JP2002206442A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
内燃機関の空燃比制御装置Info
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Abstract
び/又は高回転領域への突入後のフィードバック制御の
継続時間を内燃機関の運転状態の履歴に応じて適切に設
定することにより、排気系に設けられる触媒温度の過度
な上昇を確実に抑制するとともに、フィードバック制御
領域の拡大により燃料消費のさらなる抑制を可能にす
る。 【解決手段】 フィードバック制御が行われる第1運転
領域(A,B)内の第1運転領域(A,B)よりも高負
荷及び/又は高回転側の第2運転領域(C)との境界近
傍の第3運転領域(B)で内燃機関が運転されていると
きには、その第3運転領域(B)での運転継続時間に応
じて第2運転領域(C)への突入後にフィードバック制
御を継続する所定時間を減少させるようにする。
Description
制御装置に関し、特に高負荷及び/又は高回転運転領域
での運転時の空燃比制御に用いて好適の装置に関する。
は高回転領域で運転される場合の触媒の過度な温度上昇
を抑制する方法としては、エンジンに供給する混合気の
空燃比をリッチ化することが一般的である。これは燃料
が蒸発するときの気化潜熱を利用してエンジンを冷却す
る、いわゆる燃料冷却と呼ばれる技術であるが、触媒の
過度な温度上昇を抑制できる反面、燃料消費の増大を招
いてしまう。
をできるかぎり抑制するため、従来様々な技術が提案さ
れている。例えば、特許2712086号公報に開示さ
れた技術では、エンジンの運転状態が高負荷領域に突入
した場合に直ぐに空燃比をリッチ化させるのではなく、
所定時間は空燃比フィードバック制御を続行し、所定時
間経過後にフィードバック制御を停止して空燃比をリッ
チ化させることにより、触媒温度の過上昇の抑制と燃料
消費の抑制との両立を図っている。そして、さらにこの
技術では、上記の所定時間の設定を細かく行うことによ
り、具体的には、高負荷領域に突入する直前のフィード
バック制御を継続した時間に応じて上記所定時間の加算
補正を行い、前回、高負荷領域で運転したときの運転時
間に応じて上記所定時間の減算補正を行うことにより、
触媒温度の過上昇の確実な抑制と燃料消費のさらなる抑
制とを図っている。
従来技術の場合、直前のフィードバック制御の継続時間
に応じて上記所定時間の加算補正を行っているが、これ
はフィードバック制御が行われればその継続時間に応じ
て単純に所定時間を増大するものであり、フィードバッ
ク制御中のエンジンの運転状態については考慮していな
い。即ち、上記従来技術では、かなりの温度上昇が予想
される高負荷領域寸前の領域において運転されている場
合でも、フィードバック制御領域に入っているかぎりは
上記所定時間を増大させてしまうことになる。このた
め、このような状態から高負荷領域での運転状態に移行
した場合には、増大された上記所定時間内に触媒の温度
が過度に上昇して耐熱温度を超えてしまう虞がある。
ードバック制御領域を温度上昇に対する安全率が高い領
域のみ、即ち、比較的低負荷領域に限定して設定するこ
とが考えられる。しかしながら、この場合にはフィード
バック制御領域を比較的狭くせざるを得ず、結果的に近
年の燃費向上要求に応えることができなくなってしま
う。
たもので、高負荷及び/又は高回転領域への突入後のフ
ィードバック制御の継続時間を内燃機関の運転状態の履
歴に応じて適切に設定することにより、排気系に設けら
れる触媒温度の過度な上昇を確実に抑制するとともに、
フィードバック制御領域の拡大により燃料消費のさらな
る抑制を可能にした、内燃機関の空燃比制御装置を提供
することを目的とする。
め、本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、運転状態検
出手段により内燃機関が所定の第1運転領域で運転され
ていることが検出されるときは、内燃機関の排気系に設
けられ空燃比に相関するパラメータを検出する排気セン
サの出力に基づいて、上記内燃機関の空燃比をフィード
バック制御すると共に、上記運転状態検出手段により上
記内燃機関が上記フィードバック運転領域よりも高負荷
及び/又は高回転側の所定の第2運転領域で運転されて
いることが検出されるときは、上記第2運転領域での運
転が所定時間継続した後に上記フィードバック制御を停
止して空燃比をリッチ化する。その際、上記運転状態検
