JPH04209956A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JPH04209956A
JPH04209956A JP2406183A JP40618390A JPH04209956A JP H04209956 A JPH04209956 A JP H04209956A JP 2406183 A JP2406183 A JP 2406183A JP 40618390 A JP40618390 A JP 40618390A JP H04209956 A JPH04209956 A JP H04209956A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[00011
【産業上の利用分野]本発明は、NOx浄化ゼオライト
触媒を排気系に具備したEGR付きリーンバーンエンジ
ンの制御に関する。 [0002] 【従来の技術】従来、リーンバーン・エンジンの排気系
にゼオライトからなる触媒を設けることによって、排気
空燃比が酸化雰囲気中のNOxを浄化(還元)すること
が知られている。このゼオライト触媒(所謂、リーンN
Ox触媒)は、酸化雰囲気中でNOxを浄化するために
、炭化水素(HC)を必要とする。(特開昭63−28
3727号公報参照)リーンNOx触媒へ供給するHC
を、内燃機関から排出されるHCによって賄う場合、内
燃機関の運転状態によっては、HC量が不足する場合が
ある。このHCが不足する運転状態に排気ガス再循環(
EGR)を利用して、HC不足を解決する技術を既に出
願している。特願平01−186015では、HCが直
接酸化するためHCが不足する排気温度高温時に、EG
Rを実行するとともに空燃比をリッチ(それでもり−ン
)側にしており、EGR率(量)は中負荷、中回転で多
くしている。特願平02−51741では、NOx排出
量が多くHCが不足する加速時に、EGRを実行すると
ともに空燃比をリッチ(それでもリーン)側にしており
、EGR率(量)を排気温度が高い程多く設定している
。 [0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、内燃機関の使用に連れてEGR通路、EG
R弁等にデポジットが付着し、或いは、EGR弁アクチ
ュエータ等の経時変化によって、EGR率が設定値から
はずれ、リーンNOx触媒の浄化率が低下するという問
題があった。すなわち、内燃機関の使用初期には、り一
ンNOx触媒の浄化率が最適となる(当然、EGRによ
るトルク変動、NOx排出量によっても左右される)E
GR率でEGRが供給され、リーンNOx触媒の浄化率
は高率に維持されているが、機関を使用するにいれて、
上記の理由により、EGR率が設定値から外れ、リーン
NOx触媒の浄化率が低下してしまうという問題があつ
た。ところで、リーンバーンエンジンにEGRを供給す
ると、排気中のHC成分のうち大きなHC成分(トルエ
ン、イソオクタン等06以上のHC)が増加することが
わかった。また、EGRによって増大する大きなHC成
分の量は、エンジン回転速度(NE)が高回転側程、及
びEGR率が大きい程、増大する。したがって、排気中
の大きなHC成分の量を検出すれば、その時のEGR率
が推定できる。本発明は、排気中のHCのうち大きなH
C成分の竜を検出して、その時のEGR率を推定し、推
定したEGR率と設定EGR率の偏差をなくすようにE
GR率を補正し、EGR率の変動を防止して、リーンN
Ox触媒の浄化率を向上することを目的とする。 [0004]
【課題を解決するための手段】本発明の手段は、図1に
示すように、酸化雰囲気中でNOxを還元可能なゼオラ
イトからなる触媒6を、排気系4に設けたリーンバーン
エンジン2において、運転状態検出手段3、触媒に流入
する排気中のHC成分のうち大きなHC成分の量を検出
するHC成分検出手段5、EGR制御手段1を備え、E
GR制御手段1は、運転状態に基づいて設定された基準
EGR値とHC成分検出手段5からの検出EGR値との
偏差がゼロとなる方向にEGR弁10の開度を補正する
EGR補正手段7を含む。 [0005]
【作用】リーンバーンエンジン2のため排気空燃比は酸
化雰囲気となるが、ゼオライトからなる触媒6によって
NOxが還元・浄化される。EGR弁開度は、運転状態
に基づいて設定された基準EGR値とHC成分検出手段
5からの検出EGR値との偏差がゼロとなる方向に補正
される。したがって、推定したEGR率と基準EGR値
に基づいた設定EGR率の偏差をなくすようにEGR弁
10の開度が補正されるので、経時変化等によるリーン
NOx触媒の浄化率低下が防止される。 [0006]
