Motor (200) de combustión interna que se acciona para proporcionar un par motor requerido a un árbol (114) de salida,

comprendiendo dicho motor (200) de combustión interna: un mecanismo (250) de compresión que comprime una mezcla de aire-combustible que contiene un combustible y el aire introducido en dicho motor (200) de combustión interna; un mecanismo (233) de cambio de relación de compresión que cambia una relación de compresión de la mezcla de aire-combustible comprimida por dicho mecanismo (250) de compresión; una unidad motriz (MG2) que transmite par motor hacia y desde dicho árbol (114) de salida de dicho motor (200) de combustión interna; un módulo de detección de la demanda de par motor que detecta una demanda de par motor (Tre), que se requiere para dicho árbol (114) de salida de dicho motor (200) de combustión interna; un módulo (160) de especificación que compara la demanda de par motor (Tre) detectada con un primer par motor umbral (Tth1), que se establece de antemano para cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna, y distribuye la demanda de par motor (Tre) en un primer valor de par motor (Tm) que va a transmitirse entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida y un segundo valor de par motor (Te) que va a proporcionarse desde dicho motor (200) de combustión interna basándose en un resultado de la comparación, especificando dicho módulo (160) de especificación una configuración deseada de la relación de compresión basándose en el resultado de la comparación; un módulo (156) de control de unidad motriz que controla dicha unidad motriz (MG2) para regular la transmisión del par motor entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida según el primer valor de par motor (Tm); y un módulo (260) de accionamiento que controla dicho mecanismo (233) de cambio de relación de compresión para cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna según la especificación de la configuración deseada de la relación de compresión, en el que puede seleccionarse una relación de compresión alta cuando la demanda de par motor (Tre) detectada es menor que el primer par motor umbral (Tth1) sin transmitirse ningún par motor entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida, puede seleccionarse la relación de compresión alta aunque la demanda de par motor (Tre) detectada sea mayor que el primer par motor umbral (Tth1) pero no mayor que un segundo par motor umbral (Tth2), superior al primer par motor umbral (Tth1), transmitiéndose un par motor complementario entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida, puede seleccionarse una relación de compresión baja cuando la demanda de par motor (Tre) detectada es mayor que el segundo par motor umbral (Tth2), en el que, cuando se selecciona la relación de compresión baja, la salida del motor se establece en un par motor máximo (Tmax) transmitiéndose un par motor complementario entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida

Motor de combustión interna que utiliza una unidad motriz para cambiar la relación de compresión y procedimiento de control de motor de combustión interna.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a una técnica para cambiar adecuadamente la configuración de la relación de compresión en un motor de combustión interna con una relación de compresión variable.

El motor de combustión interna es de pequeño tamaño pero puede proporcionar una potencia relativamente grande. Debido a estas ventajas, el motor de combustión interna se usa ampliamente como la fuente de alimentación de diversos medios de transporte incluyendo automóviles, barcos y buques, y aviones, y como la fuente de alimentación de maquinarias y equipos estacionarios diferentes. El principio del motor de combustión interna hace que la mezcla de aire comprimido-combustible se someta a combustión en una cámara de combustión y convierte la presión de la combustión en potencia mecánica.

En el motor de combustión interna, la relación de compresión superior, que representa la relación de compresión de la mezcla de aire-combustible, mejora teóricamente la eficacia térmica. En el estado real, sin embargo, la relación de compresión superior aumenta de manera no deseable el potencial de aparición de una combustión anómala denominada golpeteo. El accionamiento del motor de combustión interna en el estado de golpeteo puede dañar el motor de combustión interna. En el motor de combustión interna con una configuración de relación de compresión alta, especialmente en un área de accionamiento de carga alta que tiene un potencial alto de aparición de golpeteo, el momento de encendido se retrasa con respecto a su momento óptimo para evitar la aparición de golpeteo. El momento de encendido retrasado evita de manera eficaz la aparición de golpeteo, pero disminuye naturalmente el rendimiento del motor de combustión interna.