出手段により上記内燃機関が上記第1運転領域内の上記
第2運転領域との境界近傍の所定の第3運転領域で運転
されていることが検出されるときは、上記第3運転領域
での運転継続時間に応じて上記所定時間を減少させる。
上記内燃機関が上記第1運転領域内の上記第3運転領域
よりも低負荷及び/又は低回転側の所定の第4運転領域
で運転されていることが検出されるときは、上記第4領
域での運転継続時間に応じて上記所定時間を増加させる
ようにする。また、上記第3運転領域と、上記第4運転
領域との間に、運転継続時間にかかわらず上記所定時間
を保持する領域、すなわち、設定時間を減少も増加もさ
せない領域を設定してもよい。
領域との近傍付近に限定して、上記第2運転領域より高
負荷及び/又は高回転側の領域で上記内燃機関が運転さ
れていることが検出されるときは、上記所定時間の経過
状態にかかわらず直ちに上記フィードバック制御を停止
して空燃比をリッチ化するのも好ましい。
の形態について説明する。図1は本発明の空燃比制御装
置が適用されるエンジン(内燃機関)のシステム構成図
である。図1に示すように、エンジン1の吸気通路2に
は、上流から順にエアクリーナ5,スロットル弁6及び
燃料噴射弁7が設けられている。そして、エアクリーナ
5の下流側には、吸入空気量を検出するエアフローセン
サ14が備えられ、スロットル弁6にはスロットル開度
を検出するスロットル開度センサ11が連結されてい
る。
上流から順に排ガス浄化用の触媒8と図示しないマフラ
とが設けられている。そして、触媒8の上流側には、排
ガス中の酸素濃度を検出するO2センサ(排気センサ)
12が備えられている。O2センサ12としては、排ガ
ス中の酸素濃度に応じて空燃比がストイキオよりもリッ
チの場合にはオン信号を出力し、リーンの場合にはオフ
信号を出力するタイプのセンサでもよく、或いは、排ガ
ス中の酸素濃度に応じてリニアに信号を出力するいわゆ
るリニアO2センサでもよい。さらに、エンジン1の本
体には、エンジン回転速度Neを検出するエンジン回転
速度センサ13が備えられている。
に、制御手段としての電子制御ユニット(ECU)10
が車室内に備えられている。ECU10の入力側には上
記の各センサ11〜14が接続され、出力側には燃料噴
射弁7が接続されている。ECU10は、上記各センサ
11〜14からの信号に基づいて燃料噴射弁7を駆動し
て、燃焼室内に供給される混合気の空燃比を制御してい
る。本実施形態では、ECU10は図2に示す制御マッ
プを用いて空燃比制御を行っている。
御モードを設定するためのマップであり、車両の運転状
態に応じて制御モードが設定されるようになっている。
車両の運転状態はエンジン回転速度Neとエンジン負荷
とで決まるが、ここではエンジン負荷をエアフローセン
サ14の出力とエンジン回転速度Neとに基づいて算出
される吸気充填効率Evで代表しており、エンジン回転
速度Neと吸気充填効率Evとに応じて制御モードが設
定されるようになっている。したがって、本実施形態で
は、エンジン回転速度センサ13とエアフローセンサ1
4とが本発明にかかる運転状態検出手段を構成してい
る。
モードに応じて4つの領域A〜Dが設定されている。領
域A,Bは、従来の空燃比制御におけるフィードバック
制御領域(第1運転領域)に相当し、領域A,Bよりも
高負荷或いは高回転領域である領域C,Dは、従来の空
燃比制御におけるリッチ運転領域(オープンループ制御
領域)に相当している。即ち、領域A,Bにおいては、
O2センサ12の出力に基づいて空燃比が理論空燃比近
傍(或いはスライトリーン)に維持されるようにフィー
ドバック制御が行われる。また、領域C,Dにおいて
は、触媒8の温度上昇を抑制するためにフィードバック
制御が停止され、オープンループ制御による空燃比のリ
ッチ化が行われる。ただし、フィードバック制御領域と
の境界に近い領域C(第2運転領域)については、領域
Cへの突入後、所定の時間が経過するまでは燃費向上の
ためフィードバック制御が継続される。
ック制御を停止して空燃比をリッチ化するタイミングを
適切に制御することで、触媒8の温度上昇の確実な抑制
とさらなる燃費向上とを図ったものである。本実施形態
では、ECU10は、領域Cへの突入後にフィードバッ
ク制御を継続する時間を内蔵するタイマ10Aによって
制御しており、このタイマ10Aの現在値(上記の所定
時間)Tをフィードバック制御領域中の各領域A,Bで
の運転継続時間に応じて加減算することによって、空燃
比をリッチ化するタイミングの適切化を図っている。
