JPH06272582A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JPH06272582A
JPH06272582A JP5567793A JP5567793A JPH06272582A JP H06272582 A JPH06272582 A JP H06272582A JP 5567793 A JP5567793 A JP 5567793A JP 5567793 A JP5567793 A JP 5567793A JP H06272582 A JPH06272582 A JP H06272582A
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JP
Japan
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control
valve
engine
air
valves
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Pending
Application number
JP5567793A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Matsuzaki
俊幸 松崎
Tetsushi Hosogai
徹志 細貝
Susumu Inoue
晋 井上
Katsumi Nakamura
克巳 中村
Akio Inoue
秋夫 井上
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気系に複数のデューティ制御弁が並列に設
けられたエンジンに対して、吸気系の脈動を有効に低減
することができる手段を提供する。 【構成】 エンジンEにおいては、夫々スロットル弁1
7をバイパスするISC通路22とエアコントロール通
路23とが並列に設けられ、両通路22,23に夫々I
SCバルブ24とACV25とが介設されている。ここ
で、両バルブ24,25はいずれもデューティ制御弁で
あって、両バルブ24,25の作動周期がコントロール
ユニットCによって互いに半周期だけずらされる。これ
によって各バルブ24,25によって惹起される脈動が
互いに打ち消しあい、吸気系の脈動が低減される。ま
た、蒸発燃料をパージする第1,第2パージバルブ33,
34もデューティ制御弁であって、両バルブ33,34
の作動周期も互いにずらされ、これによって吸気系の脈
動が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エアフローメータ下流
の吸気系に複数のデューティ制御弁が並列に設けられた
エンジンの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジンのアイドリング時にア
イドル回転数が低すぎるとエンストを起こしやすくな
り、他方アイドル回転数が高すぎると燃費性能が悪くな
る。そこで、エンジンには、普通、アイドル回転数を所
定の目標回転数に追従するようにフィードバック制御す
るアイドル制御手段が設けられるが、ガソリンエンジン
のアイドル制御手段では、普通、吸入空気量を調節する
ことによってアイドル回転数を制御するようにしてい
る。そして、ガソリンエンジンにおいては、吸入空気量
は基本的にはスロットル弁によって制御されるようにな
っているが、スロットル弁は吸入空気量が少ない運転領
域では制御精度が低いので、スロットル弁の開閉によっ
てアイドル回転数を目標回転数に追従させるのはなかな
かむずかしい。
【0003】そこで、一般にガソリンエンジンには、ス
ロットル弁をバイパスする小径のISC通路(バイパス
吸気通路)と、該ISC通路を開閉するISCバルブと
が設けられ、該ISCバルブの開閉によって吸気空気量
が精度良く制御され、アイドル回転数が目標回転数に追
従させられるようになっている。そして、かかるISC
バルブには従来よりデューティ制御弁が多用されてい
る。しかしながら、一般にデューティ制御弁は作動時に
は一定の周期で全開状態と全閉状態とを繰り返すので、
ISCバルブにデューティ制御弁を用いた場合は、IS
C通路内のエアの流れに脈動が生じ、かかる脈動によっ
て吸気騒音が惹起されるといった問題がある。なお、か
かる問題はキャニスタに吸着された蒸発燃料を吸気系に
パージするためのパージ通路を開閉するパージバルブに
デューティ制御弁を用いた場合にも生じる。
【0004】これを改善するため、ISC通路に対して
その脈動を抑制するレゾネータ(共鳴型消音器)を設けた
エンジンの吸気装置が提案されている(例えば、特開平
4−12161号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにISC通路に対してレゾネータを設けると、脈動な
いしは吸気騒音は抑制されるものの、レゾネータがかさ
ばるので吸気系のレイアウトの自由度が低くなるといっ
た問題がある。
【0006】また、近年、それほど高出力が要求されな
い運転領域では混合気を理論空燃比(A/F=14.7)
よりもリーン(例えば、A/F=19〜24)にして燃費
性能及びエミッション性能を高めるようにしたリーンバ
ーンエンジンが多用されている。そして、かかるリーン
バーンエンジンにおいては、リーンバーンへの切り替え
時にはエンジントルクが急減してトルクショックが生じ
るので、リーンバーン時には吸入空気量を若干増やして
切り替え時にトルクショックが発生するのを防止するよ
うにしている(トルク補正)。具体的には、スロットル弁
をバイパスする小径のエアコントロール通路と、該エア
コントロール通路を開閉するエアコントロールバルブ
(ACV)とを設け、リーンバーン時にはACVを開作動
させて吸入空気量を増やし、トルク補正を行うようにし
ている。ここで、ACVには一般にデューティ制御弁が
