JP5321147B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関を制御する制御装置に関し、より詳細には、内燃機関の始動ショックを低減させる制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls an internal combustion engine, and more particularly to a control device that reduces a start shock of the internal combustion engine.
従来、車両に搭載されるエンジン等の内燃機関の始動に際し、クランキング実行時にスロットルバルブを閉じて、スロットルバルブ下流側の負圧を速やかに発達させることにより、内燃機関の初爆時のトルクを抑制して、始動時のショックを抑えるように制御を行うものがある。 Conventionally, when starting an internal combustion engine such as an engine mounted on a vehicle, the torque at the first explosion of the internal combustion engine is increased by closing the throttle valve during cranking and quickly developing a negative pressure downstream of the throttle valve. Some control is performed to suppress the shock at the start.
このような制御として、エンジンクランキング時にスロットルバルブより下流の吸気通路内の負圧発達を通常よりも強め、その後最初の燃料噴射を行って点火するときに燃焼室に充填されている空気量を通常よりも減じるように吸気バルブを可変制御する吸気バルブ可変制御手段を有するエンジン始動制御装置(特許文献1、参照。)が開示されている。 As such control, during engine cranking, the negative pressure development in the intake passage downstream of the throttle valve is strengthened more than usual, and then the amount of air filled in the combustion chamber when the first fuel injection is performed and ignition is performed. An engine start control device (refer to Patent Document 1) having an intake valve variable control means for variably controlling an intake valve so as to be reduced than usual is disclosed.
前述の特許文献1のように、完爆時のトルクを低減するためにスロットルバルブを閉じることによって空気流入量を減少させた場合は、負圧のピークと完爆とのタイミングが一致しない。このような場合は、トルクの連続性が失われてショックが生じる。
When the air inflow amount is reduced by closing the throttle valve in order to reduce the torque at the time of complete explosion as in
また、空気流入量を減少させることにより、エンジンの始動性が低下するため、高地、高温時、重質ガソリンの使用等、始動条件が悪い場合に始動不良が発生する場合があり得る。 Further, since the startability of the engine is reduced by reducing the air inflow amount, a start failure may occur when the start conditions are bad, such as at high altitude, at a high temperature, or using heavy gasoline.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、始動性を保ちつつ、エンジンの始動ショックを低減することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reduce engine start shock while maintaining startability.
本発明の一実施態様によると、内燃機関(10)の吸気通路(20)の流入空気量を調節するスロットルバルブ(24)と、内燃機関(10)への燃料の噴射量を調節する燃料噴射弁(26)と、内燃機関(10)をクランキングするクランキング手段(12)と、を制御して、内燃機関(10)の始動を制御する内燃機関の制御装置(40)であって、内燃機関(10)の始動要求を検出したときに、スロットルバルブ(24)を閉弁し、クランキング手段(12)により内燃機関(10)をクランキングさせ、燃料噴射弁(26)から燃料の噴射を開始するよりも前に、スロットルバルブ(24)を所定の開度に開弁させると共に、スロットルバルブ(24)を閉弁させることによって発達する吸気通路(20)の負圧のピークが内燃機関(10)の完爆と同時となるように、燃料噴射弁(26)からの燃料の噴射に対するスロットルバルブ(24)の開弁の時期を制御することを特徴とする。なお、本発明の実施形態に対応する符号を付したが、この構成に限定されるものではない。 According to one embodiment of the present invention, a throttle valve (24) for adjusting the amount of air flowing into the intake passage (20) of the internal combustion engine (10), and a fuel injection for adjusting the amount of fuel injected into the internal combustion engine (10). An internal combustion engine control device (40) for controlling the start of the internal combustion engine (10) by controlling the valve (26) and the cranking means (12) for cranking the internal combustion engine (10), When the start request of the internal combustion engine (10) is detected, the throttle valve (24) is closed, the internal combustion engine (10) is cranked by the cranking means (12), and the fuel is injected from the fuel injection valve (26). before starting the injection, it causes opening the throttle valve (24) to a predetermined opening degree, the peak of the negative pressure internal combustion engine of an intake passage that develops by closing the throttle valve (24) (20) (10) End so that explosion and simultaneous, and controlling the timing of opening of the throttle valve (24) for injection of fuel from the fuel injection valve (26). In addition, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention was attached | subjected, it is not limited to this structure.
