JPWO2012157108A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

この発明は、EGR量が過剰となることを抑制し、燃焼の不安定化を抑制することの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。まず、運転条件の変化に応じて、EGR量に影響する複数のアクチュエータの動作量を設定する。そして、前記複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量(外部EGR量及び内部EGR量の少なくとも一方をいう。以下同じ。)を減少させるアクチュエータの動作を開始させた後(S140)、EGR量を増加させる他のアクチュエータの動作を開始させる(S150)。

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
従来、例えば特許文献1(日本特開2000−110628号公報)に開示されるように、過給機と排気ガス再循環装置(以下、単にEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置という。)が取り付けられた内燃機関が知られている。また、本公報には、吸入空気量や過給効率に基づいて、EGR弁を制御する内燃機関の制御装置が開示されている。
日本特開2000−110628号公報 日本特開2001−020793号公報
上述した内燃機関では、運転条件に応じた目標EGR量(EGR率)を満たすように複数のアクチュエータの動作量が設定される。しかしながら、アクチュエータ毎にEGR量変化に対する応答性は異なる。そのため、応答性の高いアクチュエータによるEGR量増加制御と、応答性の低いアクチュエータによるEGR量減少制御とを同時に行った場合、EGR量が一時的に目標EGR量よりも高くなる(オーバーシュートする)。EGR量が一時的に過剰となれば、燃焼が不安定となり失火等が発生する要因となる。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、EGR量が過剰となることを抑制し、燃焼の不安定化を抑制することの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。
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
運転条件の変化に応じて、EGR量に影響する複数のアクチュエータの動作量を設定する設定手段と、
前記複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量(外部EGR量及び内部EGR量の少なくとも一方をいう。以下同じ。)を減少させるアクチュエータの動作を開始させた後、EGR量を増加させる他のアクチュエータの動作を開始させるアクチュエータ順次制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記アクチュエータ順次制御手段は、前記複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を完了させた後、EGR量を増加させるアクチュエータの動作を開始させること、を特徴とする。
また、第3の発明は、第2の発明において、
前記設定された複数のアクチュエータの動作量に応じて、前記複数のアクチュエータの動作が同時に開始した場合のEGR量の変化過程を推定する推定手段と、
前記変化過程においてEGR量が許容値よりも大きくなる場合に判定条件が成立する判定手段と、
前記判定条件が成立しない場合に、前記複数のアクチュエータの動作を同時に開始させるアクチュエータ同時制御手段と、を更に備え、
前記アクチュエータ順次制御手段は、前記判定条件が成立する場合に、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を完了させた後、EGR量を増加させるアクチュエータの動作を開始させること、を特徴とする。
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明において、
前記複数のアクチュエータは、少なくとも、
前記内燃機関の排気通路に配置された過給機の上流と下流とをバイパスするバイパス通路を任意に開閉可能なウェイストゲートバルブと、
前記過給機の上流の前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路を任意に開閉可能なEGRバルブと、
前記吸気通路を任意に開閉可能なスロットルと、を含むことを特徴とする。
第1の発明によれば、複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を開始させた後、EGR量を増加させる他のアクチュエータの動作を開始させる。このため、本発明によれば、EGR量が過剰となることを抑制し、燃焼の不安定化を抑制することができる。
