JP2018066270A - 内燃機関制御装置 - Google Patents
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と、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記スロットル弁から前記内燃機関への吸気管内の圧力を検出する吸気管内圧検出手段と、前記スロットル弁の上流側の吸気温を検出する吸気温検出手段と、を含み、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に合わせた目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に合わせた目標吸気管内圧を算出する目標吸気管内圧算出手段と、
前記目標吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、絞り式流量算出式に適応して目標有効開口面積を算出する目標有効開口面積算出手段と、
あらかじめ適合されたスロットル有効開口面積とスロットル開度との対応マップを用いて、前記目標有効開口面積から目標開度を算出する目標開度算出手段と、
前記吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、前記絞り式流量算出式に適応して学習用有効開口面積を算出する学習用有効開口面積算出手段と、前記対応マップを用いて前記学習用有効開口面積から学習用開度を算出する学習用開度算出手段と、スロットル開度と前記学習用開度との差より学習基本値を算出する学習基本値算出手段と、前記学習基本値から瞬時的なばらつきを除去してスロットル学習値を算出する学習用補正後積分処理手段と、を含むスロットル学習値算出手段と、
前記吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、前記絞り式流量算出式に適応して、フィードバック用有効開口面積を算出するフィードバック用有効開口面積算出手段と、前記対応マップを用いて、前記フィードバック用有効開口面積からフィードバック用開度を算出するフィードバック用開度算出手段と、前記スロットル開度と前記フィードバック用開度との差よりフィードバック基本値を算出するフィードバック基本値算出手段と、前記フィードバック基本値を積分処理してスロットルフィードバック値を算出する補正後積分処理手段と、を含むスロットルフィードバック制御手段と、
前記目標開度算出手段と、目標スロットル学習値を算出する目標スロットル学習値算出手段と、前記スロットルフィードバック制御手段と、を含む補正後目標開度算出手段と、
前記補正後目標開度算出手段と、前記目標スロットル学習値算出手段と、前記スロットルフィードバック値と前記目標スロットル学習値との和であるスロットル学習補正値を前記補正後目標開度算出手段に入力するスロットル開度補正値算出手段と、前記目標開度算出手段と、を含み、前記対応マップの前記目標有効開口面積に対応する前記目標開度の値、前記目標スロットル学習値、及び前記スロットルフィードバック値の和が、前記目標有効開口面積に対応する実際のスロットル開度に近づくように、前記スロットル学習値と前記スロットルフィードバック値を更新し記憶する最終目標開度算出手段と、を備えたものである。
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関制御装置を概略的に示す構成図であり、図2は、実施の形態1に係る内燃機関制御装置におけるエンジン制御部の概略構成を示すブロック図である。
図1において、エンジン1の吸気系を構成する吸気通路の上流側には、エンジン1への吸入空気流量(以下、吸気量と言う)Qaを測定するエアフロセンサ2と、吸入空気温度(以下、吸気温と言う)Toを測定する吸気温検出手段としての吸気温センサ3が設けられている。
なお、吸気量Qaを直接計測するエアフロセンサ2に代えて、他のセンサ情報から吸気量Qaを推定演算する手段を用いてもよい。また、吸気温センサ3は、エアフロセンサ2と一体に構成されてもよく、エアフロセンサ2とは別体に構成されてもよい。さらに、吸気温Toを直接測定する吸気温センサ3に代えて、他のセンサ情報から吸気温Toを推定演算する手段を用いてもよい。
図3において、ECU9の演算処理部9bは、目標吸気量算出手段30と、目標有効開口面積算出手段31と、音速算出手段32と、圧力比算出手段33と、無次元流量算出手段34と、目標開度算出手段35を備えている。
一般に、絞り式流量計の体積流量算出式は、吸気量Qa(体積流量)と、大気中の音速a0と、流量係数Cと、スロットル4の開口面積Atと、吸気管内圧Peと、大気圧Poと、比熱比κを用いて以下の式(1)で表される。
そこで、ECU9での演算負荷を抑えるために、音速算出手段32は、あらかじめ大気中の音速a0の理論値を算出して吸気温Toに対するマップデータとして記憶しておき、目標有効開口面積算出手段31での演算処理前に、吸気温Toを用いて大気中の音速a0を算出するようにする。
そこで、ECU9での演算負荷を抑えるために、無次元流量算出手段34は、あらかじめ無次元流量σの理論値を算出して吸気管内圧Peと大気圧Poとの圧力比に対するマップデータとして記憶しておき、目標有効開口面積算出手段31での演算処理前に、目標吸
気管内圧算出手段である圧力比算出手段33で算出された目標吸気管内圧PeTGTと大気圧Poとの圧力比PeTGT/Poを用いて無次元流量σを算出している。