用いられる。
【0007】そして、かかるトルク補正制御と前記のア
イドル制御の両方を行うようにした場合は、両制御は基
本的には互いに独立して行われるので、ISC通路(I
SCバルブ)とエアコントロール通路(ACV)とは並列
に設けられることになる。したがって、かかるエンジン
においてはISCバルブとACVとが重複して開作動す
る場合が生じるが、この場合両バルブによる脈動が互い
に助長しあって吸気系に大きな脈動が生じるといった問
題がある。
【0008】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、吸気系に複数のデューティ
制御弁が並列に設けられたエンジンに対して、吸気系の
レイアウトを妨げるなどといった不具合を招くことな
く、吸気系の脈動を有効に抑制することができる手段を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、図1にその構成を示すように、第1の発明は、エア
フローメータa下流の吸気系bに、夫々吸入空気量を制御
し、かつ少なくとも一部の運転領域で互いに重複して開
作動する複数のデューティ制御弁cが並列に設けられた
エンジンの制御装置において、各デューティ制御弁cの
作動周期を互いにずらせる作動周期制御手段dが設けら
れていることを特徴とするエンジンの制御装置を提供す
る。
【0010】第2の発明は、第1の発明にかかるエンジ
ンの制御装置において、デューティ制御弁cが2つ設け
られていて、その一方がアイドル回転数を目標回転数に
フィードバック制御するISCバルブであり、もう一方
が空燃比がリーンとされる運転領域で開作動するエアコ
ントロールバルブであることを特徴とするエンジンの制
御装置を提供する。
【0011】第3の発明は、第2の発明にかかるエンジ
ンの制御装置において、作動周期制御手段dが、ISC
バルブがフィードバック制御されているときには両デュ
ーティ制御弁cの作動周期を互いにずらせる制御を禁止
するようになっていることを特徴とするエンジンの制御
装置を提供する。
【0012】第4の発明は、第1の発明にかかるエンジ
ンの制御装置において、各デューティ制御弁cが、夫
々、捕集された蒸発燃料を吸気系にパージするためのパ
ージエア通路を開閉するパージバルブであることを特徴
とするエンジンの制御装置を提供する。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図2に示すように、燃料噴射式のガソリンエンジンE
は、吸気弁1が開かれたときに吸気ポート2から燃焼室
3内に混合気を吸入し、この混合気をピストン4で圧縮
して点火プラグ5で着火・燃焼させ、排気弁6が開かれ
たときに燃焼ガス(排気ガス)を排気ポート7を介して排
気通路8に排出するようになっている。なお、排気通路
8には上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度(空燃比)
を検出するO2センサ9と、排気ガスを浄化する触媒コ
ンバータ10とが設けられている。また、点火プラグ5
へは、ディストリビュータ11と点火制御装置12とに
よって、コントロールユニットCによって設定される所
定のタイミングで高電圧の点火用電力が供給されるよう
になっている。なお、ディストリビュータ11ではクラ
ンク角(エンジン回転数)を検出できるようになってい
る。
【0014】そして、エンジンE(燃焼室3)に燃料燃焼
用の空気を供給するために、上流端が大気に開放され下
流端が吸気ポート2と連通する吸気通路14が設けら
れ、この吸気通路14には、上流側から順に、吸入空気
中のダストを除去するエアクリーナ15と、吸入空気量
を検出するホットワイヤ式エアフローセンサ16(エア
フローメータ)と、アクセルペダル(図示せず)と連動し
て開閉されるスロットル弁17と、吸入空気の流れを安
定させるサージタンク18とが設けられている。そし
て、吸気ポート2近傍において、吸気通路14(吸気ポ
ート2)内に燃料を噴射する燃料噴射弁19が、噴射口
が吸気ポート2方向に向くようにして設けられている。
ここで、燃料噴射弁19の燃料噴射量(噴射パルス幅)及
び噴射タイミングはコントロールユニットCによって制
御されるようになっている。
【0015】スロットル弁17のやや上流で吸気通路1
4から分岐する分岐吸気通路21が設けられ、この分岐
吸気通路21はさらに、アイドル用の空気を供給するた
めのISC通路22と、リーンバーン時に空気を増量す
るためのエアコントロール通路23とに分岐している。
ここで、ISC通路22の下流端はスロットル弁17の
やや下流で吸気通路14に接続され、エアコントロール
通路23の下流端は、ISC通路22の吸気通路14へ
の接続部のやや下流で吸気通路14に接続されている。
そして、ISC通路22にはISCバルブ24が介設さ
れ、エアコントロール通路23にはエアコントロールバ
ルブ25(以下、これをACV25という)が介設されて
いる。したがって、ISC通路22(ISCバルブ24)
とエアコントロール通路23(ACV25)とは並列に設
けられていることになる。
【0016】ISCバルブ24とACV25とは、いず
れもデューティ制御弁であって、コントロールユニット
Cから印加されるデューティ比に従って開閉されるよう
になっている。すなわち、両バルブ24,25はいずれ
も基本的には、所定の作動周期T(例えば、50ms)で開
閉動作が繰り返されるようになっていて、1つの作動周
期内では印加されたデューティ比に対応する時間だけ全
開されるようになっている。例えば、作動周期を50ms
とした場合、印加されるデューティ比が100%のとき
は常時閉じられたままとなり、デューティ比が0%のと
きは常時開かれたままとなり、デューティ比がα%(0
<α<100)のときは50msのα%に相当する時間0.
