JP2014136530A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転者に違和感を与えるような車両の減速が抑制され、ドライバビリティまたはドライブフィーリングが高く保たれる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ECUは、エンジンが燃料カットを行うときにモータジェネレータのみで走行し得るように制御する場合に燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから実行タイミングまで所定の遅延時間αを設け、この遅延時間αを、条件成立タイミングで駆動指令を発した時からモータジェネレータが前記駆動指令を受けるまでの通信時間β及びモータジェネレータのみで車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの立ち上がり時間γの和であるモータ駆動時間β+γよりも長い時間とし、実行タイミングでモータジェネレータが所定出力が得られるよう遅延時間αの間にモータジェネレータへ駆動指令を発する。
【選択図】図3
【解決手段】ECUは、エンジンが燃料カットを行うときにモータジェネレータのみで走行し得るように制御する場合に燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから実行タイミングまで所定の遅延時間αを設け、この遅延時間αを、条件成立タイミングで駆動指令を発した時からモータジェネレータが前記駆動指令を受けるまでの通信時間β及びモータジェネレータのみで車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの立ち上がり時間γの和であるモータ駆動時間β+γよりも長い時間とし、実行タイミングでモータジェネレータが所定出力が得られるよう遅延時間αの間にモータジェネレータへ駆動指令を発する。
【選択図】図3
Description
本発明は、モータとエンジンとを備えた車両の制御装置に関するものである。
従来、モータとエンジンとを備え前記エンジンが燃料カットを行うときに前記モータのみで走行し得るように制御する車両の制御装置が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかる制御により、エンジンの駆動による燃料の消費を抑えつつ車両の走行を好適に維持しようとするものである。
しかしながら実際には上述したような制御を行う場合、エンジンの燃料カットが行われるときに車両が一時的に減速してしまう減速ショックが起こり、この減速ショックによる車両振動が運転者に違和感を与えてしまうことが知られている。そして現状ではかかる違和感を運転者に与えることを有効に回避することでドライバビィティ又はドライブフィーリングを高く保つようにすることが求められている。
本発明は、このような不具合に着目したものであり、運転者に違和感を与えるような車両の減速が抑制され、ドライバビリティまたはドライブフィーリングが高く保たれる車両の制御装置を提供することを目的としている。
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
すなわち本発明に係る制御装置は、モータとエンジンとを備え前記エンジンが燃料カットを行うときに前記モータのみで走行し得るように制御する場合に前記燃料カット行う燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから燃料カット制御が実行される実行タイミングまで所定の遅延時間を設けてなる車両の制御装置であって、 前記遅延時間を、前記条件成立タイミングで前記モータへ駆動指令を発した時から前記モータが前記駆動指令を受けるまでの通信時間及び前記モータが前記駆動指令により駆動され当該モータのみで前記車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの立ち上がり時間の和であるモータ駆動時間よりも長い時間とし、前記実行タイミングで前記モータが前記所定出力が得られるように前記遅延時間の間に前記モータへ駆動指令を発することを特徴とする。
つまり本願発明者らは、燃料カット時にモータのみで走行を行う実際の制御において、モータ制御ECUがエンジン制御ECUからの信号を受け、モータに出力を指示し、実際にモータから指示通りの所定出力が得られるまでの時間遅れが考慮されていないため、燃料カット時にショックが発生することを初めて見いだすことにより、本願発明に至ったものである。
このようなものであれば、通信の遅れやモータの作動遅れ時間も見越してモータを駆動することができ、燃料カットの実行タイミングとモータが所定出力を得るタイミングとを一致させることが可能となる。その結果、燃料カット時に起こる減速ショックを回避することにより、運転者への違和感が抑制され、ドライバビリティまたはドライブフィーリングが高く保つことができる。