ク制御領域中の比較的高回転側、即ち、領域C或いは領
域Dとの境界近傍の領域B(第3運転領域)では、運転
継続時間に応じてタイマ10Aの現在値Tを減算補正し
ている。同じフィードバック制御領域A,B内であって
も高回転側(高負荷側でも同様)の領域Bほど排気温度
が高くなるため、このような領域Bでの運転継続時間が
長ければ触媒温度は上昇する。このため、領域Bよりさ
らに高回転側(或いは高負荷側)の領域Cに移行したと
きに、領域Cにおいてフィードバック制御を続行できる
許容時間は領域Bでの運転で触媒温度が上昇した分だけ
短くなる。そこで、ECU10は、領域Bでの運転継続
時間に応じてタイマ10Aの現在値Tを減算補正、具体
的には、運転継続時間に応じて所定のゲインG2で現在
値Tを減少させることにより、領域Cへの突入後のフィ
ードバック制御によって触媒温度が過上昇するのを抑制
しているのである。なお、領域Bについては、領域B内
での運転継続時間が長時間になった場合でも触媒温度が
許容温度を超えることはないように、その上限域は触媒
8の許容温度に対応して設定されている。したがって、
運転モードが領域Bにあるときは、ECU10は、運転
継続時間が長時間になりタイマ10Aの現在値Tが0に
なった場合でもフィードバック制御を継続する。
低回転側の領域A(第4運転領域)では、ECU10
は、逆に運転継続時間に応じてタイマ10Aの現在値T
を加算補正している。具体的には、運転継続時間に応じ
て所定のゲインG1で現在値Tを増加させている。低回
転側(低負荷側でも同様)の領域では排気温度が低くな
るため、触媒8の温度も排気温度に応じて低下してい
く。したがって、このような領域での運転継続時間が長
いほど触媒8の温度は低くなり、領域Cへの突入後にフ
ィードバック制御を続行できる許容時間は長くなる。そ
こで、ECU10は、領域Aでの運転継続時間に応じて
タイマ10Aの現在値Tを加算補正することにより、領
域Cへの突入後のフィードバック制御時間の拡大を図っ
ている。なお、タイマ10Aの現在値Tを加算補正する
に当たり、現在値Tは所定の上限値以上には増加しない
よう処理される。
U10は、フィードバック制御領域に近い比較的低負荷
低回転側の領域Cと、領域Cよりも高負荷或いは高回転
側の領域Dとで異なる空燃比制御を行っている。まず、
領域Cに突入した場合、ECU10は、タイマ10Aを
スタートさせてフィードバック制御を続行する。ECU
10は、フィードバック制御時間に応じて所定のゲイン
G3でタイマ10Aを現在値Tからカウントダウンして
いき、やがてタイマ10Aの現在値Tが0になったとこ
ろでフィードバック制御を停止する。そして、オープン
ループ制御に移行して空燃比をリッチ化する。このと
き、ECU10は、所定の初期値(例えば理論空燃比や
スライトリーン空燃比)からリッチ空燃比へ空燃比を徐
々にテーリングさせていく。これは、フィードバック制
御からオープンループ制御(リッチ空燃比)への移行に
伴うトルク段差を低減するための制御である。
CU10は、タイマ10Aの現在値Tを強制的に0にし
てフィードバック制御を行うことなく直ちにオープンル
ープ制御を開始する。領域Dのように高負荷及び/又は
高回転領域でフィードバック制御を行うと触媒温度が急
上昇する虞があるため、空燃比をリッチ化して速やかに
触媒温度の上昇を抑制する必要があるからである。この
速やかなオープンループ制御への移行処理は、フィード
バック制御領域A,Bから直接領域Dに突入したとき
も、領域Cを経由して領域Dに突入したときも共に行わ
れる。ただし、この場合も、フィードバック制御からオ
ープンループ制御への移行に伴うトルク段差を低減する
ため、空燃比のリッチ化はテーリング制御によって徐々
に行われる。
て、ECU10による空燃比制御の流れについて説明す
る。なお、以下の制御は一定の周期tで行われる。ま
ず、ECU10は、エンジン回転速度センサ13,エア
フローセンサ14を用いて車両の運転状態、即ち、エン
ジン回転速度Neと吸気充填効率Evとを検出する(ス
テップS10)。そして、検出した車両の運転状態が図
2に示す制御マップにおいて領域Aに属するか否か判定
する(ステップS20)。車両の運転状態が領域Aに属
する場合には、ECU10は、制御周期tに所定のゲイ
ンG1を乗じた値をタイマ10Aの現在値Tに加算し
(ステップS30)、O2センサ12の出力に基づいて
空燃比が理論空燃比近傍(或いはスライトリーン)に維
持されるようにフィードバック制御を行う(ステップS
40)。
