JPS5847149A - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

排気ガス再循環装置

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JPS5847149A
JPS5847149A JP56146878A JP14687881A JPS5847149A JP S5847149 A JPS5847149 A JP S5847149A JP 56146878 A JP56146878 A JP 56146878A JP 14687881 A JP14687881 A JP 14687881A JP S5847149 A JPS5847149 A JP S5847149A
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JP
Japan
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valve
exhaust gas
sensor
engine
opening
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JP56146878A
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English (en)
Inventor
Toshikazu Ina
伊奈 敏和
Hisashi Kawai
寿 河合
Tokio Kohama
時男 小浜
Akira Nishimatsu
西松 顕
Yasuhiko Ishida
石田 靖彦
Soichi Matsushita
宗一 松下
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Toyota Jidosha Kogyo KK
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Publication date
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Priority to US06/416,696 priority patent/US4442820A/en
Publication of JPS5847149A publication Critical patent/JPS5847149A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065Specific aspects of external EGR control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/48EGR valve position sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

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】 本発明は、エンジン<QBOX排出量を低減する排気ガ
ス再循環装置KJIIL、特に排気ガス再循環通路のつ
ま〉を検出するIll能を備えた排気ガ″′賀循環装置
に関するものである。
従来、エンジンのNOI排出排出紙減する手段としてv
19ttfスの一部なエンジンの吸気系に再循環する排
気ガス再循環装置が公知である。そして前記再循環装置
の排気ガス再循Itl(EGR)jlの制御方法として
は気化器のべ・−−リ負圧あるいはスロットμ弁近傍の
スロットμ負圧によ〉直襞排!IC#J II 升のダ
イアフラムを作動させたシ、大気圧及び吸気管負圧を制
御する電磁弁で前記ダイアプラムにかかる圧力を制御し
て排気制御弁oai++御を電気的に行う等の方法があ
る。
ζこで問題となる′めはEGR量の経年変化である。排
気ガス中に含まれる鉛(燃料に含まれている)やカーボ
ンによりて排気ガス再−環導管や徘* #IJ御弁がつ
まると、通路面積が狭くなるのでEGR量が低下する。
B、OR量はエンジンの供給空燃比(A/ F )や点
火時期に影響を′及ばすため、初期のEGR量を基に決
定した点火時期やA/Fliつまシ等によシEGR量が
低下すると殺定かくるりてくる丸めNOX@出量の増大
ヤノツ年ング等の不^会が生ずると−う間iIがあり九
本発明は上記0点に鑑みてなされたもので、エンジンの
吸入空気量を検出するエア・フロ・メータと、前記エン
ジンの回転数を検出する回転数セン号と、前記エンジン
のフロシトμ弁開度を検出するフロg)μ弁開度センサ
と排気制御*Oe1mを検出する開度セン号とから吸入
空気量、エンジン回転数、スw*)μ開度、排気制御弁
開度を求め、前記4パツメータの特性変化から排気制御
弁ま丸は排気ガス再循環通路のつtシを検出することK
よ〕、前記のつま)等に影響されず常に正確な]!:G
RilIを制御できる排気ガス再循環装置を提供するこ
とを目的とする。
なお、前記のつま〕を検出する4パツメ゛−タの組合せ
は前記の組合せの他に吸入空気量エンVシ■転数、吸気
管負圧、徘9L#御弁開度の組合せと吸気管負圧、エン
ジン回転数、スロ―トμ弁NIl排気゛嗣御弁開度O組
合せがある。(全(同様に検、出でIllる。) 以下、本発明を図に示す実施例によ)説明する。
全体構成を示す311図において、エンジンlは、自動
車に積載される公知の4気鏑火花点火式1ンVンでエア
フロメー#8によって吸気管を流れる吸入空気嚢を計測
する。吸入空気はスロットμ弁3によって流量を制御さ
れ吸気管4を経てエンジンlのインテークマエホーμド
付近で制御回路280指令に応じて開弁動作する燃料噴
射用電磁弁9から供給される一部で適正空燃比の混合気
とな)燃焼室に供給される。
婁た、燃焼後の排気ガスは、燃焼室から排気管5に排出
され1図示しtk−触媒コンバータ、消音!フッ−を経
て大気に放出される。
排気ガス再循環装置において、排気ガスの一部は、排気
管5に接続されえ再循環導管6、この導管6を制御圧力
に応じて開閉する排気sttm弁1G及び吸気管4に接
続され九再循環導管7を経て、エンジン五の吸気系に再
循環される。
排気制御弁1Gは、ダイヤフッ本式Oものでありて、ダ
イヤフッふl’lによって作動する弁体12と、排気ガ
ス通路に設けられ九弁座13とによル亙変絞)を構成し
ている。ζζで、ダイヤフラム11は、^ウジングによ
って構成され制御圧力が導かれる圧力1ii114と大
気に開放され九人気室Isとの圧力差及び圧縮コイμば
ね、16のばね力によって作動し、圧力型14の圧力が
高くなると弁体120M度を小さくし圧力が高くなると
弁体12の開度を小さくし圧力!i1140圧力が低く
なると弁体120開度宝大きくするよう動作する。ま九
^ウジングKti弁体12の開度を検出する開度セン?