また本発明に係る制御装置は、モータとエンジンとを備え前記エンジンが燃料カットを行うときに前記モータのみで走行し得るように制御する場合に前記燃料カット行う燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから燃料カット制御が実行される実行タイミングまで所定の遅延時間を設けてなる車両の制御装置であって、前記遅延時間を、前記条件成立タイミングで前記モータへ駆動指令を発した時から前記モータが前記駆動指令を受けるまでの通信時間及び前記モータが前記駆動指令により駆動された後最短で当該モータのみで前記車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの最短動作時間の和であるモータ駆動時間よりも長い時間とし、前記条件成立タイミング以後に前記モータへ前記駆動指令を発するとともに前記実行タイミングで前記モータが前記所定出力が得られるように前記モータの出力を逓増させることを特徴とする。
このようなものであれば、上記同様に通信の遅れやモータの作動遅れ時間も見越してモータを駆動することができ、燃料カットの実行タイミングとモータが所定出力を得るタイミングとを一致させることが可能となることに加え、急激な出力の立ち上がりが行い難いようなモータであっても前記減速ショックの発生を有効に回避することが可能となる。
本発明によれば、運転者に違和感を与えるような車両の減速が抑制され、ドライバビリティまたはドライブフィーリングが高く保たれる車両の制御装置を提供することができる。
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関100の概要を示す。本実施形態における内燃機関100は、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。
図2に示すように、本実施形態における内燃機関100には、モータジェネレータ110が付随している。モータジェネレータ110は、車両の駆動輪が設けられた車軸及びクランクシャフト10から駆動力の伝達を受けて発電する発電機としての機能と、内燃機関100のクランクシャフト10及び車軸を回転駆動する電動機としての機能とを両備する。モータジェネレータ110は、巻掛伝動装置を介して内燃機関100のクランクシャフト10の一端側と接続している。
モータジェネレータ110がクランクシャフト10及び車軸を回転駆動する場合、モータジェネレータ110は車載のバッテリ(図示せず)から電力の供給を受ける。翻って、クランクシャフト10により回転駆動されて発電する場合には、その発電した電力を同バッテリに充電することができる。特に、モータジェネレータ110は、車両が減速するときに回生制動を行い、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。すなわちこれら内燃機関100及びモータジェネレータ110を搭載した本実施形態に係る車両は、いわゆるハイブリッド車両である。
またモータジェネレータ110は、発電する場合は内燃機関100から見れば機械的な負荷となる。モータジェネレータ110の出力電圧が車載のバッテリの電圧を超越するとき、バッテリが充電され、かつモータジェネレータ110から電気負荷に電力が供給される。つまり、モータジェネレータ110がクランクシャフト10の回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。
内燃機関100と車軸とを繋ぐトランスミッション120は、クランクシャフト10の他端側に設置する。また、モータジェネレータ110と同じ側の外側壁に、エアコンディショナの冷媒圧縮用のコンプレッサ130を配設している。
モータジェネレータ110は、例えばインナーロータ方式のもので、永久磁石を有するロータと、ロータの外周面に対向するコイルを有するステータとを要素としてなる。ロータは、ロータ軸111の外周に固着している。ロータ軸111及びクランクシャフト10には、それぞれプーリ(または、スプロケット)112、101が固着しており、これらプーリ112、101に巻き掛けたベルト(または、チェーン)113によって、クランクシャフト10とロータ軸111との間で相互に(双方向に)回転駆動力を伝達する。
コンプレッサ130もまた、巻掛伝動装置を介して内燃機関100のクランクシャフト10の一端側と接続している。コンプレッサ130の入力軸132及びクランクシャフト10には、それぞれプーリ(または、スプロケット)133、102が固着しており、これらプーリ133、102に巻き掛けたベルト(または、チェーン)134によって、クランクシャフト10から入力軸132に回転駆動力を伝達する。ベルト134は、コンプレッサ130以外の補機である潤滑油ポンプ(図示せず)や冷却水ポンプ(図示せず)等にも駆動力を伝達することがある。なお、コンプレッサ130と入力軸132との間には、断接切換可能なマグネットクラッチ131が介在しており、エアコンディショナを稼働しないときには当該クラッチ131を切断する。
本実施形態の制御装置たるECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インターフェース、出力インターフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
そして本実施形態において、本実施形態に係るECU0はエンジン100を制御するためのエンジン制御ECU71の他には少なくともモータジェネレータ110を制御するためのモータ制御ECUを有している。すなわちエンジン制御ECU71は、モータ制御ECU72をはじめ、オートエアコンECU(図示せず)、トランスミッション制御ECU74、アイドルストップ制御ECU(図示せず)といった他のECUとの間で、CAN(Controller Area Network)に代表される通信バス73または専用線を介して互いに情報を送受信する。つまり、各ECUは、制御に必要なセンサ出力値等の制御データを他のECUとの間で共有している。すなわち本実施形態に係る車両は、エンジン100の制御とモータジェネレータ110の制御をそれぞれ別のECU71、72で行い、それぞれのECU71、72等が多重通信を用いて協調制御を行う、いわゆるモータアシストシステムを実現しており、エンジン100の低出力時に燃料カットを行うとともにモータジェネレータ110により走行することで燃費を有効に向上せしめている。