領域Aに属さない場合には、ECU10は、車両の運転
状態が領域Bに属するか否か判定する(ステップS5
0)。そして、車両の運転状態が領域Bに属する場合に
は、ECU10は、制御周期tに所定のゲインG2を乗
じた値をタイマ10Aの現在値Tから減算し(ステップ
S60)、ステップS40に進んで空燃比のフィードバ
ック制御を行う。
状態が領域Bに属さない場合には、ECU10は、次に
車両の運転状態が領域Cに属するか否か判定する(ステ
ップS70)。そして、車両の運転状態が領域Cに属す
る場合には、ECU10は、タイマ10Aをスタートさ
せ、制御周期tに所定のゲインG3を乗じた値をタイマ
10Aの現在値Tから減算する(ステップS80)。続
いて、ECU10は、タイマ10Aの現在値Tが0に達
したか否か判定し(ステップS90)、タイマ10Aの
現在値Tが0になるまではステップS40に進んで空燃
比のフィードバック制御を行う。そして、タイマ10A
の現在値Tが0に達したら、ステップS100に進み、
オープンループ制御によって空燃比をリッチ化する。た
だし、フィードバック制御からオープンループ制御への
切り換え時には、テーリング制御によって空燃比を徐々
にリッチ化する。
領域Cに属さない場合には、ECU10は、車両の運転
状態が領域Dに属するものとみなし、タイマ10Aの現
在値Tを強制的に0に設定する(ステップS110)。
そして、ステップS100に進み、オープンループ制御
によって空燃比をリッチ化する。この場合も、フィード
バック制御からオープンループ制御への切り換え時に
は、テーリング制御によって空燃比を徐々にリッチ化す
る。
より、高回転側(或いは高負荷側)のフィードバック制
御領域Bでの運転により触媒8の温度が上昇した場合で
も、その運転継続時間に応じて高回転(或いは高負荷)
領域Bへの突入後にフィードバック制御を停止して空燃
比をリッチ化させるタイミングが早められるので、排気
通路3に配設された触媒8の過度の温度上昇を確実に抑
制することができる。そして、その結果、フィードバッ
ク制御領域の拡大も可能となって燃費向上を図ることも
可能になる。
ードバック制御領域Aでは触媒8の温度は低下するの
で、上記の空燃比制御のように領域Aでの運転継続時間
に応じて領域Bへの突入後のフィードバック制御の継続
時間を増加させても、温度上昇に対する安全度を見込む
ことができ、触媒8の過度の温度上昇を有効に抑制しな
がら、さらなる燃費向上を図ることが可能になる。
たが、本発明は上述の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更して実施
しうるものである。例えば、上述の実施形態では、フィ
ードバック制御領域を2つの領域A,Bに分けてタイマ
10Aの現在値Tを補正しているが、より細かく領域を
分けて補正を行ったり、或いは、タイマ10Aの現在値
Tが高回転側から低回転側へ及び/又は高負荷側から低
負荷側へリニアに大きくなっていくようにしたりしても
よい。また、領域Aと領域Bとの間にタイマ10Aの現
在値を増加も減少もさせず保持する領域を設けてもよ
い。
図2に示す設定に限定されるものではない。図2に示す
制御領域の設定はあくまでも一例である。例えば、図2
の比較的低回転側の領域では、フィードバック制御領域
A,Bから高負荷側へ運転状態が移行する場合、領域C
を経ることなく直接領域Dへ突入するような設定になっ
ている。これは、低回転高負荷領域は排気温度が高くな
りやすく、フィードバック運転を継続できる時間が極め
て短いためであるが、比較的低回転側でも一度領域Cを
経てから領域Dに突入するように、領域Cを低回転高負
荷側に拡大した設定にすることは勿論可能である。
吸気通路2内に燃料を噴射する形式のエンジンにのみ適
用されるものではなく、燃焼室内に直接燃料を噴射する
形式のエンジンにも適用することができる。
の空燃比制御装置によれば、フィードバック制御が行わ
れる第1運転領域内の第1運転領域よりも高負荷及び/
又は高回転側の第2運転領域との境界近傍の第3運転領
域で内燃機関が運転されているときには、その第3運転
領域での運転継続時間に応じて第2運転領域への突入後
にフィードバック制御を継続する所定時間を減少させる
ので、排気系に設けられる触媒の過度の温度上昇を確実
に抑制することができるとともに、フィードバック制御
領域の拡大も可能となり燃費向上を図ることができると
いう効果がある。
荷及び/又は低回転側の第4運転領域で運転されている
ときに、上記第4運転領域での運転継続時間に応じて第
