触媒27が触媒活性化温度以上に暖められないと、三元触媒27が本来の浄化性能を発揮出来ないことによるものであり、排気系温度カウンタ値CTが下限閾値CTth以下になったということは、三元触媒27が活性化温度に達していない可能性が極めて高いのである。換言すれば、この下限閾値CTthは、三元触媒27の触媒活性化温度に応じて設定されている。
条件(D): エンジン1が始動してから所定期間ETth1が経過した時点で上流O2センサ28が作動していない
より具体的に、この条件(D)が満たされたか否かの判定は、噴射制御モード切換部49が、上流O2センサ28の出力電圧が0.5[V]を上回ったか否かを判定することで行われるようになっている。
一方、この噴射制御モード切換部49は、上記の条件(A)が満たされていないと判定した場合、および、上記の条件(B)が満たされていないと判定した場合には、オープンループ噴射制御部48によるオープンループ噴射制御を長期間(第1b期間,第1期間)T1bまたは中期間(第1a期間,第1期間)T1aに亘って実行させた後、フィードバック噴射制御部46によるフィードバック噴射制御を実行させるようになっている。そして、オープンループ噴射制御の実行期間を、長期間T1bとするのか中期間T1aとするのかは上記の条件(C)および(D)の判定結果による。なお、本実施形態において、長期間T1bは例えば30秒として設定され、中期間T1aは例えば15秒として設定されている。
つまり、上記の長期間T1b,中期間T1a,短期間T2bおよび極短期間T2aは、以下の式(1)の関係を満たすように設定されている。
本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図2のフローチャートに示すように、まず、エンジン1が運転中である場合、ECU40がエアフローセンサ20によって検出された吸気量Qinを読み込む(ステップS11)。
その後、燃料カット制御部43が、上記の条件(5)および条件(6)の両方が満たされたか否か、即ち、燃料カット条件が満たされたか否か判定する(ステップS13)。
そして、燃料カット制御部43により燃料カット制御が実行されている間、カウンタ値補正部44が、排気系温度カウンタ値CTを第2度合R2(例えば、R2=10[2秒毎])で減算補正する(ステップS15)。
そして、カウンタ値補正部44は、アイドル制御部41によってエンジン1が自動停止されている間、排気系温度カウンタ値CTを第1度合R1(例えば、R1=2[2秒毎])で減算補正する(ステップS18)。
その後、アイドル制御部41は、上記の条件(4)が満たされたか否か、即ち、自動再始動条件が成立したか否かを判定する(ステップS19)。
そして、カウンタ値補正部44は、アイドル制御部41によってエンジン1が自動停止されている間、排気系温度カウンタ値CTを第3度合R3で補正し(ステップS21)、その後、リターンする。なお、本実施形態においては、第3度合R3が0として設定されている。このため、カウンタ値補正部44は、ステップS12において、排気系温度カウンタ値推定部42により推定された排気系温度カウンタ値CTを保持することとなる。
一方、排気系温度カウンタ値CTに応じた噴射制御モードの切換制御は、図3〜図5に示すフローチャートに示すように実行される。
図3に示すように、まず、噴射制御モード切換部49は、上記の条件(A)が満たされたか否か、即ち、アイドル制御部41によりエンジン1が自動再始動されたか否かを判定する(ステップS41)。
アイドル制御部41によりエンジン1が自動再始動されたのではなく、車両10のドライバがシリンダキーをイグニッションポジションまで回転させることに起因してエンジン1が始動した場合、即ち、マニュアル始動が行われた場合(ステップS41のNoルート)、図5を用いて後述するBサブルーチンが実行される(ステップS44)。
他方、カウンタ値補正部44によって補正された排気系温度カウンタ値CTが、下限閾値CTthを上回っている場合(ステップS42のYesルート)、Aサブルーチンが実行される(ステップS43)。
ここで、噴射制御モード切換部49が、条件(C)が満たされていると判定した場合(ステップS41aのYesルート)、さらにこの噴射制御モード切換部49は、オープンループ噴射制御部48によるオープンループ噴射制御を極短期間(第2期間)T2aに亘って実行させた後(ステップS42aおよびS43aのYesルート)、フィードバック噴射制御部46によるフィードバック噴射制御を実行させる(図3のステップS45)。
ここで、噴射制御モード切換部49が、条件(C)が満たされていると判定した場合(ステップS41bのYesルート)、この噴射制御モード切換部49は、オープンループ噴射制御部48によるオープンループ噴射制御を中期間(第1期間)T1aに亘って実行させた後(ステップS42bおよびS43bのYesルート)、フィードバック噴射制御部46によるフィードバック噴射制御を実行させる(図3のステップS45)。