入力インターフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフト10の回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(運転者が要求する出力、いわば要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ(シフトポジションスイッチ)から出力されるシフトレンジ信号d、走行中に車両に起こる振動、詳細には走行中に起こる加速ショックや減速ショックを検知し得る振動検知センサから出力される振動検知信号e、エンジン100の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)g、車載のバッテリの充電状態を示すバッテリ電圧、バッテリ電流及びバッテリ温度を検出するセンサから出力されるバッテリ信号h等が入力される。
出力インターフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、モータジェネレータ110に対してこれを制御するための制御信号l、トランスミッション120に対してこれを制御するための制御信号m等を出力する。制御信号lは、モータジェネレータ110を発電機として作動させるか、電動機として作動させるかを指令するとともに、発電機として作動させる場合にモータジェネレータ110から出力させる電圧(または、電流)の大きさや、電動機として作動させる場合にモータジェネレータ110に対して印加する電圧(または、電流)の大きさを制御する信号となる。
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関100の運転を制御する。ECU0は、内燃機関100の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インターフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、モータジェネレータ110の発電量または出力といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、mを出力インターフェースを介して印加する。すなわちECU0においては図1及び図2に示すように、エンジン制御ECU71は運転パラメータに対応した制御信号i、j、kを出力インターフェースを介して印加する。モータ制御ECU72はモータジェネレータ110を制御するための制御信号lを出力インターフェースを介して印加する。トランスミッション制御ECU74はトランスミッション120に対してこれを制御するための制御信号mを出力インターフェースを介して印加する。
しかして本実施形態に係る車両の制御装置たるECU0は、低負荷でエンジン効率が悪い運転領域に移行すべく、前記エンジン100が燃料カットを行うときに前記モータジェネレータ110のみで走行し得るように制御する場合に前記燃料カット行う燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから燃料カット制御が実行される実行タイミングまで所定の遅延時間αを設けてなるようにしている。
ここで本実施形態では、前記遅延時間αを、前記条件成立タイミングで前記モータジェネレータ110へ駆動指令を発した時から前記モータジェネレータ110が前記駆動指令を受けるまでの通信時間β及び前記モータジェネレータ110が前記駆動指令により駆動され当該モータジェネレータ110のみで前記車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの立ち上がり時間γの和であるモータ駆動時間β+γよりも長い時間とし、前記実行タイミングで前記モータジェネレータ110が前記所定出力が得られるように前記遅延時間αの間に前記モータジェネレータ110へ駆動指令を発するようにしている。
以下、本実施形態における燃料カット時の制御について、図3のタイミングチャートを参照して説明する。
まず、運転中に所定の燃料カット条件が成立すると、エンジン制御ECU71により点火時期の遅角補正を行うとともに、エンジン制御ECU71からモータ制御ECU72へ速やかに通信を行う。本実施形態では燃料カット条件が成立する条件成立タイミングから燃料カットが実行される実行タイミングまで点火時期が遅角側に補正されることにより、エンジン100の出力が逓減するようにしている。またモータ制御ECU72は燃料カット条件が成立するタイミングよりも通信時間βだけ遅れたタイミングで前記通信を受けるが、当該タイミングではモータジェネレータ110へ駆動指令を発信しない。そしてモータジェネレータ110は実際に燃料カットが実行される実行タイミングから、予め記憶しているモータジェネレータ110が所定出力に至るまでの立ち上がり時間γだけ早いタイミングである駆動タイミングpでモータジェネレータ110を駆動させる。その結果、エンジン100が燃料カットを行うタイミングとモータジェネレータ110が所定出力に至るタイミングが一致する。これにより、車両の速度は燃料カット条件の成立から燃料カットが完了しモータジェネレータ110のみの走行へと至るまでの間、常に一定となる。