2,5が設けられている。
圧力補正装置30は、電気信号に応じて排気制御1f1
Gの圧力室14に加える補正圧力を調整するもので、こ
の実施例では圧力W114へy、vxvトル弁3の下流
の吸気管4の吸気管圧力を導く導管″  31に設けら
れ九*lo電磁弁21と、圧力If!14へ大気圧を導
く導管33に設けられたII2の電磁弁22とで構成さ
れている。
ζこで、第1の電磁弁21は、通電されると開弁し導管
31.32を接続して圧力1114に吸気管負圧を加え
、逆に通電が遮断されると閉弁し吸気管負圧の印加を遮
断する。電磁弁22は、通電されると開弁し大気Aから
大気圧を導管32Kl[接加え一逆に通電が遮断される
と閉弁し大気圧の印加を遮断する。
制御回路28は、エンジン運転状態に応じて最適な排気
ガス再循環流量(以下E−GR量という)に対応する目
S*を演算し、かりこの@標値と開度センサ25の出力
とを比較して排気制御弁lOに付与する補正圧力を調整
し、“開度センサ25の出力が目標値となるよう圧力補
正装置30の第1の電磁弁21.第2の電磁弁22の通
電を制御す□ルモノで、エンジンlの出力軸によつて回
転駆動されるリングギヤ26c?回転を検出する電磁ピ
ークアップ27及び徘9に#I御弁10の開度を直接検
出する開度センサ25、吸入空気量を計測するエアフロ
メータ8、フロtトμ弁3の開度を検出する開度をン9
24の検出信号が入力されてiる。
電磁ピックアップ27は、エンジン1のリングギヤ26
の回転基準位置、例えばクフゼク角で第1気筒の上死点
前60度の位置に設けられた基準歯29の位置を検出す
ること相゛よル、−エンジンlO出力軸1回転で1個の
パμス信号を出力し、エンジン140wI4転逮度に対
応し−に信号を制御回路28に与える。ζこでエアフロ
ーメータ8、電磁ピッタア!127ス)シトμ弁開度セ
ン+24によりてエンジンセンtが構成されている。
次に、92図によ!J#lI御回路28にりiて説明す
る。バμス発生回路28aは、電磁ピックアップ27の
出力信号によ)タイミングパμス(1号を発生するもの
で、このパ#Xe生回路28aの出力信号は、エンジン
回転速度に対応した周期を持りパμス信号となル、回転
速度検出回路28bK入力される0回転速度検出回路2
81)は、パルス発生回路28aのタイミングパμスの
周期ヲ工ンジン回転速度0逆数として検出し、ζ・の検
出1号を2進スートに変換してマイクロコンピー−!2
8OK出力する。この回転速度検出回路28′bの動f
viには、公知の水晶発II!回路で構成されるクロ讐
り回路!8dから供給される一定R11l数の)ロtク
パμス儲号C1が用いられる。A−D変換回路2813
は、−アナログ信号をディジタμ信号に変換するもので
、エアフローメータ8、開度センす(’EGR弁)25
、開度−hンt(スot )#弁)24から出力される
アナログ信号をディジタ1vfII号に変換し、マイク
ロコンビーータ28OK出力するO マイクロコンビ^−夕280ハ、エンジン回転速度及び
吸入空気量に応じて所定の演算を行い、要求排気ガス再
循環率(EGR率)に応じた開度設定値を演算する。
さらに吸入空気量、エンジン回転数、スロットμ弁開度
の特性変化から排気制御弁を九は排気ガス再循環通路の
つまシを検出し、つまシによるEiGR率の低下分だけ
前記開演設定値を補正し、所定のEGR$が得られる開
度設定値を演算して求め、さらに前記開演設定値に排気
制御弁の開度を制御すべく第1電磁弁21及び第2電磁
青22のH1f時間を演算する。このマイクロコンピー
−!280は例えば東芝製TLO8−12Aを用いれば
よ(詳細な構成動作について社公知である九め説明を省
略する。
なお、この−マイクロコンピーータ28Cは、す、−ド
オンリイメ+l(ROM)を含んでお夛、エンジン回転
速度、’l*圧力に応じて最適、1mの排気ガスを再循
環させるような排気制御弁10の弁体12の開度設牢値
のデータ及びフロシトJ4/弁開度のデータをROMK
予め記憶させである。
デ島−テイ発生図賂28fはマイクロ】ンビーータ28
0から出力された2進コードの電磁弁開弁時間信号をバ
μス巾に変換し、仁のパμス信号を駆動回路288に出
力する。駆動回路28g紘デーーティ発生回路281か
らのパJ&Iス信号によ)電磁弁21.22への通電を
制御し、排気制御弁1Gの圧力1if14の圧力すなわ
ち排気制御弁100開度を制御して最適量の排気ガスを
再循環させる。
次に#1111回路28を構成する各プルツタの詳報な
電気回路に2−て説明する。第3図は、パμス動生回路
28a及び回転速度検出回路28bを示すものである、
