JP3371058B2 - エンジン回転数制御装置 - Google Patents

エンジン回転数制御装置

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JP3371058B2
JP3371058B2 JP21142696A JP21142696A JP3371058B2 JP 3371058 B2 JP3371058 B2 JP 3371058B2 JP 21142696 A JP21142696 A JP 21142696A JP 21142696 A JP21142696 A JP 21142696A JP 3371058 B2 JP3371058 B2 JP 3371058B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/16Introducing closed-loop corrections for idling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの回転数
を制御するエンジン回転数制御装置に関し、特にエンジ
ンのアイドリング時の回転数を制御するエンジン回転数
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、自動車の排気浄化性能や燃費
性能等を向上させるため、アイドリング時のエンジン回
転数も精密に制御する必要を生じている。そのために、
エンジン温度等の運転状態に応じて目標回転数を定め、
実際の回転数を目標回転数に一致させるように吸入空気
量をフィードバック制御するエンジン回転数制御装置が
知られている。一般に、電気負荷に対してバッテリ及び
エンジン駆動用発電機が並列接続され、発電機の出力は
電気負荷の使用状態に応じて変化し、それに比例して発
電機を駆動するエンジンの出力も変化する。その変化は
自動車の走行時のエンジン回転状態では特に問題となら
ないが、アイドリング時にあっては大きな電気負荷が加
わっているとエンジン回転数が低下してエンジン不調に
つながり、ついにはエンジンストールに至ってしまうこ
とになる。そのため、従来からエンジン回転数制御装置
では、アイドリング時にあっても電気負荷の大きさに応
じてエンジン回転数を制御している。
【0003】ところで、バッテリ電圧が低下した時に
は、発電機性能を有効に利用するために、一定時間の
間、エンジン運転状態に応じて定められた目標回転数の
最小値を増加させてエンジン回転数を上げ、これにより
発電機の回転数を上げてバッテリを充電することが望ま
しい。バッテリの電圧低下に際して、負荷変動等による
一時的電圧低下ではない本当の過放電によってバッテリ
電圧が低下する場合がある。そこで、例えば特公昭63
−56417号公報に示されるように、バッテリの電圧
低下に際して、負荷変動等による一時的電圧低下ではな
い本当の過放電によるバッテリ電圧低下時にのみ所定時
間だけ目標回転数設定値を上昇させ、バッテリの充電を
行うための従来のエンジン回転数制御装置が実現されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のエン
ジン回転数制御装置は、バッテリ電圧が所定時間以上継
続して標準値よりも減少した時に負荷変動等による一時
的電圧低下ではない本当の過放電時と判断し、別途設定
した所定時間だけ目標回転数設定値を上昇させ、エンジ
ン回転数を上げるように制御を行うが、発電機による充
電機能を有し、発電機による電圧がバッテリに加わり、
すぐに充電動作に入るため、バッテリ電圧低下の時間が
短く、バッテリの本当の過放電時の検出が難しい点もあ
る。
【0005】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、負荷変動を正確に検出できると共
に、負荷変動による一時的バッテリ電圧低下ではない本
当の過放電時をも正確に検出できるエンジン回転数制御
装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るエ
ンジン回転数制御装置は、エンジン1に連動された発電