そこで、圧力比算出手段33の圧力比固定手段(図示せず)は、圧力比PeTGT/Poが所定値A以上の場合には、圧力比PeTGT/Poを所定値Aとして扱うことにより、吸入空気脈動の影響を抑制し、スロットル4の制御性を確保するようになっている。
このとき、目標開度算出手段35は、スロットル開度TPの測定値と吸気量Qaの測定値から式(5)により算出した有効開口面積CAtとの関係をあらかじめ求め、スロットル開度TPと有効開口面積CAtとが1対1で対応する2次元マップとして記憶しておき、この2次元マップを用いることにより、目標有効開口面積CAt*に対応した目標開度TP*を算出する。
図4は、スロットル開度TPと有効開口面積CAtの関係より、スロットル学習およびスロットルフィードバック処理の概要を示したものである。
図4に示すように、符号aで示すあらかじめ適合したスロットル開度TPと有効開口面積CAtとの対応マップ関係(以下、CAt−TPマップと言う)から算出したスロットル開度TPと、スロットルポジションセンサ5より検出されるスロットル開度TPの差分を学習基本値ΔTPrとしてCAt−TPマップaに学習基本値ΔTPrの一部を加算した符号bで示す学習補正後CAt−TPマップを形成する。さらに、学習値を反映して補正されたCAt−TPマップbとスロットル開度TPの差分よりフィードバック基本値ΔTPfbを算出し、その一部をスロットル学習補正値TPFBiに反映して符号cで示すスロットルフィードバック処理後CAt−TPマップを形成する。
図5において、学習用有効開口面積算出手段51は、目標開度TP*に制御したときの実際の吸気量Qaに基づいて、スロットル開度制御手段によるスロットル4の学習用有効開口面積CAtrを算出する。
このとき、学習用有効開口面積算出手段51は、吸気量Qa、大気圧Po、吸気管内圧Peおよび吸気温Toを、いわゆる絞り式流量計の流量算出式に適用し、前述の式(5)のように、スロットル開度制御手段の学習用有効開口面積CAtrを算出して学習用開度算出手段52に入力する。
以下、実施の形態1による学習更新禁止条件57について具体的に説明する。
これにより、スロットル学習値が収束した場合のスロットル開度学習値が変動、すなわちスロットル開度の変動を防止することができる。
スロットルフィードバック制御手段60は、目標吸気管内圧PeTGTを用いたフィードバック用有効開口面積算出手段61と、フィードバック用開度算出手段62と、スロットルポジションセンサ5の出力が入力されるフィードバック基本値算出手段63と、フィードバック基本値ΔTPfbを積分処理する補正後積分処理手段(F/B)64と、フィードバック更新禁止条件65を備えている。なお、目標開度算出手段35の前段構成については、前述(図5参照)と同様なので省略されている。
このとき、フィードバック用有効開口面積算出手段61は、吸気量Qa、大気圧Po、目標吸気管内圧PeTGTおよび吸気温Toを、いわゆる絞り式流量計の流量算出式に適用し、前述の式(5)のように、スロットル開度制御手段のフィードバック用有効開口面積CAtfbを算出してフィードバック用開度算出手段62に入力する。
最終目標開度算出手段70は、目標スロットル学習値算出手段71と、スロットル開度補正値算出手段72と、補正後目標開度算出手段73と、目標開度算出手段35を備えており、フィードバック更新禁止条件65を介して出力されたスロットルフィードバック値TPFBと、目標スロットル学習値算出手段71より算出された目標スロットル学習値TPLRNTGTの和であるスロットル学習補正値TPFBiを補正後目標開度算出手段73に入力する。補正後目標開度算出手段73は、目標開度算出手段35より入力された目標開度TP*とスロットル学習補正値TPFBiの和である補正後目標開度TPTGT*を出力する。
、更に、目標吸気管内圧を用いてスロットルを制御することにより発生する変換係数などの設定値のずれに起因したスロットル開度の誤差に対するスロットル開度補正をスロットルフィードバックで行うので、目標吸気量に対し、高応答で高精度の吸気量が得られるスロットル開度制御を実現する内燃機関制御装置を得ることができる。
前記内燃機関の運転状態に合わせた目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に合わせた目標吸気管内圧を算出する目標吸気管内圧算出手段と、
前記目標吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、絞り式流量算出式に適応して目標有効開口面積を算出する目標有効開口面積算出手段と、
あらかじめ適合されたスロットル有効開口面積とスロットル開度との対応マップを用いて、前記目標有効開口面積から目標開度を算出する目標開度算出手段と、
前記吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、前記絞り式流量算出式に適応して学習用有効開口面積を算出する学習用有効開口面積算出手段と、前記対応マップを用いて前記学習用有効開口面積から学習用開度を算出する学習用開度算出手段と、スロットル開度と前記学習用開度との差より学習基本値を算出する学習基本値算出手段と、前記学習基本値から瞬時的なばらつきを除去してスロットル学習値を算出する学習用補正後積分処理手段と、を含むスロットル学習値算出手段と、