【実施例】第1実施例 図2は、本発明に係わる内燃機関の制御装置の一実施例
を示す全体概略図である。図2において、内燃機関2の
吸気通路8には圧力センサ26が設けられている。圧力
センサ26は吸入空気圧を直接計測する半導体式のもの
であって、吸入空気圧に比例したアナログ電圧の出力信
号を発生する。この出力信号は制御回路40のマルチプ
レクサ内蔵AD変換器51に提供されている。図示しな
いディストリビュータには、その軸がたとえばクランク
角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス信号を
発生するクランク角センサ36とクランク角に換算して
30°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクラン
ク角センサ38が設けられている。30°CA毎のクラ
ンク角センサ38はNE検出手段を構成する。これらク
ランク角センサ36.38のパルス信号は制御回路40
の入出力インターフェイス52に供給され、このうちり
ランク角センサ36.38の出力はCPU (セントラ
ルプロセッサユニット)53の割込み端子に供給される
。 さらに、吸気通路8には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁22が設
けられている。また、内燃機関2のシリンダブロックの
ウォータジャケット(図示せず)には、冷却水の温度を
検出するための水温センサ34が設けられている。水温
センサ34は冷却水の温度THWに応じたアナログ電圧
の電気信号を発生する。この出力もA/D変換器51に
供給されている。EGR弁10のアクチュエータは、制
御回路40の入出力インターフェイス52からの出力に
より制御されるステップモータを内蔵している。内燃機
関2の排気系4には、遷移金属或いは貴金属を担持せし
めたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、HC存在下で
、NOxを還元するリーンNOx触媒6が設けられる。 また、リーンNOx触媒6の下流に、HC,Coを高率
に浄化する酸化触媒24が設けられている。なお、酸化
触媒24の代りに三元触媒を用いてもよい。制御回路4
0は、たとえばマイクロコンピュータとして構成され、
A/D変換器51.入出力インターフェイス52、CP
U53の外に、ROM (リーンオンメモリ)54、R
AM (ランダムアクセスメモリ)55、バックアップ
RAM56、クロック発生回路57等が設けられている
。また、制御回路40において、ダウンカウンタ58、
フリップフロップ59、および駆動回路60は燃料噴射
弁22を制御するためのものである。すなわち、後述の
ルーチンにおいて、燃料噴射量TAUが演算されると、
燃料噴射量TAUがダウンカウンタ58にプリセットさ
れると共にフリップフロップ59もセットされる。 この結果、駆動回路60が燃料噴射弁22の付勢を開始
する。他方、ダウンカウンタ58がクロック信号(図示
せず)を計算して最後にそのポローアウト端子が“1゛
ルベルとなったときに、フリップフロップ59がセット
されて駆動回路60は燃料噴射弁22の付勢を停止する
。つまり、上述の燃料噴射量TAUだけ燃料噴射弁22
は付勢され、従って、燃料噴射量TAUに応じた量の燃
料が内燃機関2の燃焼室に送り込まれることになる。 なお、CPU53の割込み発生は、A/D変換器51の
A/D変換終了後、出力インターフェイス52がクラン
ク角センサ38のパルス信号を受信した時、クロック発
生回路57からの割込み信号を受信した時、等である。 圧力センサ26の吸入空気圧データPM、冷却水温デー
タTHW、及び排気ガス温度TEXは所定時間もしくは
所定クランク角毎に実行されるA/D変換ルーチンによ
って、取込まれ、RAM55におけるデータPM、TH
W、及びTEXは所定時間毎に更新されている。また、
回転速度データNEはクランク角センサ38の30°C
A毎の割込みによって演算されてRAM55の所定領域
に格納される。 [0007]HCセンサ50はEGR通路に設けられて
いる。これは、HCセンサ50の耐熱性・熱劣化を考慮
し、比較的低温であるEGR通路に設けたものである。 HCセンサ50の耐熱性・熱劣化さえ確保できれば、リ
ーンNOx触媒6上流の排気通路であっても良い。この
HCセンサ50は、EGRガス(排気ガス)中のHC成
分のうち、大きなHC成分の量を検出するものであり、
HC成分検出手段である。 [00081図3は、EGR制御ルーチンであり、所定
時間毎に割り込み処理される。ステップ101では、E
GR条件が成立しているか否かが判断される。例えば、
冷却水温(THW)>80℃かつスロットル全閉以外(