第2の発明によれば、複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を完了させた後、EGR量を増加させるアクチュエータの動作を開始させる。このため、本発明によれば、EGR量が過剰となることなく、EGR量を目標EGR量に制御することができる。
第3の発明によれば、変化過程におけるEGR量が許容値以下である場合には、複数のアクチュエータの動作を同時に開始させる。そのため、EGR量が過剰となることなく、EGR量を早期に目標EGR量に制御することができる。また、変化過程におけるEGR量が許容値よりも大きい場合には、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を完了させた後、EGR量を増加させるアクチュエータの動作を開始させる。そのため、EGR量が過剰となることを抑制し、燃焼の不安定化を抑制することができる。このため、本発明によれば、EGR量の制御性と、燃焼安定性とを両立することができる。
第4の発明によれば、ウェイストゲートバルブ、EGRバルブ、スロットルを協調制御することができる。
本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。 運転条件に応じて、複数のアクチュエータが動作する場合におけるEGR量の変化を示す図である。 各種アクチュエータの動作速度と動作によるEGR量への影響を説明するための図である。 本発明の実施の形態1において、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、車両等に搭載され、その動力源とされる4サイクルエンジンである。図1に示す内燃機関10は、直列4気筒型であるが、本発明では、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
内燃機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設けられている。なお、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料をポート噴射するポートインジェクタを備えたポート噴射式の内燃機関や、インジェクタ12とポートインジェクタとを併用する内燃機関にも同様に適用可能である。
内燃機関10の各気筒には、吸気通路16および排気通路18が接続されている。吸気通路16の下流端には、気筒内と吸気通路16との間を開閉する吸気バルブ20が設けられている。同様に、排気通路18の上流端には、気筒内と排気通路18との間を開閉する排気バルブ22が設けられている。
内燃機関10の各気筒から排出される排気ガスは、排気通路18に流入する。内燃機関10は、排気ガスのエネルギーによって過給を行うターボチャージャ24を備えている。ターボチャージャ24は、排気ガスのエネルギーによって回転するタービン24aと、タービン24aに駆動されて回転するコンプレッサ24bとを有している。タービン24aは、排気通路18の途中に配置されており、コンプレッサ24bは、吸気通路16の途中に設けられている。
タービン24a上流の排気通路18は、外部EGR通路26により吸気通路16に接続されている。外部EGR通路26の途中には、EGRクーラ28が設けられている。EGRクーラ28の下流には、外部EGR通路26を任意に開閉可能な電子制御式のEGRバルブ30が設けられている。
タービン24aの近傍には、タービン24aの入口付近の排気通路18と、タービン24aの出口付近の排気通路18とを接続するバイパス通路32が設けられている。バイパス通路32には、バイパス通路32を任意に開閉可能な電子制御式のウェイストゲートバルブ(以下、WGV(Waste Gate Valve)という。)34が設けられている。
タービン24a下流の排気通路18には、排気ガス中の有害成分を浄化する触媒36が設けられている。触媒36には、例えば、三元触媒などが用いられる。
吸気通路16の入口付近には、エアクリーナ38が設けられている。また、エアクリーナ38の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ40が設けられている。エアフローメータ40の下流には、コンプレッサ24bが設けられている。コンプレッサ24bの下流には、インタークーラ42が設けられている。
エアクリーナ38を通って吸入された新気は、ターボチャージャ24のコンプレッサ24bで圧縮された後、インタークーラ42で冷却される。インタークーラ42の下流には、電子制御式のスロットルバルブ44が設けられている。スロットルバルブ44を通過した新気は、吸気通路16下流部に形成されたサージタンク46に流入される。サージタンク46に流入された新気は、各気筒内に分配されて流入される。サージタンク46には、その部位での吸気圧力を検出する吸気圧力センサ48が設けられている。
本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を更に備えている。ECU50の入力部には、上述したエアフローメータ40、吸気圧力センサ48の他、クランク角度を検出するクランク角センサ52、運転者に操作されるアクセルの踏み込み量に応じた値を検出するアクセル開度センサ54等の内燃機関10の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。