第3図において、パルス発生回路28aは、抵抗101
.)/デン?102及び電圧クランプ用ツーナーダイオ
ード103からなるローパスフイとりと、抵抗104争
1G5,106゜107.108及び比較fF109か
らなる比較回路とから構成されて−る。ζζで、比較器
109の反転入力端子→には抵抗lOsを介してパイブ
ス直流電圧V、が印加され、他方非反転入力端子…には
抵抗106.107で分圧され九反転入力端子備とはぼ
等しi値のバイアス電圧が印加されてiる。また、比較
器1り9は、正帰還抵抗108に−よ多、出カバμス信
号の立上〉、立下シがシ中−1になるよう構成されて−
る。そして、電磁ビックアtデ27からJI4図四で示
すように脈動信号が出力されると、比較!1109から
第4図(ロ)で示すような波廖のタイミングパルス信号
が出力される。
次に回転速度検出回路281)K′)−て説明する。
2進カウンタ111ti、り0豐り端子OLK入力され
るクロ信号クパμス鱈号01を計数し分周するもので、
例えばRCA社JllOD4024を用いている。そし
て、このカウンタ111は、第4図Ok示すような約1
211KHz程度のりa豐りバμスIr号C1を分周し
て第4図tl)K示すよ51に約32KHz程度の分周
パルス信号を出力端子Q彦から出力する。デバイダ付カ
ウンタ11291、基本的Ktiクロνり端子CI、に
入力されるりa−シクパμス信号C1を計数するもので
、出力端子Q、# −QaOうち1つの出力端子の出力
信号が@ * Ij vべμと1に夛、かつカウント製
作停止端子[IK@l”レペy信号が入力されると、カ
ウント(計数)動作を停止する。
しかして、この突施例で紘出力端子Q4と停止端子Rt
liが接続されてシシ、出力端子Q、4D出力が111
Vぺμに謙ると停止端子E―に111Vぺμ、1号が入
力され、カラン)1111′Pを停止する。
ヒの状部でパルス発生回路2B&から1114図〜に示
す!イミングパppx@号がリセット端子ItK入力さ
れると、カウンタ112Fiリ−に* )され、出力端
子Q4の出力は第4図@に示すよ5に@0”レペ〜とな
る。そして、時間!たけ経過し、り七−)端子RK大入
力れる信号が″″00ルになると、カラン!1121力
ウント動作を開始し、出力端子Q、mQsからはそれぞ
れIM4図ee)、tlに示すように順次パルス信号が
出力される。その後、出力端子Q40出カーlIA@l
′″レベμになると力をン’/ 112は、再びカラン
を動作を停□止する。カウンタ111.112及びパル
ス発生回路28aの出力信号紘、それぞ′tLuORゲ
ー) 113.114を介して12ビツトのカウンタ1
15のクロック端子CLK入力され、またカウンタ11
2のQ、s出力はカウンタ115のリセット端子Rに入
力されている。
つまシ、第4図(6)に示すパルス発生回路28aの出
力信号と84図りに示すカウンタ112のQ1出力のN
OR@Mlをとることによ1)NORゲート113から
は14図(6)に示すようなパルス信号が出力され、さ
らに仁のNORゲート1130出力信号と第4図tl)
K示すカラン!1111の出力信号とのNOR論理をと
ることによ31、NORゲート114からlit@1a
)K示すよりなノ(μス信号が出力堪れ、とのパルス1
1号がカランp11BK入力される。
ここで、184図(2)に示すタイミングパルス信号が
@01Vぺμに立下が9で@4図切に示すNORゲー)
114の出力が@l”レベ〜Kmゐ時刻を宜において、
カウンタ115はカラン)111作を停止する。その後
、カウンタ115の出力端子Q1〜QロO出力は、時刻
ttKお砂るカウンタ112OQI出力の立上〉によ)
Vアトレジスタ116〜118(例えばRCA社製CD
40!Is)に一時的に保持記憶される0次に、時刻t
aにおいてカウンタ112のQ、l出力が@11Vぺp
tKなると、カウンタ115がリセットされ、時刻ta
においてカウンタ112のQ4出力が81 m %/ 
ヘμになるとカウン7115絋再びカウント動作を開始
する。
ζOカウンタ115の動作は、電磁ビツタアVプ27が
基準歯2sを検出することによシ出力されるタイミング
パμxfl1号と同期して、繰返し行われる丸め、Vア
トレジスタ116Njl蕃の各出力端子Ql〜Q4−か
らはエンジン回転速度1の31!数r / M ic比
例した2過信号が出力される。3ステートバシ7711
9は、#l1111端子119aK@l”レベ1vy−
*が加えられてiる回状出力が高インピ−ダンスとなる
もので、出力端子w1119N)はパスラインを介して
マイクロコンビー−j12gOK接続されている。