5αmsは全閉され、50msの(100−α)%に相当する
時間(50−0.5α)msは全開されることになる。
【0017】ここで、ISCバルブ24はアイドリング
時(スロットル弁閉弁時)にISC通路22内を流れる空
気量を調節することによってアイドル回転数を所定の目
標回転数に追従するようフィードバック制御するように
なっている。また、ACV25は空燃比が理論空燃比
(A/F=14.7)よりもリーン側(例えば、A/F=1
9〜24)に保持されるリーンバーン時に開作動され、
リーンバーンへの切り替え時のトルク変化を抑制(補正)
してトルクショックの発生を防止するようになってい
る。
【0018】エンジンEには、燃料タンク27の蒸発燃
料を捕集(吸着)するために、蒸発燃料案内通路28とキ
ャニスタ29とが設けられている。そして、キャニスタ
29に吸着された燃料を適宜吸気系にパージするために
パージ通路30が設けられ、このパージ通路30はさら
に第1分岐パージ通路31と第2分岐パージ通路32と
に分岐し、両分岐パージ通路31,32の下流端は夫々
サージタンク18に接続されている。第1,第2分岐パ
ージ通路31,32には夫々第1,第2パージバルブ3
3,34が介設され、これらのパージバルブ33,34が
開かれたときには、サージタンク18内の負圧によっ
て、大気導入通路35からキャニスタ29内に空気が導
入され、この空気によってキャニスタ29に吸着されて
いる燃料がパージされ、パージ通路30〜32を通して
サージタンク18に導入されるようになっている。
【0019】コントロールユニットCは、特許請求の範
囲に記載された「作動周期制御手段」を含む、マイクロ
コンピュータで構成されたエンジンEの総合的な制御装
置であって、Oセンサ9によって検出される排気ガス
中の酸素濃度(空燃比)、ディストリビュータ11から出
力されるクランク角信号(エンジン回転数)、エアフロー
センサ16によって検出される吸入空気量、スロットル
開度センサ36によって検出されるスロットル開度、水
温センサ37によって検出される冷却水温(エンジン温
度)等を制御情報としてエンジンEの各種制御を行うよ
うになっている。
【0020】しかしながら、エンジンEの一般的な制御
は本願発明の要旨とするところではないのでその説明を
省略し、以下では本願発明の要旨にかかるISCバルブ
24及びACV25の駆動制御(作動周期制御)と、第
1,第2パージバルブ33,34の駆動制御(作動周期制
御)とについてのみ説明する。まず、ISCバルブ24
及びACV25の駆動制御について説明する。図3に示
すように、コントロールユニットCには、CPU40に
バス43を介して接続される第1,第2ワンショットタ
イマ41,42が設けられ、これらのワンショットタイ
マ41,42によってISCバルブ24とACV25の
作動周期(位相)が互いに半周期だけずらされるようにな
っている。以下、図4に示すフローチャートに従って、
適宜図2及び図3を参照しつつISCバルブ24及びA
CV25の駆動制御の制御方法を説明する。
【0021】ステップ#1では、フラグfの値が反転さ
せられる。すなわち、前回においてフラグfの値が1で
あった場合は今回はフラグfの値が0とされ、前回にお
いてフラグfの値が0であった場合は今回はフラグfの値
が1とされる。このフラグfはISCバルブ24の作動
周期とACV25の作動周期とを互いに半周期(T/2)
だけずらせるためのフラグであって、初期値は1に設定
されている。なお、図中で「'」は反転を示す記号であ
る。
【0022】続いて、ステップ#2でフラグfが1であ
るか否かが比較・判定され、f=1であると判定された
場合は(YES)、ステップ#3でISCバルブ24用の
パルス信号が第1ワンショットタイマ41に印加され、
ISCバルブ24がデューティ比に応じて開作動させら
れる。他方、f≠1(f=0)であると判定された場合は
(NO)、ステップ#4でACV25用のパルス信号が第
2ワンショットタイマ42に印加され、ACV25がデ
ューティ比に応じて開作動させられる。なお、ISCバ
ルブ24とACV25とは同一の作動周期Tで駆動され
るようになっている。
【0023】この図4に示す駆動制御ルーチンは、IS
Cバルブ24ないしはACV25の作動周期Tの1/2
の時間(半周期)で実行されるようになっている。したが
って、ステップ#3とステップ#4とがT/2だけずれ
て交互に実行されることになり、これによってISCバ
ルブ24の作動周期とACV25の作動周期とが互いに
半周期(T/2)だけずらされる。
【0024】図6に、このような駆動制御が行われた場
合の、ISCバルブ24の作動特性(G1)とACV25
の作動特性(G2)とを示す。図6に示す例では、ISC
バルブ24とACV25とはいずれも作動周期がTとさ
