JPH11148375A - ディーゼルエンジンの暖機促進装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの暖機促進装置

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JPH11148375A
JPH11148375A JP9310967A JP31096797A JPH11148375A JP H11148375 A JPH11148375 A JP H11148375A JP 9310967 A JP9310967 A JP 9310967A JP 31096797 A JP31096797 A JP 31096797A JP H11148375 A JPH11148375 A JP H11148375A
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JP
Japan
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engine
warm
egr
throttle valve
exhaust
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JP9310967A
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Kazuo Nakagawa
和雄 中川
Hirotoshi Watahashi
弘敏 渡橋
Mitsuteru Okada
光輝 岡田
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2250/41Control to generate negative pressure in the intake manifold, e.g. for fuel vapor purging or brake booster
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    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン暖機運転中の黒煙及び白煙の発生を
防止する。 【解決手段】 本発明に係るディーゼルエンジンの暖機
促進装置は、エンジン1の排気通路3と吸気通路2とを
EGR通路15で連絡し、EGR通路15にはEGR弁
16を、前記排気通路3には排気絞り弁5をそれぞれ設
け、エンジン暖機運転中、エンジン回転数Neが第1所
定値Ne1 以上となったとき、前記排気絞り弁5と前記
EGR弁16とをともに開とするコントローラ13を設
けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の暖機促進装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のディーゼルエンジンの暖機促進装
置としては、以下の如きQWS(Quick Warm-up Syste
m)という装置が知られている。これは排気ブレーキ装
置と、FICD(Fast Idle Control Device)という装
置とを組み合わせたものである。FICDは、負圧アク
チュエータで燃料噴射ポンプのコントロールロッドを操
作し、燃料噴射量を強制的に増量してアイドルアップを
実行するものである。一方、排気ブレーキ装置は、主
に、エンジンの排気通路に設けられた排気絞り弁を排気
ブレーキ時に閉とし、排圧を高めてエンジンブレーキを
効かせるというものである。特にこの排気絞り弁をエン
ジン暖機中に閉とすれば、エンジンの負荷が増加しエン
ジン回転が低下すると共に、エンジン回転が不安定とな
る。それを防止するため、先のFICDを作動させるこ
とによりアイドルアップを図り、エンジン回転を安定さ
せると共に、低回転でも発生する熱量が多くなり暖機が
促進される。
【0003】なお、排気ブレーキ装置は、エンジンの吸
気通路にて排気絞り弁と同時に開閉する吸気絞り弁も備
え、吸気絞り弁が排気ブレーキ時に閉とされることによ
り、吸排気騒音の防止を図る。また、吸気絞り弁はエン
ジン暖機中にも閉とされ、これにより低温の新気の導入
を防止して暖機を促進する。
【0004】このQWSの作動領域は図5に示す如きで
ある。即ちQWSは、冷却水温Twが暖機終了温度Tw
f(ここでは80℃)未満で、且つエンジン回転数Neが
最大作動回転数Ne0 (ここでは約1800rpm )未満のと
きに作動する。ただし車両が停止中であることを条件と
する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これとは別
に、トラック車両等には一般に運転手が車室内で操作し
得るアイドルコントロールノブが装備されており、車両
停止中、運転手はこれを操作してエンジン回転数を自由
に上げられる。つまりノブも燃料噴射ポンプのコントロ
ールロッドに接続されており、ノブを操作することで燃
