Motor de combustión interna de encendido por chispa.
Un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa,
provisto de un mecanismo de relación de compresión variable (A) capaz de cambiar una relación de compresión mecánica y un mecanismo de distribución variable (B) capaz de controlar la sincronización de cierre de una válvula de admisión (7),
caracterizado porque
la relación de compresión mecánica en la mayor parte de una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo el funcionamiento en vacío, se hace igual a una relación de compresión mayor que durante el funcionamiento a alta carga, y
la relación de compresión mecánica durante el funcionamiento en vacío se hace menor que la relación de compresión mecánica para la mayor parte de una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo los funcionamientos en vacío.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2008/070250.
Solicitante: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA.
Inventor/es: AKIHISA,DAISUKE, SAWADA,DAISAKU, KAMIYAMA,EIICHI, NAKASAKA,YUKIHIRO.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F02D13/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION. › F02D CONTROL DE LOS MOTORES DE COMBUSTION (accesorios para el control automático de la velocidad en vehículos, que actúan sobre una sola subunidad del vehículo B60K 31/00; control conjunto de subunidades del vehículo de diferente tipo o diferente función, sistemas de control de la propulsión de vehículos de carretera para propósitos distintos que el control de una sola subunidad B60W; válvulas de funcionamiento cíclico para los motores de combustión F01L; control de la lubrificación de los motores de combustión F01M; refrigeración de los motores de combustión interna F01P; alimentación de los motores de combustión con mezclas combustibles o constituyentes de las mismas, p. ej. carburadores, bombas de inyección, F02M; arranque de los motores de combustión F02N; control del encendido F02P; control de las plantas motrices de turbinas de gas, de las plantas motrices por propulsión a reacción o de las plantas motrices de productos de la combustión, ver las clases relativas a estas plantas). › F02D 13/00 Control de la potencia del motor por variación de las características de funcionamiento de las válvulas de aspiración o de las válvulas de escape, p. ej. reglaje de la duración de admisión o de escape (modificación del control de las válvulas F01L). › durante la marcha del motor.
- F02D15/04 F02D […] › F02D 15/00 Variación de la relación de compresión (modificación del control de las válvulas F01L). › por cambio del volumen de la cámara de compresión sin cambio de la carrera del pistón.
- F02D41/08 F02D […] › F02D 41/00 Control eléctrico de la alimentación de mezcla combustible o de sus constituyentes (F02D 43/00 tiene prioridad). › para el ralentí (F02D 41/06, F02D 41/16 tienen prioridad).
- F02D43/00 F02D […] › Control eléctrico simultáneo de varias funciones, p. ej. encendido, mezcla aire-combustible, recirculación, sobrealimentación, tratamiento de los gases de escape (control eléctrico de los aparatos de tratamiento del gas de escape en sí F01N 9/00).
- F02D9/02 F02D […] › F02D 9/00 Control de los motores por estrangulamiento de los conductos de toma de aire o de la mezcla aire-combustible o por estrangulamiento de los conductos de escape. › por estrangulamiento de los conductos de toma (válvulas de estrangulamiento o sus disposiciones sobre estos conductos F02D 9/08).
PDF original: ES-2530216_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Motor de combustión interna de encendido por chispa
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según el preámbulo de la reivindicación 1.
ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA
Se conoce en la técnica un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa provisto de un mecanismo de relación de compresión variable capaz de cambiar una relación de compresión mecánica y un mecanismo de distribución variable capaz de controlar la sincronización de cierre de una válvula de admisión, y aumentar la 15 relación de compresión mecánica y retrasar la sincronización de cierre de la válvula de admisión a medida que se reduce la carga del motor en el momento de funcionamiento a media y alta carga del mismo en el estado que mantiene constante la relación de combustión real (por ejemplo, véase el documento japonés número 2004-218522) .