また、ECU50の出力部には、上述したインジェクタ12、EGRバルブ30、WGV34、スロットルバルブ44の他、吸気バルブ20のバルブタイミングやリフト量を変更することができる可変動弁装置(以下、吸気VVTという。)56、排気バルブ22のバルブタイミングを変更することができる可変動弁装置(以下、排気VVTという。)58等の内燃機関10の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。吸気VVT56および排気VVT58には、油圧によりバルブタイミングやリフト量を変更可能な公知の機構が用いられる。ECU50は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御する。
ECU50は、運転条件に応じて目標EGR量(外部EGR通路26を介して吸気通路16に導入すべき排気ガスの量、ひいては燃焼室に供給すべき排気ガスの量)を算出する。目標EGR量は、例えばエンジン回転数と負荷率に基づいて算出される。また、ECU50は、目標EGR量を実現するために、上述した各種アクチュエータの動作量を算出する。ところで、上述した各種アクチュエータは、アクチュエータ毎に動作速度やEGR量に及ぼす影響が異なる。そのため、動作速度の早いアクチュエータによるEGR量増加制御と、動作速度の遅いアクチュエータによるEGR量減少制御とを同時に行った場合、一時的にEGR量が過多となる(オーバーシュートする)。一時的にEGR量が過多となれば、燃焼が不安定となり、失火等が発生する要因となる。
図2を用いて具体的な例を説明する。図2は、運転条件に応じて、複数のアクチュエータが動作する場合におけるEGR量の変化を示す図である。実線60は出力要求を、実線62はEGRバルブ30の開度を、実線64はWGV34の開度を、実線66はスロットルバルブ44の開度を、実線68は外部EGR量をそれぞれ示している。
時刻tにおいて、実線60で示すように出力要求が大きい運転条件から小さい運転条件に変化すると、運転状態は定常運転から過渡運転に変化する。ECU50は、運転条件の変化に応じて目標EGR量を算出し、これを満たす各種アクチュエータの制御量を決定する。図2に示す例では、EGRバルブ30は開度が減少する方向に制御され(実線62)、WGV34は閉じ状態から開き状態へ制御され(実線64)、スロットルバルブ44は開度が減少する方向に制御される(実線66)。ここで、EGRバルブ30およびWGV34への制御は、EGR量を減少させる制御である。スロットルバルブ44への制御は、EGR量を増加させる制御である。
一般的に、スロットルバルブ44の動作速度は、EGRバルブ30やWGV34の動作速度よりも早い。そのため、時刻tにおいてスロットルバルブ44の動作は完了しているが、EGRバルブ30とWGV34の動作は完了していない。そのため、実線68に示すように、外部EGR量が一時的に過多となる場合がある。EGR量が過多となれば、燃焼安定性が損なわれる。このような課題を解決するには、過渡運転時の外部EGR量が定常運転時よりも小量となるように各アクチュエータを動作させることが望ましい。
[実施の形態1における特徴的制御]
そこで、本実施形態のシステムでは、EGR量が減少する方向に制御される動作速度の遅いアクチュエータの動作順番を早く、EGR量が増大する方向に制御される動作速度の速いアクチュエータの動作順番を遅くすることとする。
(各種アクチュエータの動作速度と、動作によるEGR量への影響)
各種アクチュエータの動作順番を定めるにあたり、各種アクチュエータの動作速度と動作によるEGR量への影響について図3を用いて説明する。(a)EGRバルブ30は、スロットルバルブ44やWGV34等に比して動作速度が遅い。また、バルブ開度が増加するほどEGR量は増加し、バルブ開度が減少するほどEGR量は減少する。(b)WGV34は、開弁によるEGR量への影響が早く、閉弁によるEGR量への影響が遅い。また、バルブ開度が減少するほどEGR量は増加し、バルブ開度が増加するほどEGR量は減少する。(c)吸気VVT56は油圧により動作速度が変化する。また、吸気バルブ20のバルブタイミングを中間位置(基準位置)に近づけるほどEGR量は増加し、中間位置から進角又は遅角させるほどEGR量は減少する。(d)排気VVT58は油圧により動作速度が変化する。また、排気バルブ22のバルブタイミングを中間位置(基準位置)に近づけるほどEGR量は増加し、中間位置から進角又は遅角させるほどEGR量は減少する。(e)吸気バルブ20の作用角は、EGRバルブ30等に比して動作速度が早い。また、作用角が増加するほどEGR量は増加し、作用角が減少するほどEGR量は減少する。(f)スロットルバルブ44は、EGRバルブ30やWGV34等に比して動作速度が早い。また、バルブ開度が減少するほどEGR量は増加し、バルブ開度が増加するほどEGR量は減少する。
このようなアクチュエータの特性に基づいて、ECU50には、EGR量が減少する方向に制御される動作速度の遅いアクチュエータの動作順番を、EGR量が増大する方向に制御される動作速度の速いアクチュエータの動作順番よりも優先できるように優先順番が予め設定されている。