料噴射量が変わり、エンジン回転数が変化するのであ
る。
【0006】ところが、このような任意の調節が可能で
ある結果、上述のQWS作動時にエンジン回転が人為的
に上昇されてしまい、好ましくない事態になることがあ
った。即ち、QWS作動時には排気絞り弁が閉じられて
いるため、あまりに回転が上昇し排ガス量が増すと、高
温となった排気絞り弁上流側のシリンダや排気マニホー
ルド内に多量の不完全燃焼ガスが滞留し、これらが燃え
きれず黒煙が発生するという問題があった。
【0007】このため、QWSを非作動として回転を上
昇させると、こんどは排気の抜けが良くなり過ぎてシリ
ンダ内温度が低下し、これによって燃料の着火性が悪化
し、白煙(未燃HC)を生じてしまうことがあった。特
にこれは、シリンダ内温度が低温で着火しにくいのに加
え、回転上昇過程における動的な噴射タイミングが遅
れ、着火性がさらに悪化することにも起因する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るディーゼル
エンジンの暖機促進装置は、エンジンの排気通路と吸気
通路とをEGR通路で連絡し、EGR通路にはEGR弁
を、前記排気通路には排気絞り弁をそれぞれ設け、エン
ジン暖機運転中、エンジン回転数が第1所定値以上とな
ったとき、前記排気絞り弁と前記EGR弁とをともに開
とするコントローラを設けたものである。
【0009】本発明は、エンジン暖機運転中、排気絞り
弁でシリンダ内に高温の排ガスを滞留させる代わりに、
EGR(排気再循環、Exhaust Gas Return)によって高
温の排ガスをシリンダ内に送り込もうというものであ
る。具体的には、エンジン回転が上昇したとき、排気絞
り弁を開として排気の抜けを促進する。こうすると不完
全燃焼ガスの滞留による黒煙発生が防止される。一方、
EGR弁を開としてEGRを実行する。こうすると高温
の排ガスがシリンダ内に送り込まれ、シリンダ内温度低
下による白煙発生が防止される。
【0010】なお、前記吸気通路に吸気絞り弁が設けら
れ、前記コントローラが、エンジン回転数が前記第1所
定値以上で且つこれより大きい第2所定値より小さい値
のとき、前記吸気絞り弁を閉とするのが好ましい。
【0011】また、前記コントローラが、エンジン回転
数が前記第2所定値以上で且つこれより大きい第3所定
値より小さい値のとき、前記吸気絞り弁を開とするのが
好ましい。
【0012】また、前記コントローラが、エンジン冷却
水温が所定値を越えた場合に限り前記EGR弁を開と
し、所定値以下の場合は前記EGR弁を閉とするのが好
ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【0014】図1は本発明に係るディーゼルエンジンの
暖機促進装置を示す構成図である。図示するようにエン
ジン1は吸気通路2と排気通路3とを有し、これら通路
2,3にはそれぞれ吸気絞り弁4及び排気絞り弁5が設
けられている。これら弁4,5は、それぞれ吸気側及び
排気側負圧アクチュエータ6,7(ダイヤフラム等)で
開閉動作されるバタフライ弁であって、閉のときには弁
体に開口された小径の絞り穴で小流量の通過を許容でき
るようになっている。またエンジン1には燃料噴射ポン
プ21が設けられ、これのコントロールラック(図示せ
ず)がファーストアイドル(FI)用負圧アクチュエー
タ8で操作されるようになっている。これによってエン
ジン1のアイドル運転時、燃料量の増量即ちエンジン回
転数の上昇が可能となる。なおFI用負圧アクチュエー
タはこのようなエンジン回転数の上昇ができればコント
ロールラック以外のものを操作するものでも構わない。
【0015】これら負圧アクチュエータ6,7,8は、
共通のバキュームポンプ9から送られてくる負圧で作動
されるようになっている。そしてこれら負圧アクチュエ
ータ6,7,8とバキュームポンプ9とを結ぶ負圧通路
にはそれぞれ電磁弁10,11,12が設けられてい
る。電磁弁10,11,12は、ECU 等によるコントロ
ーラ13から制御信号を受けて所定開度に制御される。
そして開(ON)のときには各々対応する負圧アクチュエ
ータ6,7,8に所定量の負圧を供給し、各弁4,5又
はコントロールラックを所定開度、所定位置にする。他
方、閉(OFF )のときには供給した負圧を大気開放する
ようになっている。このようにして負圧アクチュエータ
6,7,8にはバキュームポンプ9で発生した負圧が選
択的に送られる。なおバキュームポンプ9はエンジン1
に駆動される。
【0016】一方、エンジン1にはEGR装置14が設
けられる。これは吸気通路2と排気通路3とを連絡する
EGR通路15、EGR通路15に設けられたEGR弁
16、EGR弁16を作動させる負圧アクチュエータ1
7、及び負圧アクチュエータ17を所定量作動させ、E
GR弁16を所定開度にする電磁弁18とから主に構成
される。負圧アクチュエータ17、電磁弁18は上述の
ものと同様で、ここではEGR弁16にポペット弁タイ
プのものが用いられる。こうしてEGR弁16もコント
ローラ13からの制御信号に基づき所定開度に制御され