No obstante, en dicho motor de combustión interna del tipo de compresión variable, un aumento de la relación de compresión mecánica aumentará la presión de combustión, causando vibración y ruido intensos. En este caso, cuando la vibración y el ruido desde fuentes distintas al motor son altos, tal como durante la conducción, los mismos extinguirán la vibración y el ruido que proceden del motor, de manera que no hay ningún problema en particular, pero cuando la vibración y el ruido que proceden de fuentes distintas al motor son bajos, tal como durante el funcionamiento en vacío, la vibración y el ruido que proceden del motor destacarán y llegarán a ser un problema. No obstante, en el motor de combustión interna anterior, no se considera de modo alguno un problema de este tipo.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la presente invención es proporcionar un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa capaz de reducir la vibración y el ruido que proceden del motor durante el funcionamiento en vacío. Este objeto se consigue por un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa que tiene las características de la reivindicación 1.
Según la presente invención, se ha previsto un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa que está provisto de un mecanismo de relación de compresión variable capaz de cambiar la relación de compresión mecánica y un mecanismo de distribución variable capaz de controlar la sincronización de cierre de una válvula de admisión, en el que en la mayor parte de una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo el funcionamiento en vacío, la relación de compresión mecánica se hace igual a una relación de compresión mayor que durante el funcionamiento a alta carga, y en funcionamiento en vacío, la relación de compresión mecánica se hace menor que la relación de compresión mecánica para la mayor parte de la zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo el funcionamiento en vacío.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una visión de conjunto de un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa;
la figura 2 es una vista en perspectiva, desmontado, de un mecanismo de relación de compresión variable;
la figura 3 es una vista en sección transversal lateral del motor de combustión interna ilustrado; 50 la figura 4 es una vista de un mecanismo de distribución variable;
la figura 5 es una vista que muestra la magnitud del levantamiento de la válvula de admisión y de la válvula de escape;
la figura 6 es una vista para explicar la relación de compresión mecánica, la relación de compresión real y la relación de expansión;
la figura 7 es una vista que muestra la relación entre el rendimiento térmico y la relación de expansión teóricos; 60 la figura 8 es una vista para explicar un ciclo normal y un ciclo de relación de expansión muy alta;
la figura 9 es una vista que muestra el cambio de la relación de compresión mecánica, etc. de acuerdo con la carga del motor; 65
la figura 10 es una vista que muestra el cambio de la relación de compresión mecánica, etc. de acuerdo con la carga del motor;
la figura 11 es una vista que muestra el cambio de la relación de compresión mecánica, etc. de acuerdo con la carga del motor;
la figura 12 es un diagrama de flujo para el control operativo; y
la figura 13 es una vista que muestra unos gráficos de la sincronización de cierre de la válvula de admisión, etc.
MEJOR MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra una vista en sección transversal lateral de un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa.
Haciendo referencia a la figura 1, 1 indica un cárter, 2 un bloque de cilindro, 3 una culata, 4 un pistón, 5 una cámara de combustión, 6 una bujía dispuesta en el centro superior de la cámara de combustión 5, 7 una válvula de admisión, 8 una lumbrera de admisión, 9 una válvula de escape y 10 una lumbrera de escape. La lumbrera de admisión 8 está conectada a través de un tubo bifurcado de admisión 11 a un depósito de equilibrio 12, mientras que cada tubo bifurcado de admisión 11 está provisto de un inyector de combustible 13 para inyectar combustible hacia la lumbrera de admisión 8 correspondiente. Nótese que cada inyector de combustible 13 puede estar dispuesto en cada cámara de combustión 5, en vez de estar fijado a cada tubo bifurcado de admisión 11.
El depósito de equilibrio 12 está conectado, a través de un conducto de admisión 14, a un filtro de aire 15, mientras que el conducto de admisión 14 está provisto en su interior de una válvula de mariposa 17 accionada mediante un actuador 16 y un detector 18 de la cantidad de aire de admisión usando, por ejemplo, un alambre caliente. Por otro lado, la lumbrera de escape 10 está conectada, a través de un colector de escape 19, a un convertidor catalítico 20 que aloja, por ejemplo, un catalizador de tres vías, mientras que el colector de escape 19 está provisto en su interior de un sensor 21 de la relación entre el aire y el combustible.