ところで、上述のようなアクチュエータの動作制限は、EGR量がオーバーシュートしない場合には必要がない。そのため、複数のアクチュエータを同時に動作させた場合に、EGR量がオーバーシュートすると推定される場合にのみ実行することが望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、運転条件の変化に応じたEGR量の変化過程を推定し、過渡的なEGR量変化が許容できない場合に、EGR量を増大させるアクチュエータの動作に制限を加えることとする。
(EGR量の変化過程の推定方法)
ここで、EGR量の変化過程の推定方法について説明する。EGR量の変化過程は、過渡運転中の各時刻におけるEGRガス流量から推定することができる。EGRガス流量は(1)式に基づいて算出することができる。(1)式において、GegrはEGRガス流量の相関値を、ΔPはEGRバルブ30の前後差圧を、SegrはEGRバルブ30の通路面積を意味する。
egr=ΔP×Segr …(1)
EGRバルブ30の前後差圧ΔPは、背圧(タービン24a上流の排気圧力)Pexと吸気圧Pinは吸気圧Segrとの差で表せる。そのため、EGRガス流量の相関値Gegrは(2)式に基づいて算出することができる。
egr=(Pex−Pin)×Segr …(2)
(2)式の背圧Pexは、外部EGRなし時の背圧であり予め記憶されたマップから取得される。具体的には、ECU50には、WGV34の開閉条件毎にエンジン回転数と負荷率と背圧Pexとの関係を定めたマップが予め記憶されている。エンジン回転数はクランク角センサ52の検出値から算出される。負荷率は、例えば吸入空気量や吸気圧等に基づいて算出される。ECU50は、WGV34の開閉条件とエンジン回転数と負荷率とを入力パラメータとして、マップから背圧Pexを取得する。
また、(2)式の吸気圧Pinは、外部EGRなし時の吸気圧であり予め記憶されたマップから取得される。具体的には、ECU50には、吸気VVT56の角度と排気VVT58の角度との組み合わせ毎に、エンジン回転数と負荷率と吸気圧Pinとの関係を定めたマップが予め記憶されている。ECU50は、吸気VVT56の角度(中央位置から進角又は遅角させた角度)と、排気VVT58の角度(中央位置から進角又は遅角させた角度)と、エンジン回転数と、負荷率とを入力パラメータとして、マップから吸気圧Pinを取得する。
さらに、(2)式におけるEGRバルブ30の通路面積Segrは(3)式に基づいて算出することができる。SegrはEGRバルブ開度に相関するEGRバルブ30の通路面積の相関値である。同様にWGV34、スロットルバルブ44等の各時刻の開度も、現在位置と各アクチュエータの動作速度から算出し、上記マップの入力パラメータとする。
egr=現在の開度+時間×EGRバルブ動作速度 …(3)
以上より(2)式に基づいて、EGR量が現在のEGR量から目標EGR量に変化するまでの間の各時刻におけるEGRガス流量の相関値Gegrを算出することができる。このように将来のEGR量の変化過程を推定することができる。このEGR量の変化過程において、EGRガス流量の相関値Gegrが許容値(例えば、過渡運転となる前の定常運転におけるEGR量)を超える場合には、過渡的なEGR量変化を許容できないと判断することができる。
そこで、本実施形態のシステムでは、過渡運転時におけるEGR量の変化過程を(2)式に基づいて推定し、その変化過程におけるEGR量が許容値を超えると予想される場合に、EGR量を減少させるアクチュエータを先に動作させることとする。一方、EGR量が許容値を超えないと予想される場合には、各アクチュエータを同時に動作させることとする。
(制御ルーチン)
図4は、上述の動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。図4に示すルーチンでは、まず、ステップS100において、運転条件に変化があるか否かが判定される。定常運転が継続している場合には、本ルーチンの処理は終了される。
一方、運転条件に変化があると判定された場合には、次に、現在のEGR量から目標EGR量に変化するまでのEGR量の変化過程が推定される(ステップS110)。なお、目標EGR量は運転条件に応じて設定され、EGR量の変化過程は上述した推定方法により推定される。
次に、EGR量の変化過程においてEGR量が許容値よりも大きくなるか否かが判定される(ステップS120)。許容値には、過渡運転となる前の定常運転におけるEGR量よりも大きい値であり、目標EGR量よりも大きい値が設定される。変化過程におけるEGR量が許容値以下であると判定された場合には、本ルーチンの処理は終了される。その後、他のルーチンにおいて、運転条件に応じて動作量が設定された複数のアクチュエータの動作が同時に開始される。
一方、変化過程におけるEGR量が許容値よりも大きいと判定された場合には、まず、EGR減少影響のあるアクチュエータを動作させる(ステップS130)。上述したように、ECU50は、アクチュエータの動作に関して優先順番を予め記憶しており、優先順番の早いアクチュエータを先に動作させる。