れている。そして、ISCバルブ24のある作動周期は
例えば時刻t1で開始され時刻t3で終了しているが、これ
に対応するACV25の作動周期はt1より半周期(T/
2)だけ遅れて時刻t2で開始されている。
【0025】このように、ISCバルブ24の作動周期
とACV25の作動周期とが、互いにT/2だけずらさ
れるので、ISCバルブ24の開閉によって生じる脈動
と、ACV25の開閉によって生じる脈動とが位相のず
れにより互いに打ち消しあって吸気系の脈動が減衰させ
られる。つまり、このように作動周期をT/2だけずら
せることにより、駆動周波数を多くしたのと同等の効果
が生じ、脈動の発生が抑制されるわけである。したがっ
て、図2中において破線で示しているようなレゾネータ
26を設ける必要がなくなり、吸気系のレイアウトの自
由度が高められる。
【0026】なお、ISCバルブ24の作動周期とAC
V25の作動周期とを異ならせてもよい。このようにし
ても、吸気系での脈動の発生が抑制される。また、IS
Cバルブ24がフィードバック制御されているときに
は、ISCバルブ24とACV25の作動周期をずらせ
ないようにしてもよい。このようにすれば、ISCバル
ブ24のデューティ比の変化が小さい状態で作動周期を
ずらすことになるので、作動周期を確実にずらすことが
できる。
【0027】次に、図5に示すフローチャートに従っ
て、適宜図2を参照しつつ第1,第2パージバルブ33,
34の駆動制御の制御方法を説明する。ステップ#11
では、エンジンEの運転状態、例えば吸入空気量、スロ
ットル開度、エンジン回転数、冷却水温、吸気温度、空
燃比等が読み込まれる。続いて、ステップ#12とステ
ップ#13とで、夫々エンジンEがアイドル状態にある
か否かと、パージ条件が成立しているか否かとが比較・
判定される。
【0028】ステップ#12でエンジンEがアイドル状
態にあると判定され(YES)、かつステップ#13でパ
ージ条件が成立していると判定された場合は(YES)、
ステップ#14で前回において第1パージバルブ33が
オンであったか否かが比較・判定され、オンであったと
判定された場合は(YES)、ステップ#15で第2パー
ジバルブ34がオンされ、他方前回において第1パージ
バルブ33がオフであったと判定された場合は(NO)、
ステップ#16で第1パージバルブ33がオンされ、こ
の後ステップ#1に復帰する。したがって、第1パージ
バルブ33と第2パージバルブ34とが、作動周期が半
周期だけ互いにずれた状態で交互にオンされることにな
る。
【0029】図7(a)に、このような駆動制御が行われ
た場合の第1パージバルブ33の開閉状態(H1)、第2
パージバルブ34の開閉状態(H2)、空燃比A/F
(H3)、空燃比制御におけるフィードバック補正値CF
B(H4)及びエンジン回転数Ne(H5)すなわちアイドル
回転数の経時変化の一例を示す。図7(a)から明らかな
ように、空燃比A/F及びエンジン回転数Ne(アイドル
回転数)は安定している。本実施例では、第1,第2分岐
パージ通路31,32が並列に配設され、各分岐パージ
通路31,32に夫々パージバルブ33,34が介設さ
れ、かつ両パージバルブ33,34の作動周期が互いに
ずらされているので、両パージバルブ33,34の開閉
による吸気系の脈動が低減され、このため空燃比制御の
制御精度が高められ、パージ時においてもアイドル回転
が安定するわけである。
【0030】比較のため図7(b)に、パージ通路とパー
ジバルブとを夫々1つだけ設けた従来のエンジンにおけ
るパージバルブの開閉状態(H6)、空燃比A/F(H7)、
空燃比制御におけるフィードバック補正値CFB(H8)
及びエンジン回転数Ne(H9)の経時変化の一例を示す。
図7(b)から明らかなとおり、この場合は空燃比変動と
エンジン回転数変動がかなり大きくなっており、とくに
1,X2で示す部分で空燃比が過リッチとなり、Y1,Y2
で示す部分でアイドル回転数が異常低下してラフアイド
ルが生じている。これは、吸気系に一度に多量のパージ
エアが供給されるので、吸気系に大きな吸気脈動が生
じ、これによって空燃比制御が乱れるからであると考え
られる。
【0031】なお、前記のステップ#12でアイドル運
転中ではないと判定された場合(NO)、あるいはステッ
プ#13でパージ条件が成立していないと判定された場
合は(NO)、後の全ステップをスキップしてステップ#
1に復帰する。以上、本実施例によれば、吸気系のレイ
アウトを妨げるなどといった不具合を生じさせることな
く、吸気系の脈動を低減することができる。
【0032】
【発明の作用・効果】第1の発明によれば、作動周期制
御手段によって各デューティ制御弁の作動周期が互いに
ずらされるので、各デューティ制御弁によって惹起され
る脈動が互いに打ち消しあい、吸気系での脈動の発生が