加えて本実施形態では、上記制御を行っているにも拘わらず駆動タイミングpの誤差により車両に振動が発生する場合に、次回の燃料カット時に当該振動が回避し得るようフィードバック制御を行うようにしている。かかる制御について図4のフローチャートを参照して説明する。
まず燃料カット条件が成立する(ステップS11)と振動検知センサから出力される振動検知信号eを参照する。そして振動検知信号eからECU0が振動を検出すると(ステップS12)、ECU0は車速信号aを参照し(ステップS13)、減速している場合、前記ステップS12での振動はエンジン100が燃料カットを実行した後にモータジェネレータ110が遅れて所定出力に至ることによって起こる減速ショックであると判断し、駆動タイミングpを早める補正を行う(ステップS14)。他方前記ステップS13において加速している場合、前記ステップS12での振動はエンジン100が燃料カットを実行する前にモータジェネレータ110が既に所定出力に至ることによって起こる加速ショックであると判断し、駆動タイミングpを遅らせる補正を行う(ステップS15)。これにより、次回の燃料カット時には最適な駆動タイミングpが維持され、燃料カット時のショックすなわち車両の振動は有効に回避される。
以上のように本実施形態では、燃料カット時にモータジェネレータ110のみで走行を行う実際の制御において、モータ制御ECU72がエンジン制御ECU71からの信号を受け、モータジェネレータ110に出力を指示し、実際にモータジェネレータ110から指示通りの所定出力が得られるまでの時間遅れの原因となる通信時間β及び立ち上がり時間γに初めて考慮し、通信の遅れやモータジェネレータ110の実際の作動の遅れ時間も見越してモータジェネレータ110を駆動することにより、燃料カットの実行タイミングとモータジェネレータ110が所定出力を得るタイミングとを一致させることを実現している。その結果、燃料カット時に起こる減速ショックを回避され、運転者への違和感が抑制され、ドライバビリティまたはドライブフィーリングを高く維持せしめている。
<変形例>
以下、本実施形態の変形例について詳述するが、当該変形例において、上記実施形態と同じ構成要素や値に対しては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
以下、本実施形態の変形例について詳述するが、当該変形例において、上記実施形態と同じ構成要素や値に対しては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
上記実施形態ではモータジェネレータ110を駆動させる駆動タイミングpを調整することにより車両の振動を回避したが、本変形例では、モータジェネレータ110が駆動する挙動を制御することにより上記同様の作用効果を奏している。
すなわち本変形例では、前記遅延時間αを、前記条件成立タイミングで前記モータジェネレータ110へ駆動指令を発した時から前記モータジェネレータ110が前記駆動指令を受けるまでの通信時間β及び前記モータジェネレータ110が前記駆動指令により駆動された後最短で当該モータジェネレータ110のみで前記車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの最短動作時間γ1の和であるモータ駆動時間β+γ1よりも長い時間とし、前記条件成立タイミング以後に前記モータジェネレータ110へ前記駆動指令を発するとともに前記実行タイミングで前記モータジェネレータ110が前記所定出力が得られるように前記モータジェネレータ110の出力を逓増させるようにしている。
以下、本実施形態における燃料カット時の制御について、図5のタイミングチャートを参照して説明する。
まず、運転中に所定の燃料カット条件が成立すると、エンジン制御ECU71により点火時期の遅角補正を行うとともに、エンジン制御ECU71からモータ制御ECU72へ速やかに通信を行う。本実施形態では燃料カット条件が成立する条件成立タイミングから燃料カットが実行される実行タイミングまで点火時期が遅角側に補正されることにより、エンジン100の出力が逓減するようにしている。またモータ制御ECU72は燃料カット条件が成立する条件成立タイミングよりも通信時間βだけ遅れたタイミングで前記通信を受け、当該タイミングでモータジェネレータ110へ駆動指令を発信する、すなわち燃料カット条件が成立する条件成立タイミングから通信時間βだけ遅れたタイミングが、本変形例に係る駆動タイミングpである。そしてモータジェネレータ110は所定出力に至るまで最も早く到達する最短立ち上がり角度θ1よりも小さい所定の立ち上がり角度θで駆動される。そして本変形例では上述の通り、遅延時間αは通信時間β及び最短動作時間γ1の和であるモータ駆動時間β+γ1よりも長く設定してある。その結果、エンジン100が燃料カットを行うタイミングとモータジェネレータ110が所定出力に至るタイミングが一致する。これにより、車両の速度は燃料カット条件の成立から燃料カットが完了しモータジェネレータ110のみの走行へと至るまでの間、常に一定となる。
加えて本変形例では、上記図5の制御を行っているにも拘わらず立ち上がり角度θの誤差により車両に振動が発生してしまう場合に、次回の燃料カット時に当該振動が回避し得るようフィードバック制御を行うようにしている。かかる制御について図6のフローチャートを参照して説明する。