まず、車両10のドライバがシリンダキーをイグニッションポジションまで回転させることで、スタータモータによるクランキングが開始された(周期T1)。
その後、エンジン回転数Neがクランキング回転数Ne1(例えば、Ne1=600[rpm])以上になり、クランキングが完了する(周期T2)。その後、周期T3までエンジン1がアイドル運転を行なった。
その後、ドライバがアクセルペダルを緩め、スロットルバルブ開度θが20%程度になり、吸気量Qinが比較的多くもなく且つ少なくもなくなった(周期T4〜T8)。このため、排気系温度カウンタ値推定部42は、周期T4から周期T8までの間、排気系温度カウンタ値CTの加算も減算も行なわず、周期T4における排気系温度カウンタ値CTを保持する。
その後、アイドル制御部41が、エンジン1の自動再始動を行なった(周期T13)。このため、カウンタ値補正部44は、オートクランキングが行なわれている間、排気系温度カウンタ値CTを第3度合R3で補正する。もっとも、本実施形態において、第3度合R3は0であるので、カウンタ値補正部44は、排気系温度カウンタ値CTの補正を行なわない。
また、排気系温度カウンタ値CTは、自動停止している期間に応じて減算補正されるだけでなく、燃料カット制御部43により実行される燃料カット制御や、アイドル制御部41によるオートクランキングといった種々の状況に応じて補正されるようになっている。したがって、より正確に排気系の温度を推定することが出来る。
エンジン1の温度を模擬的に示す冷却水温WTが比較的高い場合には、エンジン始動直後の空燃比が安定しない場合があるため、O2センサ28が活性化するまでオープンループ噴射制御を継続し、O2センサ28が活性化した後は速やかにフィードバック噴射制御に移行することが出来るようになっている。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。その例を以下に示す。
また、上述の実施形態においては、燃料噴射弁21が吸気ポート5内に燃料を噴射する場合について説明したが、エンジン1がこのような燃料噴射方式、即ち、ポート噴射方式を採用したものに限定するものではない。例えば、エンジン1が、シリンダ3の燃焼室内に燃料を噴射する方式、即ち、直噴方式を採用したものであってもよい。
また、上述の実施形態においては、ストップランプスイッチ(図示略)によってブレーキペダル(図示略)が踏み込まれているか否かが検出される場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、ブレーキペダルの変位量(即ち、踏込量)を検出するブレーキペダルポジションセンサを用いても良い。
条件(2a): クラッチペダルが解放されている
条件(3a): 車速Vsがゼロである
また、車両10にマニュアルトランスミッションを搭載した場合、上述した条件(4)に換えて、以下の条件(4a)を自動再始動条件として設定すればよい。そして、アイドル制御部41が、以下の条件(4a)が満たされた場合に、自動再始動条件が満たされたと判定するようにすればよい。
また、上述の実施形態においては、アイドル制御部41が、上記の条件(1)〜(3)が満たされれば、自動停止条件が満たされたと判定するようになっている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、以下の条件(9)および(10)が満たされると、自動停止条件が満たされたと判定されるようにしても良い。
条件(10): シフトレバーがパーキング(P)またはニュートラル(N)ポジションにある
また、上述の実施形態においては、アイドル制御部41が、上記の条件(4)が満たされれば、自動再始動条件が満たされたと判定するようになっている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上記の条件(9)および(10)が満たされたことにより、エンジン1が自動停止した場合には、以下の条件(11)および(12)が満たされると、自動再始動条件が満たされたと判定されるようにしても良い。
条件(12): シフトレバーがドライブ(D),リバース(R),セカンド(2nd)またはファースト(1st)ポジションに変更された
また、上述の実施形態においては、上記の条件(5)および(6)の両方が満たされた場合に燃料カット制御部43が燃料カット制御を実行する場合について説明したが、これは、車両10が減速する場合に実行される燃料カット制御(いわゆる、減速時燃料カット)であって、これに限定するものではない。例えば、燃料カット制御として、エンジン1が過回転することを抑制するための燃料カット制御(いわゆる、オーバーレボカット)が実行されるようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、車両10のドライバがシリンダキー(図示略)をイグニッションポジションまで回転させることで作動したスタータモータによるクランキングによるエンジン1の始動をマニュアル始動という場合を説明した。しかしながら、シリンダキーに代えて、エンジンスタートボタン(図示略)を車両10に設けるようにする場合もあり得る。この場合、エンジンスタートボタンが押下されたことによるクランキングでエンジン1が始動した場合もマニュアル始動に該当する。つまり、シリンダキーおよびエンジンスタートボタンは、エンジン1をマニュアル始動させる手段(マニュアル始動手段)に該当する。