本発明によると、内燃機関の始動に際して、一旦スロットルバルブを閉弁下後、燃料の噴射を開始するよりも前にスロットルバルブを開弁と共に、スロットルバルブを閉弁させることによって発達する吸気通路の負圧のピークが内燃機関の完爆と同時となるように、燃料噴射弁からの燃料の噴射に対するスロットルバルブの開弁の時期を制御するので、内燃機関の完爆時のトルクを抑制することができると共に、吸気通路の負圧の発達のピークとの連続性を確保できるので、内燃機関の始動時のショックを抑制することができる。 According to the present invention, when the internal combustion engine is started, after the throttle valve is closed once, the throttle valve is opened and the throttle valve is closed before the fuel injection is started . The throttle valve opening timing for fuel injection from the fuel injection valve is controlled so that the negative pressure peak coincides with the complete explosion of the internal combustion engine. As well as being able to ensure continuity with the negative pressure development peak in the intake passage, it is possible to suppress a shock when starting the internal combustion engine.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明のエンジン10を中心とした吸排気システムの説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an intake / exhaust system centering on an
内燃機関としてのエンジン10は、空気を供給する吸気通路20及び排ガスを排出する排気通路30を備える。
The
吸気通路20は、その途中にスロットルチャンバ23を備える。スロットルチャンバ23は、内部にスロットルバルブ24を備える。スロットルバルブ24は、後述するECU40の制御によって、その開度が変更されることによって流入空気量を調節してエンジン10に供給する。
The
スロットルチャンバ23には、吸気通路20の内径が拡大された吸気コレクタ22が連設される。吸気コレクタ22は、吸気を一旦貯蔵して吸気脈動を抑制する。吸気コレクタ22にはバキュームセンサ25が備えられる。バキュームセンサ25は、吸気マニホールド21の負圧を検知して、吸入空気量を検出する。
An
吸気通路20とエンジン10との接続部付近には、燃料噴射弁26が備えられる。燃料噴射弁26は、燃料を霧状に噴射して吸気通路20から導かれる吸気と混ぜ合わせて混合気を生成し、エンジン10に供給する。
A
エンジン10は、混合気の燃焼によって発生したエネルギーで駆動され、連結されているクランクシャフト及びフライホイール11を通じて外部に出力を伝達する。
The
フライホイール11の外周には多数の歯が形成されており、この歯に契合するギアによってエンジン10に回転駆動力を与えることでエンジン10をクランキングさせるスターターモータ12(クランキング手段)を備える。
A large number of teeth are formed on the outer periphery of the
エンジン10の燃焼後の排ガスは、排気通路30から触媒31によって浄化された後に排出される。
The exhaust gas after combustion of the
エンジンコントロールユニット(ECU)40は、これら各種構成を制御して、エンジン10の運転を制御する制御装置である。
The engine control unit (ECU) 40 is a control device that controls the operation of the
次に、このように構成されたエンジン10の始動制御について説明する。
Next, start control of the
従来、エンジン10の始動に際し、スロットルバルブ24を閉じてエンジン10への流入吸気量を減少させ、吸気通路20の下流側の負圧を速やかに発達させた後、スロットルバルブ24を開弁すると共に、燃料噴射弁26から燃料を噴射させてエンジン10を始動するような制御が行われている。このような制御により、エンジン10が始動するときのショックを抑制することができる。
Conventionally, when the
図2(a)は、このような従来のエンジン10の始動制御におけるタイミングチャートである。
FIG. 2A is a timing chart in the starting control of the