Se han propuesto diversas técnicas para cambiar la relación de compresión establecida en el motor de combustión interna teniendo en cuenta estos hallazgos. Algunas de estas técnicas se dan a conocer, por ejemplo, en la patente japonesa abierta a consulta por el público n.º 62-258153 y n.º 63-159642 y en la publicación de solicitud de patente europea n.º EP 0 965 474 A2. La técnica descrita en estas referencias citadas cambia la configuración de la relación de compresión según las condiciones de accionamiento del motor de combustión interna. El procedimiento de control establece una relación de compresión alta en condiciones de accionamiento de carga baja y media que tienen un potencial bajo de aparición de golpeteo, mientras que establece una relación de compresión baja en condiciones de accionamiento de carga alta que tienen un potencial alto de aparición de golpeteo. El motor de combustión interna se acciona a la relación de compresión alta en el área de accionamiento de carga baja y media. Esto logra una eficacia térmica alta. El motor de combustión interna se acciona a la relación de compresión baja en el área de accionamiento de carga alta. Esto garantiza un gran rendimiento del motor de combustión interna mientras que evita la aparición de golpeteo.

El cambio de la relación de compresión establecida en el motor de combustión interna permite la mejora simultánea de la eficacia térmica y el rendimiento máximo, pero tiene los inconvenientes comentados a continuación. El cambio de la configuración de la relación de compresión en el motor de combustión interna requiere cierta energía. El cambio frecuente de la relación de compresión consume de manera no deseable mucha energía y puede disminuir la eficacia térmica total del motor de combustión interna. El cambio de la configuración de la relación de compresión también lleva algún tiempo. El cambio frecuente de la relación de compresión puede dar sensación de incomodidad al operario del motor de combustión interna. El cambio sencillo de la relación de compresión varía el rendimiento del motor de combustión interna y puede dar sensación de incomodidad al operario del motor de combustión interna. Por tanto, se requiere una estrategia de control compleja para evitar la variación en el rendimiento del motor de combustión interna. Se ha demandado enormemente una técnica de eliminación de tales inconvenientes.

Sumario de la invención

Por tanto, el objeto de la invención es eliminar los inconvenientes de las técnicas de la técnica anterior sin perjudicar las ventajas de un motor de combustión interna con una relación de compresión variable.

La invención se refiere a un motor de combustión interna y a un procedimiento de control del motor de combustión interna, con el fin de lograr al menos parte de los objetos anteriores y otros relacionados. La técnica de control de la invención detecta una demanda de par motor requerida para un árbol de salida del motor de combustión interna y compara la demanda de par motor detectada con el par motor umbral, que se establece de antemano para cambiar la configuración de la relación de compresión en el motor de combustión interna. La técnica de control distribuye la demanda de par motor en un primer valor de par motor que va a transmitirse entre la unidad motriz y el árbol de salida y un segundo valor de par motor que va a proporcionarse desde el motor de combustión interna, basándose en un resultado de la comparación. La técnica de control también especifica una configuración deseada de la relación de compresión, basándose en el resultado de la comparación. La técnica de control cambia entonces la configuración de la relación de compresión en el motor de combustión interna según la especificación de la configuración deseada de la relación de compresión, mientras que controla la unidad motriz para regular la transmisión del par motor entre la unidad motriz y el árbol de salida según el primer valor de par motor. Esta disposición establece la relación de compresión apropiada en el motor de combustión interna y acciona el motor de combustión interna para proporcionar el par motor requerido.

Una aplicación preferible distribuye la demanda de par motor de manera que se reduce un cambio frecuente de la división de par motor que va a proporcionarse desde el motor de combustión interna por el par motor umbral preestablecido, en respuesta a una variación en la demanda de par motor detectada. La configuración de la relación de compresión en el motor de combustión interna no se cambia cuando la demanda de par motor sólo supera ligeramente el par motor umbral. Un control de este tipo evita de manera eficaz el cambio frecuente de la configuración de la relación de compresión en el motor de combustión interna. Esta disposición ahorra de manera deseable la energía requerida para el cambio frecuente de la relación de compresión y por tanto mejora la eficacia total del motor de combustión interna. Esta disposición también libera al operario del motor de combustión interna de la sensación de incomodidad.

El cambio de la relación de compresión lleva algún tiempo. En consecuencia es difícil aumentar rápidamente el par motor de salida del motor de combustión interna cambiando la relación de compresión, en respuesta a un aumento en la demanda de par motor. Por otra parte, el control de aumentar el par motor de salida del motor sin cambiar la relación de compresión, responde ventajosamente al aumento en la demanda de par motor.