制御端子119aにはNANDゲー)12Gの出力信f
が入力され、NANDゲー)120にはマイクロコンビ
畠−タ28oK内蔵すして−るデバイス鋼御二ニジ)(
DCU)からの人出力制御IfC以下I10@号という
)及びデバイスセVり)11−ti)(以下SEL@号
とiう)SELIが入力されている。そして、NA11
Dゲー)1200出力信号がゞO″レベA/&ると、V
フトレジス!116〜118の1/ME比鉤した2進f
M号がマイクロコンビ畠−夕280に入力される。
次に第5wJKよIA−D変換囲路2@eKりhて説明
する。ス騨t)7sz弁WINセンナ24、IGR弁開
度セン?25、エアフルーメータ8紘可変抵抗論で構威
宴れてお):前記セン号よ)のアナログ出力電圧鉱マμ
チデレクサ127(例えばデイテμ社@Mx−soa)
の第1N@8人力l工翼。
2IN、l工MKそれぞれ入力される。ml、ムliD
ゲ−)125にはマイクツコンピー−!280C)デバ
イス制御ユニt )DCUからO工10W号がインバー
タ124を介して入力され、さら1(SICL3信号が
直接入力される。yhmD?−ト1250出力arフト
レジスタ1260クロνり層子CLk入力される。s/
フシレジスタlz6としては回転適度検出回路で用1/
%&ものと同じものであ〉、Di#D3の入力にはマイ
クロコンビー−#1!11Gのパスツインが接続され、
Q1〜Q30出力はマμチプV夕f127のチャンネl
&fIII子(ムl・2・4に接続される。マμチデレ
クサ1276出カバ逐次比較11A−DIL’III器
128(例えばパープヲウン社製ムDOIIOAG−1
りK大入力れる。
−AIDゲート12G及びムMDゲー)130には、マ
イタロコン・ピー−1280のデバイス制御二ニジ)D
CUからJII6(6)−に斥す工10曽号及び第6図
(2)に示す5EL2曽号が入力される。また、インバ
ータ1.31 、抵抗132及びコンデンf133によ
〕−延回路が構成されてお〉、A腎りゲー) 130に
はこの遅延回路を介して8!!:L1!信号が入力され
る。しかして、ARK)グー) 130は、#!6図t
o> K示すように輻ZOOナノ秒程度のパルス信号を
出力する。このパルス曽号は、逐次比較型A−D変換1
11280A−D変換命令端子CNVK入力される。 
 ゛ 逐次比較5A−D変換ai128は、A−D変11命令
端子ChlVに印加されたパルス信号の立上〉と共に変
換動作を開始し、これと同時に変換終了端子EOCの出
力Ifが11M″レペμに立上る。
ここで変換終了端子EOCは、マイクロコンピ−タ28
0のデバイス制御ユニットDCUOビジィ端子BUSY
に接続されておシ、アナログ電圧読込命令の完了は、変
換終了端子goco出力信号の@0ルベルへの立下〕ま
で待たされ、このときまで工101号及びSRiLg信
号はともに11゜VぺμKN持される。そして、逐次比
較11A−D変換!11251は、Ic0C端子の出力
信号が@llaレペμO聞に変換動作を行−1出力燗子
Bl〜B12からディジタμ化し−に2進デ一タ信号を
出力する。
3ステードパ!フア134は、回転速度検出回路281
に用−九のと同じもので、制御端子134aに第5ai
)r@で示すように10”レペμ信号が印加O閲、2過
デ一タ鰭号がパスフィンを経て入力される。
A−Dfm器128のA−D変換動作が終了す □ルト
、マイクロコンビ^−728Cへのパスフィン上の値が
安定すると共に第6図4d)″示す変換終了端子goc
o出力信号が″″0′″0′″レペμマイクツコンピー
ータ286C)読込命令O待−状態が解除され、バスフ
ィン上のアナログ電圧データがマイクロコンビー−!2
80に読込まれる。
次ニマイクロコンビーータ28C”昧、110信号Rt
lSETdl1号を@□HmKして3ステートハ!77
1’34の出力を憂インピーダンスとしアナログ電圧デ
ータ読込命令動作を完了する。
ここでA−D変換器128に入力されるアナ田グ電圧は
アナログマμチグレクす!27によりて選択され、チャ
ンネN−子に2進コードで@ooo”がセットさ、れて
iるとフロ*トtv−pp度センサ24の7.ナログ電
圧が選択され、チャンネル端子に2進コー)At@10
01′″がセットされているとEGR弁開度センサ25
のアナログ電圧が選択されチごンネ〃端、子に2進コー
ドで@01 ”がセットされているとエアフローメータ
8のアナログ電圧が選入力端、子に入力される。こうし
て前記3つのアナログ電圧は随時マイクロコンビーータ
280tCI!込まれる。
次にマイクロコンビ轟−夕280の動作について説明す
る。マイクロコンビーータ28 Q ハ1/Nに逆I!