次に、EGR量減少影響のあるアクチュエータが動作済みであるか否かが判定される(ステップS140)。動作済みでない場合には、動作完了を確認するまで待つ。
ステップS140において、EGR量減少影響のあるアクチュエータが動作済みであると判定された場合には、その他のすべてのアクチュエータを動作させる(ステップS150)。その後、本ルーチンの処理は終了される。
以上説明したように、図4に示すルーチンによれば、過渡運転時におけるEGR量の変化過程を推定し、その変化過程におけるEGR量が許容値を超えると予想される場合には、EGR量減少影響のあるアクチュエータを先に動作させる。そのため、EGR量が過剰となることを抑制し、過剰なEGR量増加による燃焼不安定化を抑制することができる。また、EGR量が許容値を超えないと予想される場合には、各アクチュエータを同時に動作させる。そのため、EGR量が過剰となることなく、早期に目標EGR量を達成することができる。
ところで、上述した実施の形態1のシステムにおける、EGR量の変化過程の推定方法は、上述した推定方法に限定されるものではなく、他の推定方法に置き換えることとしても良い。
尚、上述した実施の形態1においては、WGV34が前記第4の発明における「ウェイストゲートバルブ」に、EGRバルブ30が前記第4の発明における「EGRバルブ」に、スロットルバルブ44が前記第4の発明における「スロットル」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ECU50が、上記ステップS110の処理を実行することにより前記第3の発明における「推定手段」が、上記ステップS120の処理を実行することにより前記第3の発明における「判定手段」が、上記ステップS120およびステップS150の処理を実行することにより前記第3の発明における「アクチュエータ同時制御手段」が、上記ステップS140およびステップS150の処理を実行することにより前記第1の発明における「アクチュエータ順次制御手段」が、それぞれ実現されている。
10 内燃機関
12 インジェクタ
16 吸気通路
18 排気通路
20 吸気バルブ
22 排気バルブ
24 ターボチャージャ
24a タービン
24b コンプレッサ
26 外部EGR通路
30 EGRバルブ
30 EGRバルブ
32 バイパス通路
34 WGV
36 触媒
40 エアフローメータ
44 スロットルバルブ
48 吸気圧力センサ
52 クランク角センサ
54 アクセル開度センサ
56 吸気VVT(IN−VVT)
58 排気VVT(EX−VVT)

Claims (4)

  1. 運転条件の変化に応じて、EGR量に影響する複数のアクチュエータの動作量を設定する設定手段と、
    前記複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量(外部EGR量及び内部EGR量の少なくとも一方をいう。以下同じ。)を減少させるアクチュエータの動作を開始させた後、EGR量を増加させる他のアクチュエータの動作を開始させるアクチュエータ順次制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記アクチュエータ順次制御手段は、前記複数のアクチュエータの動作量が設定された場合に、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を完了させた後、EGR量を増加させるアクチュエータの動作を開始させること、
    を特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
  3. 前記設定された複数のアクチュエータの動作量に応じて、前記複数のアクチュエータの動作が同時に開始した場合のEGR量の変化過程を推定する推定手段と、
    前記変化過程においてEGR量が許容値よりも大きくなる場合に判定条件が成立する判定手段と、
    前記判定条件が成立しない場合に、前記複数のアクチュエータの動作を同時に開始させるアクチュエータ同時制御手段と、を更に備え、
    前記アクチュエータ順次制御手段は、前記判定条件が成立する場合に、EGR量を減少させるアクチュエータの動作を完了させた後、EGR量を増加させるアクチュエータの動作を開始させること、
    を特徴とする請求項2記載の内燃機関の制御装置。
  4. 前記複数のアクチュエータは、少なくとも、
    前記内燃機関の排気通路に配置された過給機の上流と下流とをバイパスするバイパス通路を任意に開閉可能なウェイストゲートバルブと、
    前記過給機の上流の前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを接続するEGR通路を任意に開閉可能なEGRバルブと、
    前記吸気通路を任意に開閉可能なスロットルと、を含むこと、