エンジン10の停止時に、エンジン10の始動要求が発生すると、ECU40は、スロットルバルブ24を制御して、スロットルバルブ24を閉弁する。そして、スターターモータ12を制御して、エンジン10をクランキングする。これにより、吸気通路20の下流側の負圧が発達する。
When a request for starting the
その後、クランキングによってエンジン10の回転速度が始動となったときに、ECU40は、スロットルバルブ24を開弁して吸気を流入させると共に、燃料噴射弁26を制御して燃料の噴射を開始して、エンジン10を始動させる。
Thereafter, when the rotational speed of the
これによりエンジン10が始動し、図に示す「完爆」のタイミングで、エンジン10の始動が完了する。この後は、流入吸気量及び燃料の噴射量によって、エンジン10の回転速度が制御される。
Thereby, the
このような制御によって、エンジン10始動時に流入吸気量を減少させることにより、完爆時の出力が過大となってショックが発生することを防ぐことができる。
With such control, by reducing the inflow intake air amount when the
しかしながら、スロットルバルブ24の閉弁による吸気通路20の負圧の発達のピークと、エンジン10の完爆とのタイミングが一致しない場合は、トルクの連続性が失われ、エンジン10にショックが生じる。特に、アイドリングストップからのエンジン10の再始動や、走行中のエンジン10の停止からのエンジン10の再始動等、運転者が意図しないエンジン10の始動時にショックが生じると、運転者に違和感を与え、商品性が低下する。
However, if the peak of the negative pressure development in the
そこで、本発明の実施形態では、以下に説明するような特徴的な構成によって、エンジン10のショックを抑えると共に、エンジン10の始動性を確保することができるように制御した。
Therefore, in the embodiment of the present invention, control is performed so that the shock of the
図2(b)は、本発明の実施形態による、エンジン10の始動制御におけるタイミングチャートである。
FIG. 2B is a timing chart in the start control of the
前述の図2(a)と同様に、エンジン10の停止時にエンジン10の始動要求が発生すると、ECU40は、スロットルバルブ24を制御して、スロットルバルブ24を閉弁する。そして、スターターモータ12を制御して、エンジン10を回転させる。
As in the case of FIG. 2A described above, when a request for starting the
ここで、ECU40は、スロットルバルブ24を閉弁してから所定の時間が経過した後、スロットルバルブ24を所定の開度に開弁する。そして、スロットルバルブ24を所定の開度に開弁してからさらに所定の時間が経過したときに、燃料噴射弁26を制御して燃料の噴射を開始し、エンジン10を始動させる。
Here, the ECU 40 opens the
このように、スロットルバルブ24の開弁を、燃料噴射のタイミングよりも早く行うことによって、エンジン10の完爆のタイミングと吸気通路20の負圧の発達のピークとを一致させることができる。これにより、トルクの連続性を保ちつつ、エンジン10のショックを低減することができる。
Thus, by opening the
なお、ECU40は、スロットルバルブ24の開弁を、エンジン10の完爆のタイミングと負圧の発達のピークとを一致させるように制御する。
The ECU 40 controls the opening of the
具体的には、スロットルバルブ24の閉弁の期間、開弁のタイミング及び開弁時の弁開度によって、吸気通路20の負圧の発達が推定可能である。そこで、この推定された負圧のピークとエンジン10の完爆とが一致するように、ECU40が燃料噴射のタイミングを制御する。
Specifically, the development of the negative pressure in the
なお、この負圧の推定には、例えば、ECU40の内部にマップやテーブルを予め保持しておき、ECU40が、このマップやテーブルを参照することによって、スロットルバルブ24の閉弁の期間、開弁のタイミング及び開弁時の弁開度を制御する。
For the estimation of the negative pressure, for example, a map or table is held in advance in the
また、スロットルバルブ24の閉弁の期間、開弁のタイミング及び開弁時の弁開度は、図3で後述するように、ショック抑制処理におけるショック抑制の度合いによって、設定される。エンジン10のショック抑制を優先する場合は、閉弁の期間を長くし、エンジン10の始動性を優先する場合は、閉弁の期間を短くする。