に演算して求め九エンジン回転速度Nを示すデータ信号
とエア70−メータ8から得られ九吸入空気量Q、aを
前記Nで、除算峙て得られるエンジン1回転あた)の吸
入空気量を示すデータQa/Nとから排気制御弁lOの
弁体12の適切な設定値L(1を演算する。
なお設定値Ldが11>式で示す関数で表わされるもの
として L(1=f(Q、a/N、N)   −−−11)所定
のEGR率に対応してエンジン1回転あえシの吸入空気
量Q a / N 、エンジン回転速度NO一定間隔Δ
Q a / N 、△賢毎の基本設定値LdをROMし
かして(2)= 13)式で示されるり0mを用ムでA
、ΔQ a / N≦Q a 7 N < (tt+1
>−=Qa/N−t2)m−ΔN≦N<(m+1  )
  ・ΔM  −−(3)(丸だしtia mは整数) (4)・(5)・t6>式によ〉基本設定値Lagを演
算子る。
・−−14) ■ 以上の演算が終了すると弁体1”20基本開度設定値L
d3が演算される。こうして得られた基本開度設定値ム
d3にフロ?)lv弁開度センサ24による排気制御弁
及び排気ガス再循環通路のりまシの補正演算を行りて開
度設定値L(lを求める。
以下前記補正演算について説明する。
第7図は4気筒エンジンを回転数1600 rpmで等
フロt)!開度でEGR率とQ、a/Hの関係を測定し
たものである。このグラフかられかるととはエンジン回
転数Nと1回転あたルの吸入空気量Q a / tiと
EGR率が決ると、X p tトplfrlA度も一義
的に決まるとかうことである。言いかえるとNとQ a
 / Nを固定してEGR率が変化して−るとフロ豐ト
μ弁開度が変化して−る。このことから先KROMK予
め記憶させてか%/%良9MとQa/Nの一定間隔ΔQ
 a / N−ΔN毎の排気ガーー御弁O!&本設定値
L(13に対もして排気制御弁及び排気ガス再循環通%
K)t J)のない状龜での(正規0EDR率が得られ
ている状a>フロt)μ弁開度QdをEOM[予や、記
憶させておき、111!Q(1と現在のフロシトμ弁關
度0に差があるとき排気制御、弁もしくは排気ガス再循
環通路にりtシが発生し、正規のEGR*が得られて−
いな−と判断してQ、dと0の差とエンリン運転状ak
応じて前記基本開度設定値11sK?I正演−を行−1
弁体12の開度設定値L(1を求める。前記補正演算の
方法はHGR率変化によるフロvトiv*m度と弁体1
2の開度の変化の特性をROMK予め記憶させておいて
、これKよシLe13O補正演算を行う。こうして得ら
れた開度設定値T、dと、弁体120現在の開度値Ln
及びそれから計算される圧力1114のIイアフラム室
圧Pdと、吸気管圧力Pvと。
lイア7フム廁体積Mと、電磁弁の開口面積Aとから電
磁弁開弁時の弁体12の移動速度Vが演算される。−さ
らに前記移動速度Vと開度設定値L(1及び開度値Ln
と、電磁弁の無効通電時開Toからムn=LdK[御す
るための電磁弁の通電時間Tが演算される。この過程を
計算式で示すと、T=To  + に XI  L(1
−I、nl     −−−−ff)(こζでKはK 
Q l / Vなる値)上記q)式によつてLn=Ld
K″制御するための電磁弁の通電時間Tが求まるのでK
すなわち弁体12の移動速度Vが求まれば前記Tが演算
できる。以下それを求めると ΔW=a−A−2#−rp−(Pv−Pd )−@)P
d=F1 (M、W)    −・−−−(9)Ln=
P2 (Pd )     −=(10)v =d L
 n/d t     −= −(n)ここでΔW:単
位時rIR当シの重量流量a:流量係数  II:動加
遼度 rp:空気密度  W:lイヤフラム室内空気重量(C
8)式は吸気管負圧についてであシ、大*に?いてはP
V−or&:大気圧とする) 以上の匍、 1G)、 (10) 、 (11)式から
弁体120移動速度マが演算でき前述のようにり)式か
らL n =LdK鋼御するための電磁弁の通電時間T
が演算される。こうして得られ九前記Tは並列2進数と
してデー−ティ発生回路28fK出力される。そして、
デーーティ発生間絡28fによ〕パ、μスに変換され九
通電時間T社駆動回路288によって第1電′磁弁もし
くは第2電磁弁を駆動してLnにL(IKなるようKし
て排気ガス再循環(IGR)量の制御を行う、ことで第
1電磁弁、第2電磁弁の何れを駆動させるか杜、開度値
LnとKGRW/イアフヲム家圧の関係が第8図のより
に&うているので、un<L(1のとき第1電磁弁21
を駆動し負圧を導入し、Ln)LdのときJ1!2電磁
弁22を駆動し大気を導入する。
次KJII9!aKよシブ畠−ティ発生回路211fに
クーで説明する。デー−ティ発生回路28fは第1電磁
弁用のデー−ティ発生回路170と第2電磁弁用のデー
−ティー生鴎路111Gで構成されて−る。第1電磁弁
用のデー−ティ発生回路17Gはプリセ!タブ〃ア!プ
Iウンカウンタ151゜152.153 (例えdRC
A社製のIOCD−4029)とORゲート155〜1
58.HANDゲー)16G、パνファ159から構成
されてiる。そしてマイクローンビーータ2800工1
0信号はインバータ163で反転されてNANI>ゲ−
)161.162に入力され、SEr、4.5KL5信
号はそれぞれNANDゲート161.162の他の入・
力に入りている。タロ!り回路28(1#4の64マイ
クロ秒周期のクロックC2はNANDゲー)160に入
力され他の入力端子にはORゲ−)158の出力が入力