抑制され、エアフローメータの検出精度が高められる。
【0033】第2の発明によれば、基本的には第1の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、デューティ
制御弁の1つがISCバルブであるので、アイドル時に
おけるエアフローメータの検出精度が高められ、エンジ
ンのアイドル安定性が高められる。
【0034】第3の発明によれば、基本的には第2の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、ISCバル
ブがフィードバック制御されているときには、ISCバ
ルブとエアコントロールバルブの作動周期をずらせない
ようにしているので、ISCバルブのデューティ比の変
化が小さい状態で作動周期をずらすことになり、作動周
期を確実にずらすことができる。
【0035】第4の発明によれば、基本的には第1の発
明と同様の作用・効果が得られる。さらに、デューティ
制御弁がパージバルブとされているので、アイドル時に
おいて蒸発燃料を吸気系にパージしたときに吸気系での
脈動の発生が抑制され、パージ時のアイドル安定性が高
められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1〜請求項4に対応する第1〜第4の
発明の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明にかかる制御装置を備えたエンジンの
システム構成図である。
【図3】 コントロールユニットのワンショットタイマ
まわりの回路構成を示す図である。
【図4】 ISCバルブ及びACVの駆動制御の制御方
法を示すフローチャートである。
【図5】 第1,第2パージバルブの駆動制御の制御方
法を示すフローチャートである。
【図6】 ISCバルブ及びACVの開閉特性を示す図
である。
【図7】 (a)は本発明にかかるエンジンの、パージバ
ルブの開閉状態、空燃比、フィードバック補正値及びエ
ンジン回転数の時間に対する特性を示す図であり、(b)
は従来のエンジンにおける(a)と同様の図である。
【符号の説明】
E…エンジン C…コントロールユニット 14…吸気通路 16…エアフローセンサ(エアフローメータ) 24…ISCバルブ 25…エアコントロールバルブ(ACV) 31,32…第1,第2分岐パージ通路 33,34…第1,第2パージバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 克巳 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 井上 秋夫 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エアフローメータ下流の吸気系に、夫々
    吸入空気量を制御し、かつ少なくとも一部の運転領域で
    互いに重複して開作動する複数のデューティ制御弁が並
    列に設けられたエンジンの制御装置において、 各デューティ制御弁の作動周期を互いにずらせる作動周
    期制御手段が設けられていることを特徴とするエンジン
    の制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されたエンジンの制御装
    置において、 デューティ制御弁が2つ設けられていて、その一方がア
    イドル回転数を目標回転数にフィードバック制御するI
    SCバルブであり、もう一方が空燃比がリーンとされる
    運転領域で開作動するエアコントロールバルブであるこ
    とを特徴とするエンジンの制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載されたエンジンの制御装
    置において、 作動周期制御手段が、ISCバルブがフィードバック制
    御されているときには両デューティ制御弁の作動周期を
    互いにずらせる制御を禁止するようになっていることを
    特徴とするエンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載されたエンジンの制御装
    置において、 各デューティ制御弁が、夫々、捕集された蒸発燃料を吸
    気系にパージするためのパージエア通路を開閉するパー
    ジバルブであることを特徴とするエンジンの制御装置。
JP5567793A 1993-03-16 1993-03-16 エンジンの制御装置 Pending JPH06272582A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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