Further, the closing period of the
図3は、本発明の実施形態のエンジン10の始動制御のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of the start control of the
この図3に示すフローチャートは、エンジン10が停止しているときに、ECU40がエンジン始動要求が発生したことを検出した場合に実行される。
The flowchart shown in FIG. 3 is executed when the
エンジン10は、ECU40による別の制御によって停止される。例えば、停車時におけるいわゆるアイドルストップ、又は、ハイブリッド車両(HEV)におけるモーター走行時に、エンジン10を停止する。また、運転者がエンジン10の停止を指示することによっても停止する。
The
このような状態から、アクセルペダル27が操作されることによって運転者からなされる発進要求又は加速要求等がなされたことを検出した場合に、このアクセルペダル27の踏み込み量、車速、エンジン回転速度等によって、ECU40は、エンジン始動要求の発生及び要求トルクを検出する。また、運転者によってエンジン10の始動が指示された場合にも、エンジン始動要求発生を検出する(始動要求検出手段、要求トルク検出手段)。
From this state, when it is detected that a start request or an acceleration request made by the driver is made by operating the
まず、ECU40は、エンジン10の始動要求が初回の始動であるか否かを判定する(S101)。
First, the
初回の始動とは、エンジン10が搭載される車両を起動してから初回の始動時である。一方、アイドリングストップからのエンジン始動要求や、HEVにおける走行中のエンジン停止からのエンジン始動要求等は、初回の始動ではないと判定する。
The first start is the first start after the vehicle on which the
エンジン10の初回の始動であると判定した場合は、ステップS102に移行し、エンジン10の水温が所定の水温以下であり、極低温であるか否かを判定する。
When it is determined that the
水温が極低温(例えば0℃以下)である場合は、エンジン10を始めとした各構成の温度が低く、フリクションの増加や着火性の低下などによってエンジン10の始動が困難な状態である。
When the water temperature is extremely low (for example, 0 ° C. or lower), the temperature of each component including the
そこで、このような場合には、ECU40は、始動性を優先させるべく制御する(S103)。より具体的には、エンジン始動要求に対して、スロットルバルブ24の閉弁を行わず、エンジン10を速やかに始動させる。
Therefore, in such a case, the
ステップS101において、エンジン10の初回の始動でないと判定した場合はステップS104に移行して、ECU40は、予め設定された始動困難要素が少なくとも一つ成立しているか否かを判定する。
When it is determined in step S101 that the
始動困難要素とは、エンジン10の始動を妨げる条件であり、例えば、環境温度が高い場合(熱地)、環境酸素濃度が低い場合(高地)、燃料が重質ガソリンである場合、センサ等の部品に故障が発生している場合、等があげられる。
The difficult starting element is a condition that prevents the
また、エンジン10の累積走行距離が所定の距離に満たない場合は、エンジン10やトランスミッション等の擦り合わせが十分でなくフリクションが大きいので、始動困難要件とする。
Further, when the cumulative travel distance of the
これら始動困難要素の少なくとも一つが成立していると判定した場合はステップS105に移行する。始動困難要素が一つも成立していない場合はステップS108に移行する。 When it is determined that at least one of these difficult-to-start elements is established, the process proceeds to step S105. If no start difficult element is established, the process proceeds to step S108.
ステップS105では、始動困難要件の成立が一つのみであるか、二つ以上であるか否かを判定する。 In step S105, it is determined whether only one difficult start requirement is satisfied or two or more.