まず燃料カット条件が成立する(ステップS21)と振動検知センサから出力される振動検知信号eを参照する。そして振動検知信号eからECU0が振動を検出すると(ステップS22)、ECU0は車速信号aを参照し(ステップS23)、減速している場合、前記ステップS22での振動はエンジン100が燃料カットを実行した後にモータジェネレータ110が遅れて所定出力に至ることによって起こる減速ショックであると判断し、立ち上がり角度θを大きくする補正を行う(ステップS24)。他方前記ステップS23において加速している場合、前記ステップS22での振動はエンジン100が燃料カットを実行する前にモータジェネレータ110が既に所定出力に至ることによって起こる加速ショックであると判断し、立ち上がり角度θを小さくする補正を行う(ステップS25)。これにより、常に最適なモータジェネレータ110の立ち上がりが維持され、燃料カット時のショックすなわち車両の振動は有効に回避される。
また、本変形例においても、立ち上がり角度θではなく駆動タイミングpを補正する上記図4のような制御を行っても良いことはいうまでもない。
以上のような構成とすることにより、本変形例においても上記実施形態同様に通信の遅れやモータジェネレータ110の作動遅れ時間も見越してモータジェネレータ110を駆動することができ、燃料カットの実行タイミングとモータジェネレータ110が所定出力を得るタイミングとを一致させることが可能となることに加え、急激な出力の立ち上がりが行い難いようなモータジェネレータ110であっても前記減速ショックの発生を有効に回避せしめている。
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみ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が可能である。
例えば、上記実施形態では燃料カット条件の成立時はモータの出力がOFFとなっている態様を開示したが、勿論、燃料カット条件成立時にエンジン及びモータの両方により走行していてもよい。その場合、モータはある一定の出力で駆動している状態から前記所定出力まで立ち上がることとなる。また燃料カット条件成立時にモータジェネレータは発電機として機能しているものであっても良い。
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
本発明はモータとエンジンとを備えた車両の制御装置として利用することができる。
0…車両の制御装置(ECU)
100…エンジン
110…モータ(モータジェネレータ)
100…エンジン
110…モータ(モータジェネレータ)
Claims (2)
- モータとエンジンとを備え前記エンジンが燃料カットを行うときに前記モータのみで走行し得るように制御する場合に前記燃料カット行う燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから燃料カット制御が実行される実行タイミングまで所定の遅延時間を設けてなる車両の制御装置であって、
前記遅延時間を、前記条件成立タイミングで前記モータへ駆動指令を発した時から前記モータが前記駆動指令を受けるまでの通信時間及び前記モータが前記駆動指令により駆動され当該モータのみで前記車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの立ち上がり時間の和であるモータ駆動時間よりも長い時間とし、
前記実行タイミングで前記モータが前記所定出力が得られるように前記遅延時間の間に前記モータへ駆動指令を発する制御装置。 - モータとエンジンとを備え前記エンジンが燃料カットを行うときに前記モータのみで走行し得るように制御する場合に前記燃料カット行う燃料カット条件が成立した条件成立タイミングから燃料カット制御が実行される実行タイミングまで所定の遅延時間を設けてなる車両の制御装置であって、
前記遅延時間を、前記条件成立タイミングで前記モータへ駆動指令を発した時から前記モータが前記駆動指令を受けるまでの通信時間及び前記モータが前記駆動指令により駆動された後最短で当該モータのみで前記車両を走行させ得る所定出力が得られるまでの最短動作時間の和であるモータ駆動時間よりも長い時間とし、
前記条件成立タイミング以後に前記モータへ前記駆動指令を発するとともに前記実行タイミングで前記モータが前記所定出力が得られるように前記モータの出力を逓増させる制御装置。
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2013
- 2013-01-18 JP JP2013006960A patent/JP2014136530A/ja active Pending
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JP2017149206A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 三菱電機株式会社 | 車両駆動制御装置および車両駆動制御方法 |
JP2019002341A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | カルソニックカンセイ株式会社 | エンジン制御装置 |
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