される。ζこで第1O図IQ)の5EL4信号によって
第1電磁弁の通電時間°Tがプリセラタブとダウンカウ
ンタ151#153にセW)されると前記カウンタは6
4マイク冒秒周期のり99りC2によりてダウンカウン
トする。
そして各カウンタの出力Q1〜Q4が全てOK&るとO
Rゲート158の出力がLOWレペμとなシNANDゲ
ート160によりてクロνりC2が禁止される。こうし
て端子164からはIII 01(C) K示すように
通電時間、Tのパルス巾のパルスが出力されこのパル2
舘号を入力として駆動回路28gkよ)JI3電磁弁2
1を駆動する。
11i2電磁弁用のデー−ティ発生回路18Gは第1電
1m弁用デーーティ発亜回路17Gと同一構成で作動も
同じであるので説明を省略する。
次に第11図によ)駆動回路28gについて説明する・
駆動回路28gtig1を磁片用の駆awJ −賂21
0とjI2電磁弁用の駆動回路220で構成される。第
1電磁弁用の駆動回路210は抵抗191.192とN
PMトヲンジスタ195及び電磁弁の発生するサージ電
圧吸収用の抵抗194とコンデン+193で構成されて
デミ−ティ発生回路211fよシのパルス信号vsv 
1によって第1電磁弁を駆動する61g2電磁弁用の駆
動回路22Gは@1電磁弁用01KII6回路21Gと
同一〇構成であ〉、デー−ティ発生回路28fよシのパ
ルス信号VSV2によって第2電磁弁を駆動する。
燃料噴射用電磁弁9.を制御駆動する回路KOいては嗣
御wJ路28に含まれて―るが、特H昭49−1870
16によ)既IIc公開されている公知O工アジン電子
制御式燃料噴射装置と同勢の機能を存する装置であるの
で説明を省略する。
さらに、本冥施例では排気制御弁の開度セン!−として
可変抵抗器を用いているがダイアツブ五室14の圧力を
検出する圧力センサーによっても同様の制御をすること
ができるのは当然である。
上記構成において、制御回路28のマイクロコンビーー
タ280には予めエンジンlの回転速度Nと1回転あた
シの吸入空気量Q、a/Nに対応するように排気制御弁
1040弁体12の設定位置に対する開度センサー25
の電圧として設定値データと、さらに前記設定値に排気
制御弁を制御したときのフロ゛シトμ弁3の開度センサ
ー24の正規のEGR率(りまシのない状III)にお
ける開度値と、EGR率が変化し九ときのフロ!トμ弁
3の潤度と排気制御弁lOの開度の関係がROMに記憶
させてあシ、このデータに基いて排9IC刷御弁lOの
開度を補正演算して制御しておシ、排気制御弁10や排
気ガス再循環通路6.70りまシによってEGR率が正
規の値から変化してもこの変化をフロシトμ弁3の開度
変化で検員して前記補正演算によ−シ排気制御弁10の
開度を補正しているので、排気制御弁や排気ガス再循環
通路の′)まル等に影響されることな(KGB量は常に
最適で正確なEGR率でもって制御される。
全体の作動を第10図のタイムチャートによシm明fル
、 M 10 rIAa)15 G m s周期のパル
ス(りaツク回路28(lから出されて−るクロークC
3)でEGR弁開度設皮膜Ldの演算及び電磁弁の重電
時間の演算を行うためのマイクロコンビーータ280へ
の割シ込み信号である。1111011〜は、第9図の
5EL4f!1号でml電磁弁の通電時間の出力及び駆
動のトリガ信号である。第10マー)は第9図デー−テ
ィ発生回路28fO端子164から出力されるml電磁
弁の駆動信号であシ、H工GHレベμで電磁弁の】イμ
Kji電され弁が開き負圧号で第2電磁弁の通電時間の
出力及び駆動のトリys号である。第10図→は第9図
のデーーティ発生回絡285の端子165から出力され
る1N2tk1弁の駆動信号であシ、H工GHレペ〜で
電磁弁のコイルに通電され弁が開き大気圧が導入さるる
。JglO図哨はマイクロコンビーータzsciよつて
5ons毎の割込み演算から得られた弁体12の開度設
定値I、dである。第1O図りは$1!;1゜第2電磁
弁によって制御された弁体12の現在の開度値である。
以上の各゛信号を時間の経過とともに説明して、本Vス
テムの作動を説明する。第10図の時刻tlにおいてエ
ンジン条件(本発明では吸入空気量かエンジン回転数)
が変ったとすると時刻t2での第10図a)のマイクロ
コンビ島−夕28Qへの割込信号によって現在のエンジ
ン条件における弁体12の開度設定値が演算される。前
記演算の方法は回転数Nと1回転あたシの吸入空気量Q
 a / Nから基本開度設定値を求め、さらにスロー
)μ弁開度による補正演算を行うて開度設定値を求める
ここで補正演算はQ a / NとNが所定時間一定す
なわちエンジンが定常状態である場合に行い過渡状帳で
は定常状線の補正値で行う0以上の演算によ如時刻t2
にお妙る開度設定値はI、(11として求める。この時
t2以前の細度設定値I、(11に対してLd霊>La
gfあるからLn=Ld *に制御するために紘JII
!l電磁弁をT10時間だけ駆動して開弁することがマ
イクロコンビーータ280によりて前述の演算によって
求められ、時刻t3でls9図のデー−ティ発生回路2
8fの第1電磁弁用のデーーティ発生回路xtoK第1
電磁弁の通電時間T2の2進データがセットされ、41
0図10)のパルス信号が作られる。第10wJ(0)
のパルス信号によりて第1電磁弁が時間T2の間スイμ
に通電されて開弁し、圧力!14に負圧が導入され、時
刻t3からt4にか妙て翻弁値Lnは変化し、時刻t4
におiてLn=Ld *lC制御される。