En el motor de combustión interna y el procedimiento de control correspondiente, una realización preferible almacena un área de control para especificar la configuración de la relación de compresión en el motor de combustión interna y un estado de salida del par motor desde la unidad motriz al árbol de salida, que corresponde a al menos la demanda de par motor requerida para el árbol de salida, y proporciona una instrucción para cambiar la relación de compresión y controlar la unidad motriz según la especificación del área de control. Es preferible que se almacenen múltiples áreas de control, lo que incluye al menos una primera área de control para especificar la configuración de una relación de compresión predeterminada en el motor de combustión interna y la selección de ningún par motor de salida como el primer valor de par motor, que corresponde a un intervalo de demanda de par motor inferior al par motor umbral, y una segunda área de control para especificar...

1. Motor (200) de combustión interna que se acciona para proporcionar un par motor requerido a un árbol (114) de salida, comprendiendo dicho motor (200) de combustión interna:

un mecanismo (250) de compresión que comprime una mezcla de aire-combustible que contiene un combustible y el aire introducido en dicho motor (200) de combustión interna;

un mecanismo (233) de cambio de relación de compresión que cambia una relación de compresión de la mezcla de aire-combustible comprimida por dicho mecanismo (250) de compresión;

una unidad motriz (MG2) que transmite par motor hacia y desde dicho árbol (114) de salida de dicho motor (200) de combustión interna;

un módulo de detección de la demanda de par motor que detecta una demanda de par motor (Tre), que se requiere para dicho árbol (114) de salida de dicho motor (200) de combustión interna;

un módulo (160) de especificación que compara la demanda de par motor (Tre) detectada con un primer par motor umbral (Tth1), que se establece de antemano para cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna, y distribuye la demanda de par motor (Tre) en un primer valor de par motor (Tm) que va a transmitirse entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida y un segundo valor de par motor (Te) que va a proporcionarse desde dicho motor (200) de combustión interna basándose en un resultado de la comparación, especificando dicho módulo (160) de especificación una configuración deseada de la relación de compresión basándose en el resultado de la comparación;

un módulo (156) de control de unidad motriz que controla dicha unidad motriz (MG2) para regular la transmisión del par motor entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida según el primer valor de par motor (Tm); y

un módulo (260) de accionamiento que controla dicho mecanismo (233) de cambio de relación de compresión para cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna según la especificación de la configuración deseada de la relación de compresión, en el que

puede seleccionarse una relación de compresión alta cuando la demanda de par motor (Tre) detectada es menor que el primer par motor umbral (Tth1) sin transmitirse ningún par motor entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida,

puede seleccionarse la relación de compresión alta aunque la demanda de par motor (Tre) detectada sea mayor que el primer par motor umbral (Tth1) pero no mayor que un segundo par motor umbral (Tth2), superior al primer par motor umbral (Tth1), transmitiéndose un par motor complementario entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida,

puede seleccionarse una relación de compresión baja cuando la demanda de par motor (Tre) detectada es mayor que el segundo par motor umbral (Tth2), en el que, cuando se selecciona la relación de compresión baja, la salida del motor se establece en un par motor máximo (Tmax) transmitiéndose un par motor complementario entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida.

2. Motor (200) de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicho módulo (160) de especificación distribuye la demanda de par motor (Tre) de manera que se reduce un cambio frecuente de la división de par motor que va a proporcionarse desde dicho motor (200) de combustión interna por el par motor umbral, en respuesta a una variación en la demanda de par motor (Tre) detectada.

3. Motor (200) de combustión interna según alguna de las reivindicaciones 1 y 2, en el que

dicho módulo (160) de especificación comprende un submódulo de almacenamiento de área de control que almacena un área de control para especificar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna y un estado del primer valor de par motor (Tm), que corresponde a al menos la demanda de par motor (Tre) requerida para dicho árbol (114) de salida, y

dicho módulo (260) de accionamiento comprende un submódulo de instrucción de accionamiento que proporciona al menos una instrucción para cambiar la relación de compresión a dicho mecanismo (233) de cambio de relación de compresión y una instrucción de transmisión de par motor a dicho módulo (156) de control de unidad motriz, según la especificación del área de control almacenada en dicho submódulo de almacenamiento de área de control.