LLOFF)が成立していると、EGR条件が成立して
いると判断する。EGR条件が成立していると判断され
ると、ステップ102へ進み、EGR条件が成立してい
ないと判断されると、ステップ103へ進み、EGR弁
開度TEGR(ステップ数)をOとするとともに、フラ
グXEGRをOとする。ステップ102では、フラグX
EGRを1として、ステップ104に進み、負荷(吸気
圧PM)とNEからマツプA(図8)より基準EGR弁
開度5EGRを演算する。この5EGRは、各運転状態
において、燃費とドラピリ(含む、トルク変動)及びN
Ox排出量が両立する空燃比及びEGR率となるように
基本設定されたものに対して、さらに、リーンNOx触
媒6の浄化率が向上するように、排気中の酸素濃度及び
HC成分を考慮して設定されたものであり、実験等によ
り求める。一般的に、リーンNOx触媒6の浄化率を向
上するためには、排気温度が高い高負荷側及び高NE側
では、基本設定されたEGR率に対して大きなEGR率
とする。これは、EGR率を増大すると、高温時にNO
x浄化に有効な大きなHC成分が多く排出されるため、
及び、酸素濃度が低下してHCの直接酸化される量が少
なくなるためである。ステップ105では、後述のEG
R補正値算出ルーチンで算出されたFEGRを用いてE
GR弁開度TEGRを、TEGR=SEGR*FEGR
として算出する。これによって、EGR率(量)経時変
化が補償される。ステップ106では、EGR弁開度を
TEGRとするべく、EGR弁の駆動処理がなされる。 [0009]図4は、EGR補正値算出ルーチンであり
、所定時間毎に割り込み処理される。ステップ201で
は、XEGR=1か否かが判断される。XEGR=0で
ありEGRが実行されていないと判断されると、このル
ーチンを終了し、XEGR=1でありEGRが実行され
ていると判断されると、ステップ202へ進む。ステッ
プ202では、定常走行中か否かが判断される。例えば
、スロットル開度(TA)の変化率が所定値以下であり
、かつ、車速の変化率が設定値以下の時に定常走行と判
断して、ステップ203へ進む。そうでない時(定常走
行中でない時)には、このルーチンを終了する。ステッ
プ203では、その時のPMとNEに対応する基準EG
R値MEGをROMから読み出す。この基準EGR値M
EGは、マツプAのEGR弁開度5EGRでEGRを供
給した場合に、排気中に存在する大きなHC成分量を表
す値であり、実験によって求められ、ROM内に記憶し
ておく。EGRによって生成される大きなHC成分は、
同−EGR率なら高NE側程多くなり、同−NEならE
GR率が大きい程多くなる。したがって、基準EGR値
MEGは、図5に示すように、EGROFF時の値に対
して、高NE側程大きくなる。ステップ204では、H
Cセンサ50から検出された、現在排気中に存在する大
きなHC成分量を表す値DECと基準EGR値MEGか
らFEGRiを算出する。 FEGRi=MEG/DEG ステップ205では、FEGRiの値によって、EGR
補正値FEGRを更新する。具体的には、■、9.95
≦FEGRi≦1.05のとき:現在のFEGRを維持
(なにもしない) ■、FEGRi<9.95のとき:FEGR−FEGR
−0,05 ■、FEGRi>1.05のとき”□・: FEGR−
FEGR+0. 05 とFEGRを更新して、RAMに記憶する。 (なお、
FEGRの初期値は、1.0である。) [00103図6は、噴射量制御ルーチンであり、所定
クランク角毎(360°CA毎)に割り込み処理される
。ステップ401では、PM、NE及び5EGRに基づ
いて基本噴射量TPを算出する。すなわち、PM、NE
の2次元マツプから求めたTPBと、5EGRから求め
たEGRによる補正値TPEから、 TP=TPBX (1−TPE) として、基本噴射量TPを求める。TPEは、EGRの
流入による新気量の低下(PMの上昇)を補正するもの
であり、基準EGR弁開度5EGRとNEに依存し、例
えば、5EGRに比例しNEに反比例する。このTPE
は、予めマツプとしてROMに格納しておき、補間演算
して算出する。 (EGR弁開度が0、すなわちEGR
を供給していない時には、TPE=Oとなる。)ここで
、TPEはTEGRでなく、基準EGR弁開度5EGR
に基づいて演算される。すなわち、TPEのマツプは、
機関初期状態におけるEGR弁開度(ステップ数)に対
し実験で求めたEGR量に基づいて設定されている。こ
れに対し、TEGRは経時変化等によるEGR量の変化
補正後のEGR弁開度のため、TEGRからTPEを演
算しても、現在のEGR量による新気量低下分を補正で
きない。(EGR弁開度TEGRによるEGR量に対す
る新気量低下分が、TPHのマツプから5EGRを用い