次に時刻t5で再びエンジン条件が変化すると時fit
6で第10図−の割込信号によって現在のエンジン条件
における弁体12の開度設定値L(1が時刻t2におけ
る演算と同一じ手順でLdm(Lag<L(l 諺)と
演算されLn=X、dalc鯛御す制御めには、第2電
磁弁をT3の時間だけ駆動して開弁することが演算され
る6時刻t7で第9図のデー−ティ発生回路28fの第
2電磁弁用のデ−ティ発生聞絡180に第2電磁弁の通
電時間′!13の2進データがセットされ、gio図(
@のパルスが作られる。第1θ図@)のパルス信号によ
って第2電磁弁が時間T3の間コイμに通電されて開弁
じ、圧力室14に大気圧が導入され、時刻t7からt8
Kかけて開弁値Ln轄変化し、時刻t、8においてLD
=L(lsKlilJ御される。こζで開度設定値L(
1の値の上下に若干の不感帯を設ける仁とによ)へンチ
ングなどの#1lIlの荒れを防止できるのは当然のむ
とである。
以上の如き制御を行うことKよ〕排気制御1f10の開
度を制御回路28に設定した値となるように#IJIl
lできるので排気制御弁や排気ガス再循環通路のつまル
等に影響されることなく、KGRfiti常K1m1で
正確なEGR率でもりて制御される。
第12wJK本発明の第20突施例を示す、第1図に示
したII!Iの!i!確例と比較して異なるとζろは排
gICalI制御弁及び排気ガス再循環導管のつオ)等
によってEGR率が初期値に較べて変化し九場合の検出
手段が、第1o*施例ではスロットy弁30關度セン+
24であったものが、本実施例では第12図に示す吸気
管負圧センナ40となっている点である。
前記の@気管負圧センサ40は公知の¥リコンダイアフ
ツムを用いた半導体式のものであって、ピエゾ抵抗効果
により圧力に応じて電気抵抗値が変化するものであ〕、
ブリッジ回路によシ前記抵抗値変化゛を電圧変化に変換
して制御回路28に入力している。 IIJJm回路2
8の構成とマイクルコンビ島−タの演算と作動について
は、第1図に示し良路10寮麹例のスロットル弁3の開
度センサー24を本寮施−で用いているq&気管負圧セ
ンサー40に置き換ることによって同一であるので詳細
な説明は省略する。
補正演算については1豐であるので説明すると、第13
図は等吸気管負圧でEGR率とQ a / Nの関係を
測定しえものである。このグツ7かられかることは、エ
ンジン回転数Nと1回転あft、nの吸入空気量Q、 
a / NとEGR率が決まると吸気管負圧も一義的に
決まるという仁とである。Fい換ると、NとQa/Nを
固定してEGR率を変化させると、吸気管負圧が変化す
る。このことから先にl110Mに予め記憶させておい
九NとQ a / Hの一定間隔△Q、 a / N 
、ΔN毎の排気1iiII#弁の基本設定値L(13に
対応して排気制御弁及び排気ガス再循環導管につまシの
ない状態での(正規のEGR率が得られている状態)吸
気管負圧Pi+tROMに予め記憶させておき、前61
api+と現在の吸気管負圧PI)に差があるとき、排
気制御弁もしくは排気ガス再循環導管にりまシが発生し
、正規の1iX)R率が得られていないと判断して、F
BとPi)の差に応じて前記基本開度設定値L(13に
補正演算を行い、弁体12の開度設定値Ldを求める。
前記補正演算の方法はEGR率変化による吸気管負圧と
弁体12の開度の変化の特性をROMに予め記憶させて
おいて、これによJ)Ld3の補正演算を行う。
第14図に本発明の第30実施例を示す。第1図に示し
良路専の実施例と比較して異なるところ杜、燃料供給の
方法が第1図では電子制御式燃料噴射装置であり九もの
が、本図では気化器2となっている。これにともなって
第1図で使用していえエンジンセンte1つであるエア
フリーメータ8が本図で社吸−管員圧セン号40に換っ
てaる。
前記吸気管負圧セン−?40は第2の実施例で使用した
ものと同じである。制御回路280構虞とマイク田コン
ビーータの演算と作動については、第1図に示し良路1
実施例のエンジンセンヤとしてのエア・ツー・メー!8
を本実施例で用いている吸気管負圧セン−?40に置き
換ることによって、第1の*施例で用いている吸入空気
量に関するデータQa、Qa/Nが本実施例では吸気管
負圧Pmとなり、その輯については第1O*施例と同一
であるので詳細な説明は省略する。
補正演算にりいては重要であるので説明すると、第15
図は等スリットル開度でCIKGR率と吸気管負圧O関
係を測定したものである。ζOグツ7かられかることは
エン5Fyf11転数Nと吸気管負圧PiとICGR率
が決るとフロッ)/l/弁開度も一義的に決まるという
ことである。vIIAかえるとNとPssを固定してE
GR率が開化していると、フロツ)ル弁開度が変化して
いる。このことから先にROMに予め記憶させておい九
NとPBの一定間隔ΔPm、ΔN毎の排気ガス制御弁の
基本設定値’L(13に対応して排気制御弁及び排気ガ
ス再循環通路につt〉のない状態での(正規0EGR率
が得られている状a)フロツ)μ弁開度θ(1tROM
に予め記憶させておき、前記θdと現在のスロットル弁
開度Oに差があるとき排気制御弁もしくは排気ガス再循
環通路につま〉が発生し、正規のEGR率が得られてい
ないと判断して、θdと0の差とエンジン運転状態に応
じて、前記基本開度設定fig(13に補正演算を行い
、弁体12の開度設定値L(lを求める。前記補正演算
の方法はEGR率変化によるスロットル弁開度と弁体1
2の開度の変化の特性をROMに予″kbfa憶させて