前記吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、前記絞り式流量算出式に適応して、フィードバック用有効開口面積を算出するフィードバック用有効開口面積算出手段と、前記対応マップを用いて、前記フィードバック用有効開口面積からフィードバック用開度を算出するフィードバック用開度算出手段と、前記スロットル開度と前記フィードバック用開度との差よりフィードバック基本値を算出するフィードバック基本値算出手段と、前記フィードバック基本値を積分処理してスロットルフィードバック値を算出する補正後積分処理手段と、を含むスロットルフィードバック制御手段と、
前記目標開度算出手段と、目標スロットル学習値を算出する目標スロットル学習値算出手段と、前記スロットルフィードバック制御手段と、を含む補正後目標開度算出手段と、
前記補正後目標開度算出手段と、前記目標スロットル学習値算出手段と、前記スロットルフィードバック値と前記目標スロットル学習値との和であるスロットル学習補正値を前記補正後目標開度算出手段に入力するスロットル開度補正値算出手段と、前記目標開度算出手段と、を含み、前記対応マップの前記目標有効開口面積に対応する前記目標開度の値、前記目標スロットル学習値、及び前記スロットルフィードバック値の和が、前記目標有効開口面積に対応する実際のスロットル開度に近づくように、前記スロットル学習値と前記スロットルフィードバック値を更新し記憶する最終目標開度算出手段と、を備え、
前記スロットルフィードバック値の更新が禁止されている場合、前記スロットル学習値の更新を禁止するものである。
Claims (14)
- 内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を制御することにより吸気経路のスロットル有効開口面積を変化させて、内燃機関への吸気量を制御するスロットル開度制御手段と、前記内燃機関への吸気量を検出する吸気量検出手段と、前記スロットル弁の上流側の圧力を検出するスロットル上流圧力検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記スロットル弁から前記内燃機関への吸気管内の圧力を検出する吸気管内圧検出手段と、前記スロットル弁の上流側の吸気温を検出する吸気温検出手段と、を含み、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に合わせた目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に合わせた目標吸気管内圧を算出する目標吸気管内圧算出手段と、
前記目標吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、絞り式流量算出式に適応して目標有効開口面積を算出する目標有効開口面積算出手段と、
あらかじめ適合されたスロットル有効開口面積とスロットル開度との対応マップを用いて、前記目標有効開口面積から目標開度を算出する目標開度算出手段と、
前記吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、前記絞り式流量算出式に適応して学習用有効開口面積を算出する学習用有効開口面積算出手段と、前記対応マップを用いて前記学習用有効開口面積から学習用開度を算出する学習用開度算出手段と、スロットル開度と前記学習用開度との差より学習基本値を算出する学習基本値算出手段と、前記学習基本値から瞬時的なばらつきを除去してスロットル学習値を算出する学習用補正後積分処理手段と、を含むスロットル学習値算出手段と、
前記吸気量、前記スロットル弁の上流側の圧力、前記目標吸気管内圧、及び前記スロットル弁の上流側の吸気温を、前記絞り式流量算出式に適応して、フィードバック用有効開口面積を算出するフィードバック用有効開口面積算出手段と、前記対応マップを用いて、前記フィードバック用有効開口面積からフィードバック用開度を算出するフィードバック用開度算出手段と、前記スロットル開度と前記フィードバック用開度との差よりフィードバック基本値を算出するフィードバック基本値算出手段と、前記フィードバック基本値を積分処理してスロットルフィードバック値を算出する補正後積分処理手段と、を含むスロットルフィードバック制御手段と、
前記目標開度算出手段と、目標スロットル学習値を算出する目標スロットル学習値算出手段と、前記スロットルフィードバック制御手段と、を含む補正後目標開度算出手段と、
前記補正後目標開度算出手段と、前記目標スロットル学習値算出手段と、前記スロットルフィードバック値と前記目標スロットル学習値との和であるスロットル学習補正値を前記補正後目標開度算出手段に入力するスロットル開度補正値算出手段と、前記目標開度算出手段と、を含み、前記対応マップの前記目標有効開口面積に対応する前記目標開度の値、前記目標スロットル学習値、及び前記スロットルフィードバック値の和が、前記目標有効開口面積に対応する実際のスロットル開度に近づくように、前記スロットル学習値と前記スロットルフィードバック値を更新し記憶する最終目標開度算出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置 - 前記スロットルフィードバック値の更新が禁止されている場合、前記スロットル学習値の更新を禁止することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関制御装置。