機10により充電されるバッテリ11の電圧を検出する
バッテリ電圧検出手段81と、所定時間毎に上記検出し
たバッテリ電圧の最小値を演算するバッテリ電圧最小値
演算手段82と、上記バッテリ電圧検出手段81で検出
したバッテリ電圧値と上記バッテリ電圧最小値演算手段
82で演算されたバッテリ電圧の最小値とを比較する最
小値比較手段83と、上記所定時間毎に上記検出したバ
ッテリ電圧の最大値を演算するバッテリ電圧最大値演算
手段84と、上記バッテリ電圧検出手段81で検出した
バッテリ電圧値と上記バッテリ電圧最大値演算手段84
で演算されバッテリ電圧の最大値とを比較する最大値比
較手段85と、上記最小値比較手段83によりバッテリ
電圧値が最小値より小さいと判定した時にはフィードバ
ック制御を直ちに禁止して第2の所定時間の間だけ上記
オープンループ制御に切換える制御切換手段86と、オ
ープンループ制御に切換えた後、上記最大値比較手段8
5によりバッテリ電圧値が最大値より大きいと判定する
まで上記目標空気量を所定量だけ加算する空気量加算手
段87とを備えている。
【0007】請求項2の発明に係るエンジン回転数制御
装置は、エンジン1に連動された発電機10により充電
されるバッテリ11の電圧を検出するバッテリ電圧検出
手段81と、所定時間毎に上記検出したバッテリ電圧の
最小値を演算するバッテリ電圧最小値演算手段82と、
上記バッテリ電圧検出手段81で検出したバッテリ電圧
値と上記バッテリ電圧最小値演算手段82で演算された
バッテリ電圧の最小値とを比較する最小値比較手段83
と、上記所定時間毎に上記検出したバッテリ電圧の最大
値を演算するバッテリ電圧最大値演算手段84と、上記
バッテリ電圧検出手段81で検出したバッテリ電圧値と
上記バッテリ電圧最大値演算手段84で演算されバッテ
リ電圧の最大値とを比較する最大値比較手段85と、上
記最大値比較手段85によりバッテリ電圧値が最大値よ
り大きいと判定して時にはフィードバック制御を直ちに
禁止して第3の所定時間の間だけオ−プンループ制御に
切換える制御切換手段86とを備えている。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係るエ
ンジン回転数制御装置の構成図である。図1において、
1は車両に搭載されたエンジン、2はエンジン1に空気
を導入するための吸気管、3は図示しないアクセルと連
動し吸気管2を開閉して吸入空気量を制御するスロット
ルバルブ、4はスロットルバルブ3が全閉位置(アイド
リング位置)であることを検出するアイドルスイッチ、
5はスロットルバルブ3の上流と下流とを連結するバイ
パス通路、6はバイパス通路5を流れる吸入空気量を制
御するアイドル制御バルブ、7はエンジン1の回転数N
eを検出する回転数センサ、8はマイクロコンピュータ
を含み構成されエンジン回転数を制御するための各手段
を備えた電子制御装置、9は車両に搭載された電装品及
び電子機器等の電気負荷、10はエンジン1により駆動
させる発電機、11は発電機10により充電されると共
に電気負荷9等に電力を供給するバッテリである。
【0009】電子制御装置8は、エンジンに1連動され
た発電機10により充電されるバッテリ11の電圧を検
出するバッテリ電圧検出手段81と、所定時間T(例え
ば2秒)毎に検出したバッテリ電圧の最小値を演算する
バッテリ電圧最小値演算手段82と、バッテリ電圧検出
手段81で検出したバッテリ電圧値とバッテリ電圧最小
値演算手段82で演算されたバッテリ電圧の最小値とを
比較する最小値比較手段83と、所定時間T毎に検出し
たバッテリ電圧の最大値を演算するバッテリ電圧最大値
演算手段84と、バッテリ電圧検出手段81で検出した
バッテリ電圧値とバッテリ電圧最大値演算手段84で演
算されバッテリ電圧の最大値とを比較する最大値比較手
段85と、最小値比較手段83によりバッテリ電圧が最
小値より小さいと判定した時にはフィードバック制御を
直ちに禁止して第2の所定時間の間だけオープンループ
制御に切換える制御切換手段86と、オープンループ制
御に切換えた後、最大値比較手段85によりバッテリ電