ることとなる。EGR弁16と電磁弁18との間にはダ
ンピングバルブ19が設けられ、EGR弁16の開度の
振れが防止されている。
【0017】かかる装置はコントローラ13により、エ
ンジン運転状態に応じて最適に電子制御される。エンジ
ン運転状態を検知するためのセンサとしては、エンジン
回転数(回転速度)を検知するためのエンジン回転数セ
ンサ20、エンジン負荷を検知するためのアクセル開度
センサ(図示せず)、アクセルペダルの踏込み状態を検
知するためのアイドルスイッチ(図示せず)、エンジン
冷却水温を検知するための水温センサ22、燃料噴射ポ
ンプ21のコントロールラック位置を検出するためのラ
ックセンサ23等がある。また車両の走行状態を検知す
るセンサとして車速センサ(図示せず)等も設けられて
いる。
【0018】本装置においては、吸気絞り弁4、吸気側
負圧アクチュエータ6及び吸気側電磁弁10によって吸
気絞り装置24が構成され、排気絞り弁5、排気側負圧
アクチュエータ7及び排気側電磁弁11によって排気絞
り装置25が構成され、FI用負圧アクチュエータ8及
びFI用電磁弁12によってファーストアイドル装置
(FICD)26が構成される。そして吸気絞り装置2
4及び排気絞り装置25によって排気ブレーキ装置が構
成され、さらにこれにアイドルアップ装置26を加える
とQWS27が構成される。上述のように、これら装置
は作動源として共通のバキュームポンプ9を用い、共通
のコントローラ13で一括管理されることとなる。
【0019】なお吸気絞り弁4は、排気ブレーキ時には
排気絞り弁5と同時に閉となって排気の吸気側への逆流
を防止し、吸排気騒音の防止を図る。よってエンジン暖
機中に閉となれば、低温の新気の導入も防止して暖機を
促進する。
【0020】また、燃料噴射ポンプ21のコントロール
ラックは、車室内で操作し得るアイドルコントロールノ
ブ(図示せず)によっても操作できるようになってい
る。よってFICD26とは別に、運転手は必要に応じ
てエンジン回転を自由に上げられる。
【0021】次に、かかる実施の形態の作用を説明す
る。
【0022】図2、図3は本装置の制御フローチャー
ト、図4は本装置の作動マップを示す。なお図4におい
てNi(約600 (rpm) )はエンジン1のベースのアイド
ル回転数を示す。図2はQWS27の制御内容を、図3
はEGR装置14の制御内容を示し、これら制御は各々
独立に並列処理される。
【0023】先ず最初にQWSの制御内容を説明する。
図2に示すように、コントローラ13は、最初のステッ
プ41で、エンジン回転数センサ20及び水温センサ2
2の検出信号に基づきエンジン回転数Ne及び冷却水温
Twを入力する。次にステップ42で、車室内に設けら
れたQWSスイッチがONとされているか否かを判断す
る。ONとされていれば、次のステップ43で、車速セン
サの検出信号に基づき車速が0か否か、つまり車両が停
止中であるか否かを判断する。停止中ならば、次のステ
ップ44で、アクセルペダルの踏み込みがなされている
か否かをアイドルスイッチの出力信号により判断する。
アイドルスイッチがON、つまりアクセルペダルが踏み込
まれてないときは、ステップ45で暖機モードフラグを
ONにする。このようにQWSスイッチがONとされ、車両
が停止中であり、アクセルペダルが踏み込まれてないと
いう3条件が整ったときのみ、暖機モードフラグが立て
られる。
【0024】この後、ステップ46〜48では、現在の
エンジン回転数Neと、予め入力されたしきい値Ne1
(第1所定値)、Ne2 (第2所定値)、Nef(第3
所定値)との比較を行っている。これらしきい値の具体
値はNe1 =775 (rpm) 、Ne2 =1600(rpm) 、Nef
=2500(rpm) である。
【0025】先ずステップ46において、Ne<Ne1
のときは、ステップ49に進んでAモードの暖機運転を
許容し(ON)、次のステップ50でTw<Twfかどう
かを判断する。Twfはエンジン1の最大暖機温度で、
水温Twがこの温度未満ならエンジン1は暖機運転中或
いは冷間であるといえる。ここでのTwfの具体値は80
℃である。Tw<Twfの場合のみ、ステップ51でA
モードの暖機運転を実行するが、これはQWS27を作
動させ、即ち、吸気絞り弁4及び排気絞り弁5を全閉と
し、FICD26によりエンジン回転数を僅かに上昇さ
せることで行う。このときのエンジン回転数即ちファー
ストアイドル回転数はNeif=680(rpm)である。
【0026】一方、ステップ50でTw≧Twfならス
テップ52においてQWSを非作動とする。暖機の必要
がないからである。このときは吸気絞り弁4及び排気絞
り弁5が全開となり、FICD26によるアイドルアッ
プも行われない。
【0027】次に、ステップ47においてNe1 ≦Ne
<Ne2 のときは、ステップ53に進んでB1モードの
暖機運転を許容し(ON)、次のステップ54でTw<T
1かどうかを判断する。Tw1 は水温Twのしきい値
で、ここでは30℃に設定される。Tw<Tw1 の場合の