おいてこれによfig(13の補正演算を行う。
以上述べたように本発明では、排気制御弁の開度を開度
センサで検出し排気制御*oi+s度が目標(開度)設
定値となるように制御しているため、エンジン条件とは
無関係にエンジンの運転状MK応じて任意にしかもMW
にEGR量を制御することができる。*丸、エンジンO
運転状態におけるEGR量のかがシ具合をスμy’)μ
弁0關度センサもしくは吸気管負圧センサによってモニ
タし、排気制御弁や排気ガス再循環導管のつま〕等によ
って排気制御弁の開演が目標値に制御されているにもか
かわらずEGR量が目4m!値から紘ずれた場合、前記
開度センサもしくは負圧センナの出力値が、正常なEG
R量がかかつている場合に較べて変化することで検出し
、前起父化分からエンジン運転状態に応じて排気制御5
f10目41111!i度設定値を補正して常に正常な
EGRjILがかかるように制御する。
さらに、排気制御弁や排気ガス再循−導管のつまり管に
よるEGR量の変化を検出して補正制御しているので常
に正薇な量の排気ガスを再循環させることができ、常に
ニンジンの運転性を損うことな(NOx排出鷲を低減し
得るという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図線本発明の第1実施例を示す全体構成図、1g2
図社第twJ図示の制御回路を示すブロック図、第3図
は第2図図示のパルス発生回路と回転速度検出回路を示
す電気回路図、第4図社第3図々示の電気回路図の作動
を示すタイムチャート、第5図は、第2図々示のA−D
変換回路を示す電気回路図、第6図社第5図々示の電気
回路図の作動を示すタイムチャート、第7図は等フロツ
)p開度におけるEGR率とQ a / Nの関係を示
すグラフ、第8図は排気制御弁O開度センを開度値とダ
イアフラム室圧の関係を示すグラフ、第9図は第2図図
示のデ為−°ティ発生回路の電気回路図、第10図は第
9図々示の電気回路図と第1図々示の制御Vステムの作
動を示すタイムチャート、第11図れ第2図々示の駆動
回路を示す電気回路図、第12図は本発明の第2実施例
を示す全体構成図、第13図状等吸気管負圧におけるE
GR率とQa/NO関係を示すグラフ、第14図は本発
明の第3実施例を示す全体構成図、第15図は等Xpv
ト1y開度にシけるICGR率と吸気管負圧の関係を示
すグラフである。 l−エンジン、3−フロダトILI−1?、 4−吸l
C管。 5−排気管、6.7−再循環導管、8−エアフロメータ
、9−燃料噴射用電磁弁、10−排気制御弁、11−ダ
イヤフツム、12−弁体、13−弁座、14−圧力室、
15−大気室、21−電磁弁。 22−電磁弁、24−スロットル開度セン−?、25−
開度センナ、2ローリングギヤ、27−電i1ビVクア
タデ、28−制御回路、29−基準歯、31゜32.3
3−圧力導管。 代理人弁理士 一部 隆 第6図 第7図 EGR* 第8図 n EGR#ディアフ’)AtILC@iマル)第15図 EGR牟 第1頁の続き 0発 明 者 松下宗− 豊田型トヨタ町1番地トヨタ自 動車工業株式会社内 ■出 願 人 トヨタ自動車株式会社 豊田市トヨタ町1番地

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 it)内燃機関の排気管から分流した排気ガスを吸気管
    に再循環される再循環導管と、ll記再循環導管中に設
    置され、圧力信号に応じて前記再循環導管の通路面積を
    変化させる制御弁とを備えた排気ガス再循環装置におい
    て、前記制御弁の開度を検出する開度センサと、前記内
    燃機関の運転央龜を検出スるニンジン・センサと、前記
    エンジンセンサ及び前記開度センサの検出@号から前記
    制御弁または前記再循環導管を流れる再循環量の変化を
    検出し、前記再循環量を変化前の初期−に補正−す−る
    制御回路と、圧力導管を介して大気及びスaシト/I/
    弁下流のq&気管と連結され、前記制御回路によって駆
    動され前記制御弁を制御する第1%M2の制御手段とを
    備えたことを特徴とする排気ガス再循環装置。 キ2)前記エンジンセンサは、前記内燃機関の吸入機i
    IO回転数を検出する回転、数七ンtと前記内燃機関の
    スas)A/lf開度を検出するスリットμ弁開度セン
    サであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    排気ガス再−環装置。 (粉前記エンVンセン号が前記内燃機関の吸入空気量を
    検出するエアフロメータと前記内燃機関の回転数を検出
    する回転数上ンサと、前記内燃機関の吸気管負圧を検出
    する吸気管負圧センtであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項お載OvI気ガス再循環装置。 (4)前記エンジンセンサが前記内燃機関の吸気管負圧
    を検出する吸気管負圧センサと、前記内燃機関0回転数
    を検出する回転数センすと、前記内燃機関のスロ!トμ
    弁開度を検出するX−!トμ弁開度センサである仁とを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の排気ガろ再循環
    装置。
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