始動困難要件が二つ以上成立していると判定した場合は、ECU40は、始動性を高めるべく、ショック抑制制御の度合いを低レベルとする(S106)。一方、始動困難要件の成立が一つのみであると判定した場合は、ECU40は、始動性とショック抑制とをバランスさせるべく、ショック抑制制御の度合いを中レベルとする(S107)。
When it is determined that two or more difficult start requirements are satisfied, the
ステップS108では、ECU40は、運転者からのエンジン10に対する要求トルクの大きさを判定する。要求トルクは、エンジン10の回転速度、車速、アクセルペダル27の開度等から、ECU40がマップ等を用いて算出する。そして、算出された要求トルクの程度が、大、中、小の三段階のうちいずれかであるかを判定する。
In step S108, the
要求トルクが大きい場合はステップS109へ、要求トルクが中程度の場合はステップS110へ、要求トルクが小さい場合はステップS111へ、それぞれ分岐する。 If the required torque is large, the process branches to step S109. If the required torque is medium, the process branches to step S110. If the required torque is small, the process branches to step S111.
ステップS109では、要求トルクが大きいため、速やかなエンジン10の始動によるトルクの追従が要求される。この場合は、始動性を優先し、ショック抑制処理の度合いを低レベルとする。
In step S109, since the required torque is large, it is required to follow the torque quickly by starting the
一方、ステップS111では、要求トルクは小さいため、エンジン10の始動性よりもショック抑制を優先すべく、ショック抑制制御の度合いを高レベルとする。
On the other hand, in step S111, since the required torque is small, the degree of shock suppression control is set to a high level in order to give priority to shock suppression over startability of the
また、ステップS110では、これらステップS109及びS11の中間的な処理として、ショック抑制制御の度合いを中レベルとする。 In step S110, the degree of shock suppression control is set to a medium level as an intermediate process between steps S109 and S11.
これらショック抑制処理(S103、S106、S107、S109〜S111)が終了すると、本フローチャートによる処理を終了する。 When these shock suppression processes (S103, S106, S107, S109 to S111) are finished, the process according to this flowchart is finished.
この図3のショック抑制処理について説明する。 The shock suppression process of FIG. 3 will be described.
前述のように、本発明の実施形態では、スロットルバルブ24の閉弁の期間により、ショック抑制の度合いを設定する。
As described above, in the embodiment of the present invention, the degree of shock suppression is set according to the closing period of the
前述のステップS103では、始動性を優先するために、ショック抑制のための処理を行わない。そこで、始動時に図2に示すようなスロットルバルブ24の閉弁を行わずに、エンジン10を始動させる。
In step S103 described above, in order to prioritize the startability, the process for suppressing the shock is not performed. Therefore, the
この場合、エンジン10の始動に伴ってショックが発生するが、運転者は自らエンジンの始動に関わっており、始動のショックは許容される。
In this case, a shock is generated as the
また、前述のステップS106及びS109では、ショック抑制の度合いを低レベルとし、始動性を優先する。そこで、スロットルバルブ24の閉弁の期間は最低限とし、始動性に関わる処理(燃料噴射量、燃料噴射のタイミング)を優先するように制御する。
In steps S106 and S109 described above, the degree of shock suppression is set to a low level, and startability is given priority. Therefore, the period during which the
なお、ステップS106は、エンジン10の始動性を阻害する要因がある場合であり、始動性を優先させる。一方ステップS109では、運転者の要求トルクが高い場合であり、迅速な始動となるように制御する。このステップS106とS109とのショック抑制処理は、同一の度合いとしてもいいし、異ならせてもいい。
Note that step S106 is a case where there is a factor that hinders the startability of the
また、前述のステップS111では、エンジンの始動性よりもショック抑制を優先する。そこで、スロットルバルブ24の閉弁の期間を大きく設定することにより、吸気通路20の負圧を大きく発達させて、ショック抑制効果をより高める。このようにスロットルバルブ24の閉弁期間を設定した上で、エンジン10の完爆と負圧の発達のピークとが一致するように、スロットルバルブ24の開弁のタイミング、燃料噴射のタイミングを設定する。これにより、エンジン10のショック抑制の効果を最大とする。
Further, in step S111 described above, priority is given to shock suppression over engine startability. Therefore, by setting the closing period of the