み、ステップ55でB1モードの暖機運転を実行する
が、これは排気絞り弁5を全開、FICD26を非作動
とし、吸気絞り弁4を全閉とすることで行う。このB1
モードは、図4に示すように、水温Twがさらなるしき
い値(所定値)Tw2 =-5℃より大きい場合と以下の場
合とに分けられる。これについては後述する。
【0028】一方、ステップ54でTw≧Tw1 なら、
ステップ52に進んでQWS27を非作動とし、吸気絞
り弁4を全開とする。即ちこの場合はエンジン回転数及
びエンジン温度がある程度高い場合なので、あえて暖機
促進のための特別な制御を行わない。
【0029】次に、ステップ48においてNe2 ≦Ne
<Nefのときは、ステップ56に進んでB2モードの
暖機運転を許容(ON)する。しかしながら次のステップ
52ではQWS27を非作動とする。これは本モードで
は、後述するようにEGRによる暖機促進が行われるだ
けだからである。
【0030】一方、ステップ48においてNe≧Nef
のときは、十分高回転で燃料量も多いため、あえて暖機
促進を行う必要がないので、ステップ57で暖機モード
フラグをOFF にし、ステップ58で通常制御に入る。
【0031】なお、ステップ42でQWSスイッチがOF
F の場合、ステップ43で車速が0でない場合、又はス
テップ44でアクセルペダルが踏み込まれている場合に
は、いずれの場合であっても暖機モードフラグをOFF に
し、通常制御を行うようにする。以上がQWS27の制
御内容である。
【0032】次に、EGR装置14の制御内容を説明す
る。図3に示すように、先ずステップ61で水温Twを
入力し、ステップ62で暖機モードフラグがONとなって
いるか否かを判断する。ONとなっていれば、ステップ6
3で、現在B1モード又はB2モードのいずれかがONと
なっているか否かを判断する。いずれかのモードがONと
なっていれば、ステップ64に進んでTw2 <Tw<T
1 となっているか否かを判断する。なっていればステ
ップ65でEGR制御を実行する。即ち、電磁弁18に
通電して負圧アクチュエータ17を作動させ、EGR弁
16を所定開度に開き、EGR通路15を通じて、エン
ジン運転状態に応じた所定量の排ガスを吸気に環流させ
る。ステップ62で暖機モードフラグがOFF のとき、ス
テップ63でB1、B2モードがOFF のとき、又はステ
ップ64でTw2 <Tw<Tw1でないときは、いずれ
も通常のEGR制御を実行する。ただしこの通常制御は
Tw≧Twfの場合のみ行われるものなので、エンジン
暖機中はEGR装置14が非作動(EGR弁16が全
閉)となりEGRは実行されない。
【0033】このように、EGRは、Tw2 <Tw<T
1 で且つQWSがB1モード又はB2モードのときに
のみ実行される。ここでB1モードのうち、EGRが実
行されるのはTw2 <Tw<Tw1 のときだけで、よっ
てこれをB1・EGRモードということとする。
【0034】次に各モードの特徴を述べる。
【0035】先ず、Aモードのときは、通常通りのアイ
ドル回転数付近での暖機運転が行われ、この場合にFI
CD26でアイドル回転数を上げるので、暖機が促進さ
れる。また、排気絞り弁5を閉とすることで、高温の排
ガスがシリンダ内に滞留され暖機促進が図れる。さらに
吸気絞り弁4を閉とすることで、低温の新気の導入が妨
げられ、シリンダ内温度を低下させずに済み、暖機が促
進される。
【0036】ここで、FICD26のみによれば、エン
ジン回転数はファーストアイドル回転数Neif=約68
0 (rpm) に固定されるが、人為的にアイドルコントロー
ルノブが操作された場合、これより回転が上昇する。し
かしながら、Aモードの最大回転数はNe1 =775 (rp
m) であり、ファーストアイドル回転数Neif=680(r
pm) より若干高い値に過ぎないので、ファーストアイド
ル回転数Neifのときと同様の制御でも黒煙や白煙の
発生はない。
【0037】次に、B1・EGRモードのときは、アイ
ドルコントロールノブが操作され、エンジン回転数が通
常のファーストアイドル回転数に比べ高い状況下にあ
る。よってこの場合は、排気絞り弁5を開として排気の
抜けを向上し、不完全燃焼ガスの滞留による黒煙発生を
防止する。また同時にEGRを実行し、シリンダ内に高
温の排ガスを供給してシリンダ内温度の低下を防ぎ、白
煙発生を防止する。一方このときはエンジン回転数がア
イドル回転数に比べて高い低〜中速の領域にあるので、
当然に暖機の促進が行われる。このようにEGRを暖機
促進に効果的に利用し、黒煙、白煙の発生を防止しつ
つ、暖機の促進が可能となる。
【0038】ところで、本モードではこれらに加え吸気
絞り弁4を閉とする制御も行っている。これは吸気通路
2中、吸気絞り弁4の下流側にEGR通路15の出口が
開口されており、吸気絞り弁4を閉じることで出口が負
圧となり、EGR量を増やせるからである。またこの場
合、エンジン回転数が、アイドル回転数よりは高いがま
だそれ程高くないので、吸気絞りを行っても十分な吸気
量を確保でき、その一方で低温の新気の導入を妨げら