圧が最大値より大きいと判定するまで目標空気量を所定
量だけ加算する空気量加算手段87とを備えている。こ
の電子制御装置8は、アイドルスイッチ4及び回転数セ
ンサ7からのスロットル全閉信号D1、回転数センサ7
からの回転数Ne、並びに他の各種スイッチやセンサ
(図示せず)からの運転状態信号D2を取込み、アイド
リング時におけるエンジン1の回転数を制御すべく、ア
イドル制御バルブ6に対する駆動信号J等を生成し、回
転数のフィードバック制御を実現している。また、特に
本実施の形態では、電子制御装置8は、バッテリ電圧が
所定時間T毎のバッテリ電圧の最小値よりも小さいと判
定した時、フィードバック制御を所定時間T1の間禁止
し、バッテリ電圧が所定時間T毎のバッテリ電圧の最大
値よりも大きいと判定するまでエンジン1の吸入空気量
を所定量α(例えば0.5g/sec)だけ加算する。
また、電子制御装置8は、最大比較手段85によりバッ
テリ電圧が最大値より大きいと判定した時、制御切換手
段86によりフィードバック制御を直ちに禁止して所定
時間T2の間だけオープンループ制御に切換える機能も
有する。
【0010】次に電子制御装置8の動作を図2〜図5の
フローチャートに基づいて説明する。まず、図2及び図
3に従って説明する。電子制御装置8内では、マイクロ
プロセッサ(図示せず)がメインルーチン201を処理
するようにROM(図示せず)に内臓されたプログラム
が構成されている。ステップ202ではバッテリ11の
電圧値Vbとバッテリ電圧最小値との大小比較を行う。
電圧値VbはRAM(図示せず)に読み込んだバッテリ
11の電圧値である。ステップ202において、電圧値
Vb≧バッテリ電圧最小値と判定された場合は、ステッ
プ205に進む。ステップ202で電圧値Vb<バッテ
リ電圧最小値と判定された場合は、ステップ203に進
み最小値タイマに時間T1をセットし、ステップ204
で目標空気量UPフラグをセットしステップ205へ進
む。ステップ205では電圧値Vbとバッテリ電圧最大
値との大小比較を行う。ステップ205で電圧値Vb≦
バッテリ電圧最大値と判定された場合は、ステップ20
8に進む。ステップ205で電圧値Vb>バッテリ電圧
最大値と判定された場合は、ステップ206に進み最大
値タイマに時間T2をセットし、ステップ207で目標
空気量UPフラグをクリアしてステップ208に進む。
ステップ208では目標空気量UPフラグがセットされ
ているか否かを判定する。目標空気量UPがセットされ
ていれば、ステップ209で目標空気量にαを加算しス
テップ210へ進む。αは予め設定された目標空気量U
P量である。ステップ208において、目標空気量UP
フラグがセットされていなければ、そのままステップ2
10へ進む。ステップ210では、最小値タイマの内容
が0か否かを判定する。0でない場合にはステップ21
3に進みオープンループ制御を実行し、ステップ214
へ進み処理を終了する。ステップ210で最小値タイマ
の内容が0である場合にはステップ211に進み最大値
タイマの内容が0か否かを判定する。0でない場合はス
テップ213へ進み、オープンループ制御を実行し、ス
テップ214へ進み処理を終了する。ステップ211で
最大値タイマの内容が0である場合にはステップ212
へ進み、フィードバック制御を実行し、ステップ214
へ進み処理を終了する。
【0011】次に図4及び図5に従って説明する。電子
制御装置8内では、マイクロプロセッサ(図示せず)が
メインルーチン処理中、所定時間毎に所定時間ルーチン
300を処理するようにROM(図示せず)に内臓され
たプログラムが構成されている。ステップ301では、
バッテリ11の電圧値をバッテリ電圧値Vbとして読込
む。ステップ302では所定時間内におけるバッテリ電
圧の最小値Vb1とバッテリ電圧値Vbとの大小比較を
行う。ステップ302においてVb1<Vbと判定され
た場合には、ステップ304へ進む。ステップ302に
おいてVb1≧Vbと判定された場合には、ステップ3
03へ進み、バッテリ電圧値Vbを新たな最小値Vb1
としてRAM(図示せず)に格納し、ステップ304へ
進む。ステップ304では所定時間内におけるバッテリ