    を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の内燃機関の制御装置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6280776B2 (ja) * 2014-03-20 2018-02-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
US9322345B2 (en) * 2014-04-10 2016-04-26 Ford Global Technologies, Llc Electric actuator temperature estimation
JP6000309B2 (ja) * 2014-09-10 2016-09-28 三菱電機株式会社 内燃機関のegr流量推定装置、及び内燃機関の制御装置
CN106194471A (zh) * 2015-05-25 2016-12-07 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
MX2018002814A (es) * 2015-09-07 2018-06-15 Nissan Motor Metodo de control de recirculacion de gas de escape y dispositivo de control de recirculacion de gas de escape.
FR3052499A1 (fr) * 2016-06-13 2017-12-15 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de limitation du taux de gaz recircules lors d’une phase transitoire
KR20180076650A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 주식회사 현대케피코 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법
JP7159936B2 (ja) * 2019-03-26 2022-10-25 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両、及びハイブリッド車両のエンジン制御方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000110628A (ja) 1998-09-30 2000-04-18 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの制御装置
JP4140134B2 (ja) 1999-07-02 2008-08-27 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
DE10107160A1 (de) 2000-02-18 2001-08-23 Denso Corp Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit Zylindereinspritzung
JP2003021001A (ja) * 2001-07-05 2003-01-24 Mitsubishi Motors Corp Egr制御装置
JP4952732B2 (ja) * 2008-02-26 2012-06-13 マツダ株式会社 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御システム
JP4442704B2 (ja) 2008-08-26 2010-03-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US8261542B2 (en) * 2008-09-03 2012-09-11 General Electric Company System, method, and device for locomotive exhaust gas recirculation cooling and catalyst heating
JP2010138734A (ja) * 2008-12-10 2010-06-24 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP5397128B2 (ja) * 2009-09-28 2014-01-22 いすゞ自動車株式会社 多段過給システム内燃機関及びその制御方法
US8516797B2 (en) * 2009-09-29 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc Control of exhaust flow in an engine including a particulate filter
US8516799B2 (en) * 2009-12-23 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for emission system control

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