れ、暖機を促進できるからである。
【0039】他方、Tw≦Tw2 のときのB1モードに
おいては、EGRは行わず、吸気絞り弁4のみ閉とし排
気絞り弁5は開とする。EGRを行わないのは、エンジ
ン1がTw2 =-5℃以下という低温になっているので、
もはやEGRでアシストできる領域ではなく、またこの
ような低温でEGRを行うと、腐食性のある水分が発生
し好ましくないからである。
【0040】次に、B2モードのときは、アイドルコン
トロールノブの操作により、エンジン回転数がNe2
1600(rpm) からNef=2500(rpm) までの間と著しく高
くなっている。よってこの場合は、吸気絞り弁4を開と
して十分な吸気量を確保し、排気絞り弁5を開として排
気の抜けを向上し、黒煙発生を防止すると共に、EGR
によってシリンダ内温度の低下を防ぎ、白煙の発生を防
止する。一方このときはエンジン回転数が中〜高速領域
となるので、当然に暖機の促進が図られる。こうしてB
2モードのときも、暖機中の黒煙、白煙の発生が防止さ
れる。
【0041】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず他の
実施の形態を採ることも可能である。例えば、回転数や
水温のしきい値(境界値)は上記の値に限定されない
し、吸・排気絞り弁等の形式も上記に限定されない。
【0042】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
【0043】(1) エンジン暖機運転中の黒煙及び白
煙の発生を防止できる。
【0044】(2) 特に吸気絞りによって、白煙の発
生を一層防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す構成図である。
【図2】QWSの制御内容を示すフローチャートであ
る。
【図3】EGR装置の制御内容を示すフローチャートで
ある。
【図4】暖機促進装置の作動マップである。
【図5】従来のQWSの作動マップである。
【符号の説明】
1 エンジン 2 吸気通路 3 排気通路 4 吸気絞り弁 5 排気絞り弁 13 コントローラ 15 EGR通路 16 EGR弁 Ne エンジン回転数 Ne1 ,Ne2 ,Ne3 しきい値 Tw 冷却水温 Tw2 しきい値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/02 360 F02D 41/02 360 F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R 550A 570 570E

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気通路と吸気通路とをEG
    R通路で連絡し、該EGR通路にはEGR弁を、前記排
    気通路には排気絞り弁をそれぞれ設け、エンジン暖機運
    転中、エンジン回転数が第1所定値以上となったとき、
    前記排気絞り弁と前記EGR弁とをともに開とするコン
    トローラを設けたことを特徴とするディーゼルエンジン
    の暖機促進装置。
  2. 【請求項2】 前記吸気通路に吸気絞り弁が設けられ、
    前記コントローラが、エンジン回転数が前記第1所定値
    以上で且つこれより大きい第2所定値より小さい値のと
    き、前記吸気絞り弁を閉とする請求項1記載のディーゼ
    ルエンジンの暖機促進装置。
  3. 【請求項3】 前記コントローラが、エンジン回転数が
    前記第2所定値以上で且つこれより大きい第3所定値よ
    り小さい値のとき、前記吸気絞り弁を開とする請求項2
    記載のディーゼルエンジンの暖機促進装置。
  4. 【請求項4】 前記コントローラが、エンジン冷却水温
    が所定値を越えた場合に限り前記EGR弁を開とし、所
    定値以下の場合は前記EGR弁を閉とする請求項1乃至
    3いずれかに記載のディーゼルエンジンの暖機促進装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1247962A1 (de) 2001-04-06 2002-10-09 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Verfahren zur Beschleunigten Innenraumaufwärmung bei Dieselfahrzeugen
US8336291B2 (en) 2007-03-02 2012-12-25 Isuzu Motors Limited Exhaust throttle valve diagnosing device and method
WO2014185250A1 (ja) * 2013-05-13 2014-11-20 いすゞ自動車株式会社 ハイブリッド車両及びその制御方法

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