電圧の最大値Vb2とバッテリ電圧値Vbとの大小比較
を行う。ステップ304において、Vb2≧Vbと判定
された場合には、ステップ306へ進む。ステップ30
4において、Vb1<Vbと判定された場合には、ステ
ップ305へ進み、バッテリ電圧値Vbを新たな最大値
Vb2としてRAM(図示せず)に格納し、ステップ3
06へ進む。ステップ306では所定時間タイマの内容
が0か否かを判定する。0と判定された場合はステップ
308へ進む。ステップ306において所定時間タイマ
の内容が0でないと判定された場合は、ステップ307
へ進み所定時間タイマの内容を減算処理してステップ3
08へ進む。
【0012】ステップ308では、所定時間タイマの内
容が0か否かを判定する。0でない場合には、ステップ
314へ進む。ステップ308において0であると判定
された場合には、ステップ309へ進み、所定時間タイ
マにTをセットしてステップ310へ進み、Vb1をバ
ッテリ電圧最小値としてRAM(図示せず)へ格納して
ステップ311へ進み、バッテリ電圧最小値の中で最も
大きい仮設定した最大の値(FF)を最小値Vb1とし
てRAM(図示せず)へ格納してステップ312へ進
み、Vb2をバッテリ電圧最大値としてRAM(図示せ
ず)へ格納してステップ313へ進み、バッテリ電圧最
大値の中で最も小さい仮設定した最小の値(00)を最
大値Vb2としてRAM(図示せず)へ格納してステッ
プ314へ進む。ステップ314では、最小値タイマの
内容が0か否かを判定する。0である場合にはステップ
316へ進む。ステップ314において最小値タイマの
内容が0でないと判定された場合にはステップ315へ
進み、最小値タイマの減算処理を行いステップ316へ
進む。ステップ316では最大値タイマの内容が0か否
かを判定する。0である場合にはステップ318へ進み
処理を終了する。ステップ316において最大値タイマ
の内容が0でないと判定された場合にはステップ317
へ進み、最大値タイマの減算処理を行い、ステップ31
8へ進み処理を終了する。
【0013】ここで、図4及び図5の説明に用いたバッ
テリ電圧最小値Vb1について図6を参照して説明して
おく。図6において、L1は所定時間タイマに設定され
るタイマ時間を示すライン、L2はバッテリ電圧値Vb
を示すライン、L3はバッテリ電圧最小値Vb1を示す
ラインである。T1,T2,T3は所定時間毎のタイミ
ング(時刻)を示す。例えば、バッテリ電圧最小値につ
いて考えると、その最小値は所定時間毎に更新され、例
えば時刻T2において更新される最小値の値は時刻T1
〜T2の間のバッテリ電圧の最小値Vb1が設定され
る。即ち、最小値Vb1は所定時間内(この場合T1〜
T2)の最小ピークホールド値としているため、時刻T
1でバッテリ電圧最小値Vb1の値として最大の値(F
F)を仮定し、その後、その最大の値(FF)よりも小
さい値が出てくるたびにバッテリ電圧最小値Vb1を更
新する。なお、バッテリ電圧最大値Vb2についてはバ
ッテリ電圧最小値Vb1と逆の操作を行えばよい。
【0014】図7は上記したフローチャート処理におい
て、実際のエンジンで電気負荷が投入された時の動作を
示したものである。図7においてaはバッテリ電圧値V
b、bはバッテリ電圧値Vbの所定時間毎の最小値Vb
1、cはバッテリ電圧値Vbの所定時間毎の最大値Vb
2、dは目標空気量UPフラグの内容、eはバイパス通
路からのエンジン吸入空気量Q、fはフィードバック制
御であるかオープンループ制御であるかを示すエンジン
の回転数制御状態、gは最小値タイマの内容、hは最大
値タイマの内容を表す。
【0015】アイドリング時に電気負荷が投入された時
のバッテリ電圧値Vbはaにて示される。aにおいて、
β1は発電機の内部にある電圧レギュレータによる発電
電圧目標値を表す。図7において、時刻A1から時刻B
1までの間、電気負荷が投入された状態であり、この間
のバッテリ電圧値Vbはβ2となる。従ってバッテリ電
圧最小値Vb1は、bに示すように時刻t3から時刻t
6までβ2を示す。また、バッテリ電圧最大値Vb2は
cに示すように時刻t4から時刻t5までβ2を示す。