2運転領域への突入後にフィードバック制御を継続する
所定時間を増加させることにより、温度上昇に対する安
全度を見込んで上記所定時間を長く設定することがで
き、触媒の過度の温度上昇を有効に抑制しながら、さら
なる燃費向上を図ることができるという効果がある。
ム構成図である。
御マップである。
を示すフローチャートである。
Claims (2)
- 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられ空燃比に相
関するパラメータを検出する排気センサと、上記内燃機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記運転
状態検出手段により上記内燃機関が所定の第1運転領域
で運転されていることが検出されるときは上記排気セン
サの出力に基づいて上記内燃機関の空燃比をフィードバ
ック制御すると共に、上記運転状態検出手段により上記
内燃機関が上記第1運転領域よりも高負荷及び/又は高
回転側の所定の第2運転領域で運転されていることが検
出されるときは上記第2運転領域での運転が所定時間継
続した後に上記フィードバック制御を停止して空燃比を
リッチ化する制御手段とを備えた内燃機関の空燃比制御
装置において、 上記制御手段は、上記運転状態検出手段により上記内燃
機関が上記第1運転領域に含まれる上記第2運転領域と
の境界近傍の所定の第3運転領域で運転されていること
が検出されるときは上記第3運転領域での運転継続時間
に応じて上記所定時間を減少させるよう構成されている
ことを特徴とする、内燃機関の空燃比制御装置。 - 【請求項2】 上記制御手段は、上記運転状態検出手段
により上記内燃機関が上記第1運転領域に含まれる上記
第3運転領域よりも低負荷及び/又は低回転側の所定の
第4運転領域で運転されていることが検出されるときは
上記第4運転領域での運転継続時間に応じて上記所定時
間を増加させるよう構成されていることを特徴とする、
請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001004143A JP4103334B2 (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001004143A JP4103334B2 (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002206442A true JP2002206442A (ja) | 2002-07-26 |
JP4103334B2 JP4103334B2 (ja) | 2008-06-18 |
Family
ID=18872373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001004143A Expired - Fee Related JP4103334B2 (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
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JP (1) | JP4103334B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100348853C (zh) * | 2004-05-21 | 2007-11-14 | 上海工程技术大学 | 电控汽油机大负荷工况基于排气温度空燃比反馈控制方法 |
US10480434B2 (en) | 2017-04-24 | 2019-11-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
-
2001
- 2001-01-11 JP JP2001004143A patent/JP4103334B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100348853C (zh) * | 2004-05-21 | 2007-11-14 | 上海工程技术大学 | 电控汽油机大负荷工况基于排气温度空燃比反馈控制方法 |
US10480434B2 (en) | 2017-04-24 | 2019-11-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
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