また、上述の実施形態においては、排気系温度カウンタ値CTは、エンジン1の排気系の温度を模擬的に示す指標として用いた場合を説明したがこれに限定するものではない。例えば、排気系に設けられた触媒や排気系に設けられた部品の温度を仮想的に示す指標としてこの排気系温度カウンタ値CTを、用いても良い。
10 車両
12 冷却水温センサ(水温検出手段)
25 排気マニホールド(排気系)
26 排気管(排気系)
27 三元触媒(排気系)
28 上流O2センサ(排ガス空燃比検出手段)
41 アイドル制御部(自動停止再始動手段)
42 排気系温度カウンタ値推定部(排気系温度指標値推定手段)
44 カウンタ値補正部(温度指標値補正手段)
47 フィードバック噴射制御部(フィードバック噴射制御手段)
48 オープンループ噴射制御部(オープンループ噴射制御手段)
49 噴射制御モード切換部(噴射制御モード切換手段)
AF1 排ガス空燃比
CT 排気系温度カウンタ値(排気系温度指標値)
CTth 下限閾値
T1a 中期間(第1a期間,第1期間)
T1b 長期間(第1b期間,第1期間)
T2a 極短期間(第2期間)
T2b 短期間(第2期間)
WT エンジンの冷却水温
WTth 水温閾値
Claims (2)
- 車両に搭載されたエンジンの制御装置であって、
該エンジンの排ガス空燃比を検出する排ガス空燃比検出手段と、
該排ガス空燃比検出手段により検出された該排ガス空燃比に基づいて該エンジンの燃料噴射量を調整するフィードバック噴射制御を実行するフィードバック噴射制御手段と、
該排ガス空燃比に基づかないオープンループ噴射制御を実行することで該エンジンの燃料噴射量を調整するオープンループ噴射制御手段と、
自動停止条件が成立すると該エンジンを自動停止させ、該自動停止後に自動再始動条件が成立すると該エンジンを自動再始動させる自動停止再始動手段と、
該エンジンの排気系の温度に相関する排気系温度指標値を推定する排気系温度指標値推定手段と、
該自動停止再始動手段によって該エンジンが自動停止している間は該排気系温度指標値推定手段により推定された該排気系温度指標値を減算補正する温度指標値補正手段と、
該自動停止再始動手段の作動状況と該温度指標値補正手段により補正された該排気系温度指標値とに基づいて該フィードバック噴射制御手段および該オープンループ噴射制御手段を制御する噴射制御モード切換手段と、
該エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段とを備え、
該噴射制御モード切換手段は、
該自動停止再始動手段により該エンジンが自動再始動され且つ該温度指標値補正手段によって補正された該排気系温度指標値が閾値以下である場合、
オープンループ噴射制御手段による該オープンループ噴射制御を第1期間実行させた後に該フィードバック噴射制御手段による該フィードバック噴射制御を実行させ、
さらに、該自動停止再始動手段により該エンジンが自動再始動され且つ該温度指標値補正手段によって補正された該排気系温度指標値が該閾値を上回っている場合、
該オープンループ噴射制御手段による該オープンループ噴射制御を該第1期間よりも短い第2期間実行させた後に該フィードバック噴射制御手段による該フィードバック噴射制御を実行させ、
更に、該自動停止再始動手段により該エンジンが自動再始動され且つ該温度指標値補正手段によって補正された該排気系温度指標値が該閾値以下であり且つ該水温検出手段により検出された該冷却水温が水温閾値以下である場合、
該第2期間よりも長い第1a期間を該第1期間として設定し、
該オープンループ噴射制御手段による該オープンループ噴射制御を該第1a期間実行させた後に該フィードバック噴射制御手段による該フィードバック噴射制御を実行させる
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。 - 該噴射制御モード切換手段は、
該水温検出手段により検出された該冷却水温が該水温閾値を上回っている場合、
該第1a期間よりも長い第1b期間を該第1期間として設定し、
該オープンループ噴射制御手段による該オープンループ噴射制御を該第1b期間実行させた後に該フィードバック噴射制御手段による該フィードバック噴射制御を実行させる
ことを特徴とする、請求項1記載のエンジンの制御装置。
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