この場合、エンジン10の始動要求から完爆までの期間が延びるが、エンジンのショックは抑えられ、運転者にエンジン10の停止及び始動を意識させることがない。また、エンジン10の始動性を阻害する要因がないため、スロットルバルブ24の閉弁の期間を長くしたとしても始動性には影響しない。
In this case, the period from the start request of the
また、前述のステップS107及びS110では、ショック抑制の度合いを中レベルとする。そこで、スロットルバルブ24の開度の期間を前述のステップS106又はS109と、ステップS111との中間的な制御とする。
In steps S107 and S110 described above, the degree of shock suppression is set to a medium level. Therefore, the period of the opening degree of the
なお、この図3の処理では、ショック抑制の度合いをいくつかの段階に分けて処理したが、これに限られず、スロットルバルブ24の閉弁の期間、開弁のタイミング及び開弁時の弁開度、燃料噴射弁26による燃料噴射のタイミング及び噴射量を適宜変更することにより、始動性を優先した制御と、ショック抑制を優先した制御との間で無段階に制御することができる。
In the process of FIG. 3, the degree of shock suppression is divided into several stages. However, the present invention is not limited to this, and the closing period of the
以上のように、本発明の実施形態では、エンジン10の始動に際し、完爆時のトルクを抑制するためにクランキング時にスロットルバルブ24を閉弁して、吸気通路20の下流の負圧を発達させる。そしてさらに、燃料を噴射するタイミングよりも前にスロットルバルブ24を開弁させる。このように構成することで、負圧の発達のピークとエンジン10の完爆のタイミングとが不一致となることを抑制して、トルクの連続性を保ち、エンジン10の始動ショックを低減することができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, when the
また、本発明の実施形態では、エンジン10の始動が困難な条件がある場合は、始動ショックの低減よりも始動性を優先するように制御する。これにより、エンジン10の始動ショックの抑制と始動性とを両立させることができる。
In the embodiment of the present invention, when there is a condition that makes it difficult to start the
なお、本発明の実施形態では、エンジン10をクランキングさせるクランキング手段としてスターターモータ12を備えたが、これに限られず、例えば、HEVにおけるモータジェネレータをクランキング手段として用いてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
10 エンジン
11 フライホイール
12 スターターモータ(クランキング手段)
20 吸気通路
21 吸気マニホールド
22 吸気コレクタ
23 スロットルチャンバ
24 スロットルバルブ
25 バキュームセンサ
30 排気通路
31 触媒
40 エンジンコントロールユニット(制御装置)
10
DESCRIPTION OF
Claims (2)
内燃機関の始動要求を検出したときに、
前記スロットルバルブを閉弁し、
前記クランキング手段により前記内燃機関をクランキングさせ、
前記燃料噴射弁から燃料の噴射を開始するよりも前に、前記スロットルバルブを所定の開度に開弁させると共に、前記スロットルバルブを閉弁させることによって発達する前記吸気通路の負圧のピークが前記内燃機関の完爆と同時となるように、前記燃料噴射弁からの燃料の噴射に対する前記スロットルバルブの開弁の時期を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 Controlling a throttle valve for adjusting the amount of air flowing into the intake passage of the internal combustion engine, a fuel injection valve for adjusting the amount of fuel injected into the internal combustion engine, and a cranking means for cranking the internal combustion engine; A control device for an internal combustion engine for controlling start of the internal combustion engine,
When a request to start the internal combustion engine is detected,
Closing the throttle valve;
Cranking the internal combustion engine by the cranking means;
Before starting the fuel injection from the fuel injection valve, the throttle valve is opened to a predetermined opening and the negative pressure peak of the intake passage developed by closing the throttle valve is A control device for an internal combustion engine, wherein the timing of opening the throttle valve with respect to fuel injection from the fuel injection valve is controlled so as to coincide with a complete explosion of the internal combustion engine.
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