時刻A1において、Vb<Vb1を示し、時刻B1にお
いてVb>Vb2を示すので、目標空気量UPフラグは
dに示すように時刻A1から時刻B1の間、目標空気量
UPフラグ=1となる。このためバイパス通路からのエ
ンジン吸入空気量Qはeに示すように時刻A1から時刻
B1の間、目標空気量Q1+αとなる。
【0016】時刻A1においてVb<Vb1が示される
ので、最小値タイマはgに示すように時刻A1において
γ1の値を示し、時刻A1から時刻A2にかけて0まで
漸減される。同様に時刻B1においてVb>Vb2が示
されるので、最大値タイマはhに示すように時刻B1に
おいてγ2の値を示し、時刻B1から時刻B2にかけて
0まで漸減される。従って回転数制御状態はfに示すよ
うに時刻A1から時刻A2においては最大値タイマが0
でないのでオープンループ制御を示し、同様に時刻B1
から時刻B2において最大値タイマが0でないのでオー
プンループ制御を示す。
【0017】なお、図7において、t1,t2・・・の
タイミングは図5のステップ308の所定時間タイマ=
0のタイミングを表す。また、A1,A2,B1,B2
のタイミングは図2のステップ201のメインルーチン
におけるタイミングを表す。
【0018】図7の説明ではバイパス通路からのエンジ
ン吸入空気量Qは図7のeに示すようになると述べた
が、実際のエンジンでは図8のe’に示すようになる。
バイパス通路からのエンジン吸入空気量Qは図1におけ
るアイドル制御バルブ6により変化させるが、このアイ
ドル制御バルブ6の応答性及びバイパス通路5からエン
ジン1までの距離によって応答遅れが生じる。このた
め、実際のエンジン吸入空気量Qは図8のe’に示すよ
うになり、この応答遅れ時間を考慮し、図7のgの所定
時間T1及びhの所定時間T2を決定する。
【0019】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、所定時間毎に更新される所定時間内でのバッテリ電
圧値とバッテリ電圧最小値との比較を行うことで、電気
負荷による負荷変動を正確に検出することができると共
に、負荷変動による一時的バッテリ電圧低下ではない本
当の過放電時をも正確に検出することができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
所定時間毎に更新される所定時間内でのバッテリ電圧値
とバッテリ電圧最小値との比較を行い、バッテリ電圧値
がバッテリ電圧最小値より小さいと判定された時にはフ
ィードバック制御を直ちに禁止してオープンループ制御
に切換えた後、バッテリ電圧値がバッテリ電圧値最大値
より大きいと判定されるまで、目標空気量を所定量だけ
加算するようにしたので、エンジン回転数を効率良く制
御でき、電気負荷による負荷変動を正確に検出できると
共に、負荷変動による一時的バッテリ電圧低下ではない
本当の過放電時をも正確に検出できるという効果が得ら
れる。
【0021】また、請求項2の発明によれば、バッテリ
電圧値がバッテリ電圧最大値より大きいと判定された時
にはフィドーバック制御を直ちに禁止してオープンルー
プ制御に切換えるようにしたので、エンジン回転数を効
率良く制御でき、電気負荷による負荷変動を正確に検出
できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るエンジン回転数制
御装置の構成図である。
【図2】 上記実施の形態で用いるバッテリ電圧の判定
方法及びエンジンの吸入空気量の制御方法を示すフロー
チャートである。
【図3】 図2の続きを示すフローチャートである。
【図4】 上記実施の形態で用いるバッテリ電圧の最小
値及び最大値の設定方法及び各種タイマの演算方法を示
すフローチャートである。
【図5】 図4の続きを示すフローチャートである。
【図6】 図4及び図5の説明に用いたバッテリ電圧最
小値を説明するための図である。
【図7】 上記実施の形態においてエンジンの電気負荷
投入時における吸入空気量及び回転数制御状態を示すタ
イミングチャートである。
【図8】 図7における実際の吸入空気量を説明するた
めのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン、2 吸気管、3 スロットルバルブ、4
アイドルスイッチ、5 バイパス通路、6 アイドル
制御バルブ、7 回転数センサ、8 電子制御装置、9
電気負荷、10 発電機、11 バッテリ、81 バ
ッテリ電圧検出手段、82 バッテリ電圧最小値演算手
段、83 最小値比較手段、84 バッテリ電圧最大値
演算手段、85 最大値比較手段、86 制御切換手
段、87 空気量加算手段。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/16 F02D 45/00 395 H02J 1/00 306

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの吸入空気量を所定の目標空気
    量に制御することにより実回転数を目標回転数に一致さ
    せるように制御するフィードバック制御と、フィードバ
    ックしないオープンループ制御とをエンジンの各種運転
    条件に応じて切換えて制御するエンジン回転数制御装置
    において、上記エンジンに連動された発電機により充電
    されるバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段
    と、所定時間毎に上記検出したバッテリ電圧の最小値を
    演算するバッテリ電圧最小値演算手段と、上記バッテリ
    電圧検出手段で検出したバッテリ電圧値と上記バッテリ
    電圧最小値演算手段で演算されたバッテリ電圧の最小値
    とを比較する最小値比較手段と、上記所定時間毎に上記
    検出したバッテリ電圧の最大値を演算するバッテリ電圧
    最大値演算手段と、上記バッテリ電圧検出手段で検出し
    たバッテリ電圧値と上記バッテリ電圧最大値演算手段で
    演算されバッテリ電圧の最大値とを比較する最大値比較
    手段と、上記最小値比較手段によりバッテリ電圧値が最
    小値より小さいと判定した時には上記フィードバック制
    御を直ちに禁止して第2の所定時間の間だけ上記オープ
    ンループ制御に切換える制御切換手段と、上記オープン
    ループ制御に切換えた後、上記最大値比較手段によりバ
    ッテリ電圧値が最大値より大きいと判定するまで上記目
    標空気量を所定量だけ加算する空気量加算手段とを備え
    たことを特徴とするエンジン回転数制御装置。
  2. 【請求項2】 エンジンの吸入空気量を所定の目標空気
    量に制御することにより実回転数を目標回転数に一致さ
    せるように制御するフィードバック制御と、フィードバ
    ックしないオープンループ制御とをエンジンの各種運転
    条件に応じて切換えて制御するエンジン回転数制御装置
    において、上記エンジンに連動された発電機により充電
    されるバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段
    と、所定時間毎に上記検出したバッテリ電圧の最小値を
    演算するバッテリ電圧最小値演算手段と、上記バッテリ
    電圧検出手段で検出したバッテリ電圧値と上記バッテリ
    電圧最小値演算手段で演算されたバッテリ電圧の最小値
    とを比較する最小値比較手段と、上記所定時間毎に上記
    検出したバッテリ電圧の最大値を演算するバッテリ電圧
    最大値演算手段と、上記バッテリ電圧検出手段で検出し
    たバッテリ電圧値と上記バッテリ電圧最大値演算手段で
    演算されバッテリ電圧の最大値とを比較する最大値比較
    手段と、上記最大値比較手段によりバッテリ電圧値が最
    大値より大きいと判定した時には上記フィードバック制
    御を直ちに禁止して第3の所定時間の間だけ上記オープ
    ンループ制御に切換える制御切換手段とを備えたことを
    特徴とするエンジン回転数制御装置。
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