4. Motor (200) de combustión interna según la reivindicación 3, en el que dicho submódulo de almacenamiento de área de control almacena múltiples áreas de control, que incluyen al menos:

una primera área de control para especificar la configuración de una relación de compresión predeterminada en dicho motor (200) de combustión interna y la selección de ningún par motor como el primer valor de par motor (Tm), que corresponde a un intervalo de demanda de par motor (Tre) inferior al par motor umbral, y

una segunda área de control para especificar la configuración de la relación de compresión predeterminada en dicho motor (200) de combustión interna y la selección del primer valor de par motor (Tm), que corresponde a un intervalo de demanda de par motor (Tre) superior al par motor umbral, y

dicho submódulo de instrucción de accionamiento proporciona la instrucción para cambiar la relación de compresión a dicho mecanismo (233) de cambio de relación de compresión y la instrucción de transmisión de par motor a dicho módulo (156) de control de unidad motriz, según la especificación de la primera área de control o la especificación de la segunda área de control.

5. Motor (200) de combustión interna según la reivindicación 4, comprendiendo además dicho motor (200) de combustión interna:

un módulo (150) acumulador que acumula potencia eléctrica, que va a suministrarse a dicha unidad motriz (MG2); y

un módulo (160) de medición de acumulación de potencia que mide una cantidad de acumulación de potencia en dicho módulo (150) acumulador,

en el que dicho submódulo de almacenamiento de área de control almacena una tercera área de control para especificar la configuración de una relación de compresión inferior a la relación de compresión predeterminada en dicho motor (200) de combustión interna, que corresponde a un intervalo de demanda de par motor (Tre) superior al intervalo de demanda de par motor de la segunda área de control, y

cuando la cantidad observada de acumulación de potencia no es mayor que un valor umbral preestablecido, dicho submódulo de instrucción de accionamiento proporciona la instrucción para cambiar la relación de compresión y la instrucción de transmisión de par motor según la especificación de la tercera área de control, en respuesta a la demanda de par motor (Tre) detectada aunque pertenezca a la segunda área de control.

6. Motor (200) de combustión interna según la reivindicación 2, en el que dicho módulo (260) de accionamiento comprende:

un submódulo (160) contador de tiempo que cuenta el transcurso de un tiempo preestablecido después de que la demanda de par motor (Tre) detectada supere el par motor umbral; y

un submódulo de control que controla dicho módulo (156) de control de unidad motriz para proporcionar un par motor aumentado desde dicha unidad motriz (MG2) a dicho árbol (114) de salida hasta que la demanda de par motor (Tre) que supera el par motor umbral continúa el tiempo preestablecido, cambiando dicho submódulo de control, cuando la demanda de par motor (Tre) que supera el par motor umbral continúa el tiempo preestablecido, la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna para aumentar el par motor de salida de dicho motor (200) de combustión interna, mientras controla dicho módulo (156) de control de unidad motriz para disminuir el par motor de salida desde dicha unidad motriz (MG2) a dicho árbol (114) de salida.

7. Motor (200) de combustión interna según la reivindicación 6, comprendiendo además dicho motor (200) de combustión interna:

un módulo (150) acumulador que acumula potencia eléctrica, que va a suministrarse a dicha unidad motriz (MG2); y

un módulo (160) de medición de acumulación de potencia que mide una cantidad de acumulación de potencia en dicho módulo (150) acumulador,

en el que dicho módulo (260) de accionamiento disminuye el par motor de salida desde dicha unidad motriz (MG2) a dicho árbol (114) de salida antes del transcurso del tiempo preestablecido, cuando la cantidad observada de la acumulación de potencia no es mayor que un valor umbral preestablecido.

8. Procedimiento de control de un motor (200) de combustión interna, que incluye una unidad motriz (MG2) que transmite par motor hacia y desde un árbol (114) de salida de dicho motor (200) de combustión interna y un mecanismo (233) de cambio de relación de compresión que cambia la configuración de una relación de compresión de una mezcla de aire-combustible en dicho motor (200) de combustión interna,

comprendiendo dicho procedimiento de control las etapas de:

detectar una demanda de par motor (Tre), que se requiere para dicho árbol (114) de salida de dicho motor (200) de combustión interna;

comparar la demanda de par motor (Tre) detectada con un primer par motor umbral (Tth1), que se establece de antemano para cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna;

distribuir la demanda de par motor (Tre) en un primer valor de par motor (Tm) que va a transmitirse entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida y un segundo valor de par motor (Te) que va a proporcionarse desde dicho motor (200) de combustión interna basándose en un resultado de la comparación;

regular la transmisión del par motor entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida según el primer valor de par motor (Tm);

especificar una configuración deseada de la relación de compresión basándose en el resultado de la comparación; y