て算出するEGR量による低下分と等しい。)これによ
って、基本噴射量TPは、EGR作動による新気最低下
(PM上昇)が補正されて、理論空燃比相当値になる。 ステップ402では、リーン運転条件か否かが判断され
る。例えば、冷却水温THWが所定値以上であれば、リ
ーン運転条件であると判断する。リーン運転条件でなけ
れば、ステップ403に進み、リーン運転条件と判断さ
れるとステップ404に進む。ステップ403では、リ
ーン補正係数KLEANを1.0とする。ステップ4゜
4では、XEGRが1か否か、すなわちEGRが実行さ
れているか否かを判断する。XEGR=OでEGRが実
行されていない時にはステップ405に進み、XEGR
=1でEGRが実行されている時にはステップ406に
進む。ステップ405では、PMに基づきマツプB(図
9)から係数KLEAN  PMを求める。また、ステ
ップ406では、PMに基づきマツプC(図10)から
係数KLEAN  PMを求める。マツプBとCを比較
すると(マツプC内に点線で示したのが、マツプBの値
である)、EGRが流入された状態の方(マツプC)が
大きくされ、EGR作動中には、EGR非作動中に対し
て、ややリッチ側とされる。ステップ407では、NE
に基づきマツプD(図11)から係数KLEANNEを
演算する。ステップ408では、リーン補正係数KLE
ANをKLEAN=KLEAN  PM  X  KL
EAN  NEとして演算する。ステップ409では、
最終燃料噴射量TAUを TAU=TPXKLEANXα+β により演算する。 (α、βは、暖機補正、加速増量等
の補正係数)ステップ410では、噴射量TAUをダウ
ンカウンタ58にセットするとともに、フリップフロッ
プ59をセットして、燃料噴射を開始させる。噴射量T
AUに相当する時間が経過すると、ダウンカウンタ58
のボローアウト信号によってフリップフロップ59がセ
ットされて燃料噴射は終了する。 [00111第1実施例の作用を説明する。 機関の使用初期には、EGR弁開度に対して設定量のE
GRが流入するので、基準EGR値MEGとHCセンサ
50から検出されるDEGとは略等しく、図4のEGR
補正値算出ルーチンで換算されるFEGRは略1.0と
なる。機関の使用につれて、経時変化等によってEGR
弁開度に対するEGR量が変動すると、EGR量(率)
の変化によって(同一運転状態における)排気中の大き
なHC成分の量が変化するため、基準EGR値MEGと
HCセンサ50から検出されるDECに偏差が生じる。 すると、FEGRが更新されて、MEGとDECとの変
化がOとなる方向にEGR弁開度(E G R率、EG
R量)を補正する。すなわち、DECがMEGより大き
い時には、FEGRを小さくしてEGR弁開度を減少補
正(大きなHC成分量を減少)し、DECがMEGより
小さい時には、FEGRを大きくしてEGR弁開度を増
大補正(大きなHC成分量を増大)する。これによって
、経時変化等によるEGR量の変動が防止でき、リーン
NOx触媒6の浄化率の低下が防止できる。さらに、燃
料組成の変化によるリーンNOx触媒6の浄化率低下も
防止できる。すなわち、マツプAの基準EGR弁開度5
EGRは、EGRによる排気中の酸素濃度(或いはHC
濃度)のみでなく、EGRによるHC成分の変化も考慮
してリーンNOx触媒6の浄化率を向上するように設定
されている。例えば、排気温度が高温となる運転時には
、EGRによって大きなHC成分が増大するように設定
(EGR率を増大)している。したがって、使用燃料の
違いにより、大きなHC成分の排出量が変化すると、リ
ーンNOx触媒6の浄化率が低下する。例えば、排気温
度が高温の運転状態において、大きなHC成分の量が低
下すると浄化率が低下する。これは排気高温時には、直
接酸化し難い大きなHC成分が有効に作用するためであ
る。また、排気温度が比較的低温な時に大きなHC成分
が増大すると、浄化率が低下する。このため、排気低温
時には大きなHC成分は部分酸化し難く、NOx浄化に
有効に作用しない。しかし、本実施例では、大きなHC
成分の量を検出して、大きなHC成分量が基準値になる
ようにEGR率を補正するものであるため、使用燃料の
違いによる燃料組成の変化によって(各運転状態におけ
る)大きなHC成分量が変化しても、大きなHC成分が
基準値となるようなEGR率に設定されるので、このよ
うな燃料組成の変化によるリーンNOx触媒6の浄化率
の低下も防止できる。 [0012]第2実施例 第2実施例は、第1実施例に対して、EGR補正値FE
GRの算出方法が異なるのみであるので、FEGRの算
出方法のみを説明する。図7は、第2実施例のFEGR
の算出ルーチンであり、図4とステップ203をステッ