- 前記学習用有効開口面積を挟む前記対応マップの2つの有効開口面積軸ポイントの内、上側の軸ポイントに対応するスロットル学習値を更新する場合は、前記上側の軸ポイントで示されるスロットル開度と前記スロットル学習値の和が、前記スロットル開度を超えないようにし、
下側の軸ポイントに対応するスロットル学習値を更新する場合は、前記下側の軸ポイントで示されるスロットル開度と前記スロットル学習値の和が、前記スロットル開度を下回らないようにすることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関制御装置。 - 前記目標開度と前記スロットル開度の偏差が以上となった場合、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- 前記対応マップと前記スロットル学習値の和が前記学習用有効開口面積に対し、単調増加になるように前記スロットル学習値を制限することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- 前記吸気管内の圧力と前記目標吸気管内圧に対する前記スロットル弁の上流側の圧力または前記大気圧との圧力比の少なくとも何れかが所定値以上を示す場合には、前記スロットルフィードバック値および前記スロットル学習値の更新が禁止されることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- 前記学習用有効開口面積と前記目標有効開口面積の少なくともどちらか一方の面積が、前記対応マップの所定値の範囲を超えた値を示す場合には、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- エンジン回転数が第1の所定値以下、あるいは前記第1の所定値より大きい第2の所定値を超える場合には、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止することを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- 目標スロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量との差の絶対値が、前記目標スロットル通過空気流量と第3の所定値の積未満の値を示す場合、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止することを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- 目標スロットル通過空気流量と学習用スロットル通過空気流量との差の絶対値が、前記目標スロットル通過空気流量と第4の所定値の積を超えた値を示す場合、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止する手段と、
目標スロットル通過空気流量と第1の所定時間前の前記目標スロットル通過空気流量との差の絶対値が、前記目標スロットル通過空気流量と第5の所定値の積を超えた値を示す場合、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止する手段と、
の何れか一方、もしくは両方を備えたことを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。 - 目標スロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量との差の絶対値が、前記目標スロットル通過空気流量と第6の所定値の積未満の値を示す場合、前記スロットル学習値の更新を禁止することを特徴とする請求項1から10の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
- 目標スロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量との差の絶対値が、前記目標スロットル通過空気流量と第6の所定値の積を超えた値を示す場合、スロットル学習値の更新を禁止する手段と、
前記目標スロットル通過空気流量と第2の所定時間前の前記目標スロットル通過空気流量との差の絶対値が、前記目標スロットル通過空気流量と第7の所定値の積を超えた値を
示す場合、スロットル学習値の更新を禁止する手段と、
の何れか一方、もしくは両方を備えたことを特徴とする請求項1から11の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。 - リンプホーム状態時は前記スロットルフィードバック値および前記スロットル学習値の更新を禁止する手段と、
前記内燃機関への吸気量を検出する手段として用いるセンサに異常が生じた場合、前記スロットルフィードバック値および前記スロットル学習値の更新を禁止する手段と、
前記吸気管内の圧力を検出する手段として用いるセンサに異常が生じた場合、前記スロットルフィードバック値および前記スロットル学習値の更新を禁止する手段と、
の何れか一方、もしくは両方を備えたことを特徴とする請求項1から12の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。 - 前記スロットル開度が第8の所定値を上回った値を示す場合、前記スロットルフィードバック値の更新を禁止することを特徴とする請求項1から13の何れか一項に記載の内燃機関制御装置。
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