controlar dicho mecanismo (233) de cambio de relación de compresión para cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna según la especificación de la configuración deseada de la relación de compresión; en el que,

se selecciona una relación de compresión alta cuando la demanda de par motor (Tre) detectada es menor que el primer par motor umbral (Tth1) sin transmitirse ningún par motor entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida,

se selecciona la relación de compresión alta aunque la demanda de par motor (Tre) detectada sea mayor que el primer par motor umbral (Tth1) pero no mayor que un segundo par motor umbral (Tth2), superior al primer par motor umbral (Tth1), transmitiéndose un par motor complementario entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida,

se selecciona una relación de compresión baja cuando la demanda de par motor (Tre) detectada es mayor que el segundo par motor umbral (Tth2), en el que, cuando se selecciona la relación de compresión baja, la salida del motor se establece en un par motor máximo (Tmax) transmitiéndose un par motor complementario entre dicha unidad motriz (MG2) y dicho árbol (114) de salida.

9. Procedimiento de control según la reivindicación 8, en el que, en dicha etapa de distribución, la demanda de par motor (Tre) se distribuye de manera que se reduce un cambio frecuente de la división de par motor que va a proporcionarse desde dicho motor (200) de combustión interna por el par motor umbral preestablecido, en respuesta a una variación en la demanda de par motor (Tre) detectada.

10. Procedimiento de control según alguna de las reivindicaciones 8 y 9, comprendiendo además dicho procedimiento de control las etapas de:

almacenar un área de control para especificar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna y un estado del primer valor de par motor (Tm), que corresponde a al menos la demanda de par motor (Tre) requerida para dicho árbol (114) de salida; y

proporcionar una instrucción para cambiar la relación de compresión y controlar dicha unidad motriz (MG2) según la especificación del área de control.

11. Procedimiento de control según la reivindicación 10, en el que dicha etapa de almacenamiento almacena múltiples áreas de control, que incluyen al menos:

una primera área de control para especificar la configuración de una relación de compresión predeterminada en dicho motor (200) de combustión interna y la selección de ningún par motor como el primer valor de par motor (Tm), que corresponde a un intervalo de demanda de par motor (Tre) inferior al par motor umbral, y

una segunda área de control para especificar la configuración de la relación de compresión predeterminada en dicho motor (200) de combustión interna y la selección del primer valor de par motor (Tm), que corresponde a un intervalo de demanda de par motor (Tre) superior al par motor umbral, y

dicha etapa de proporcionar una instrucción proporciona una instrucción para cambiar la relación de compresión y controlar dicha unidad motriz (MG2) según la especificación de la primera área de control o la especificación de la segunda área de control.

12. Procedimiento de control según la reivindicación 11, comprendiendo además dicho procedimiento de control las etapas de:

medir una cantidad de acumulación de potencia en un módulo (150) acumulador, que suministra potencia eléctrica a dicha unidad motriz (MG2);

almacenar una tercera área de control para especificar la configuración de una relación de compresión inferior a la relación de compresión predeterminada en dicho motor (200) de combustión interna, que corresponde a un intervalo de demanda de par motor (Tre) superior al intervalo de demanda de par motor de la segunda área de control; y

cuando la cantidad observada de acumulación de potencia no es mayor que un valor umbral preestablecido, proporcionar una instrucción para cambiar la relación de compresión y controlar dicha unidad motriz (MG2) según la especificación de la tercera área de control, en respuesta a la demanda de par motor (Tre) detectada aunque pertenezca a la segunda área de control.

13. Procedimiento de control según la reivindicación 8, comprendiendo además dicho procedimiento de control las etapas de:

contar el transcurso de un tiempo preestablecido después de que la demanda de par motor (Tre) detectada supere el par motor umbral;

controlar dicha unidad motriz (MG2) para proporcionar un par motor aumentado desde dicha unidad motriz (MG2) a dicho árbol (114) de salida hasta que la demanda de par motor (Tre) que supera el par motor umbral continúa el tiempo preestablecido; y

cuando la demanda de par motor (Tre) que supera el par motor umbral continúa el tiempo preestablecido, cambiar la configuración de la relación de compresión en dicho motor (200) de combustión interna para aumentar el par motor de salida de dicho motor (200) de combustión interna, mientras controla dicha unidad motriz (MG2) para disminuir el par motor de salida desde dicha unidad motriz (MG2) a dicho árbol (114) de salida.