プ501,502に置き換えたものであり、他は同一で
あるので、ステップ501,502のみを説明する。ス
テップ501では、PMがFEGR算出領域か否かが判
断される。このFEGR算出領域は、比較的使用頻度の
高い運転領域におけるPM値が設定されており、また、
その設定幅は、EGR弁開度の変化が数%程度であるよ
うに設定されている。PMがFEGR算出領域であると
ステップ502へ進む。ステップ502では、その時の
NEからマツプ(図12)より基準EGR値MEGを求
める。マツプEは、PMがFEGR算出領域内のPM値
である時に、排気中に存在する大きなHC成分の量を回
転数毎に実験で求めたものであり、図5と同様に、EG
ROFF時の値に対して高NE側程大きくなる。ステッ
プ502の後は、ステップ204に進み、後は第1実施
例と同一である。この第2実施例によれば、FEGRの
算出のための、基準EGR値MEGの記憶容量を低下す
ることができる。作用は、第1実施例と同一である。 [0013]
【発明の効果】本発明によれば、排気中の大きなHC成
分量が基準値となるように、EGR弁開度を補正してい
るので、経時変化等により (推定’)EGR率(量)
が設定値からずれることを防止でき、リーンNOx触媒
の浄化率の低下を防止できる。また、燃料組成の変化等
により、大きなHC成分の量が変化してリーンNOx触
媒の浄化率が低下することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の制御装置の基本ブロッ
ク図である。
【図2】本発明に係る内燃機関の制御装置の系統図であ
る。
【図3】本発明の第1実施例に係るEGR制御フローチ
ャートである。
【図4】本発明の第1実施例に係るEGR補正値算出サ
ブルーチンのフローチャートである。
【図5】本発明の第1実施例に係るエンジン回転速度N
E−基準EGR値MEG特性図である。
【図6】本発明の第1実施例に係る噴射量制御フローチ
ャートである。
【図7】本発明の第2実施例に係るEGR補正値算出ル
ーチンフローチャートである。
【図8】負荷(吸気圧PM)とエンジン回転速度NEか
ら基準EGR弁開度5EGRを求めるマツプAである。
【図9】負荷(吸気圧PM)からリーン補正係数LKE
AN  PMを求めるマツプBである。
【図10】負荷(吸気圧PM)からもう一つのリーン補
正係数KLEAN  PMを求めるマツプCである。
【図11】エンジン回転速度NEからリーン補正係数K
EAN  NEを求めるマツプDである。
【図12】エンジン回転速度NEから基準EGR値ME
GRを求めるマツプEである。
【符号の説明】
I  EGR制御手段 2 内燃機関 3 運転状態検出手段 4 排気系 5 8C成分検出手段 6 ゼオライト触媒(リーンNOx触媒)7  EGR
補正手段 10  EGR弁
【図1】 【図61

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化雰囲気中でNOxを還元可能なゼオラ
    イトからなる触媒を、排気系に設けたリーンバーンエン
    ジンにおいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態
    検出手段、触媒に流入する排気中のHC成分のうち大き
    なHC成分の量を検出するHC成分検出手段、EGR制
    御手段、を備え、前記EGR制御手段は、運転状態に基
    づいて設定された基準EGR値と前記HC成分検出手段
    からの検出EGR値との偏差が零となる方向にEGR弁
    開度を補正するEGR補正手段を含むことを特徴とする
    内燃機関の制御装置。
JP2406183A 1990-12-07 1990-12-07 内燃機関の制御装置 Expired - Lifetime JP2936725B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5884476A (en) * 1996-09-09 1999-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying device for engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5884476A (en) * 1996-09-09 1999-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purifying device for engine

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