Por otro lado, en la realización mostrada en la figura 1, la parte de conexión del cárter 1 y el bloque de cilindro 2 está provista de un mecanismo de relación de compresión variable A capaz de cambiar las posiciones relativas del cárter 1 y del bloque de cilindro 2 en la dirección axial del cilindro, para cambiar el volumen de la cámara de combustión 5 cuando el pistón 4 está situado en el punto muerto superior de la compresión, y está provista además de un mecanismo B de cambio de la sincronización de comienzo de la acción de compresión real capaz de cambiar una sincronización de comienzo de una acción de compresión real. Nótese que en la realización mostrada en la figura 1, dicho mecanismo B de cambio de la sincronización de comienzo de la acción de compresión real está constituido por un mecanismo de distribución variable capaz de controlar la sincronización de cierre de la válvula de admisión 7.
Una unidad de control electrónico 30 está constituida por un ordenador digital provisto de componentes conectados entre sí a través de un bus bidireccional 31 tal como una ROM (memoria de solo lectura) 32, una RAM (memoria de acceso aleatorio) 33, una CPU (microprocesador) 34, un puerto de entrada 35 y un puerto de salida 36. La señal de salida del detector 18 de la cantidad de aire de admisión y la señal de salida del sensor 21 de la relación entre el aire y el combustible se introducen a través de unos convertidores AD 37 correspondientes al puerto de entrada 35. Además, un pedal de acelerador 40 está conectado a un sensor de carga 41 que genera un voltaje de salida proporcional a la magnitud del apriete L del pedal de acelerador 40. El voltaje de salida del sensor de carga 41 se introduce, a través de un convertidor AD 37 correspondiente, al puerto de entrada 35. Además, el puerto de entrada 35 está conectado a un sensor 42 del ángulo de la manivela, que genera un pulso de salida cada vez que el cigüeñal gira, por ejemplo, 30º. Por otro lado, el puerto de salida 36 está conectado, a través del circuito excitador 38, a una bujía 6, al inyector de combustible 13, al accionador 16 de la válvula de mariposa, al mecanismo de relación de compresión variable A y al mecanismo de distribución variable B.
La figura 2 es una vista en perspectiva, desmontado, del mecanismo de relación de compresión variable A mostrado en la figura 1, mientras que la figura 3 es una vista en sección transversal lateral del motor de combustión interna ilustrado. Haciendo referencia a la figura 2, en la parte inferior de las dos paredes laterales del bloque de cilindro 2, están formadas una pluralidad de... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa, provisto de un mecanismo de relación de compresión variable (A) capaz de cambiar una relación de compresión mecánica y un mecanismo de distribución 5 variable (B) capaz de controlar la sincronización de cierre de una válvula de admisión (7) ,
caracterizado porque la relación de compresión mecánica en la mayor parte de una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo el
funcionamiento en vacío, se hace igual a una relación de compresión mayor que durante el funcionamiento a alta carga, y la relación de compresión mecánica durante el funcionamiento en vacío se hace menor que la relación de compresión mecánica para la mayor parte de una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo los funcionamientos en vacío.
2. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 1, en el que en la mayor parte de una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo el funcionamiento en vacío, la relación de compresión mecánica se hace igual a la máxima relación de compresión mecánica.
3. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 1, en el que la relación de expansión en una zona de funcionamiento a baja carga, excluyendo el funcionamiento en vacío, es 20 o más.
4. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 1, en el que, cuando disminuye la carga del motor y el funcionamiento del motor se cambia al funcionamiento en vacío, se hace que la 25 relación de compresión mecánica disminuya gradualmente.
5. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 1, en el que una válvula de mariposa (17) para controlar una cantidad de aire de admisión está dispuesta en un paso de admisión (14) del motor, y cuando disminuye la carga del motor y el funcionamiento del motor se cambia a funcionamiento en vacío,
se hace que la sincronización de cierre de la válvula de admisión (7) cambie a una dirección que aumenta la cantidad de aire de admisión en una cámara de combustión (5) y se hace que el grado de apertura de la válvula de mariposa (17) disminuya.
6. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 5, en el que se hace que la sincronización de cierre de la válvula de admisión (7) cambie a medida que se reduce la carga del motor en una dirección que se aleja del punto muerto inferior (BDC) de la admisión hasta una sincronización de cierre límite en la que se puede controlar la cantidad de aire de admisión alimentada a la cámara de combustión (5) , y cuando disminuye la carga del motor y el funcionamiento del motor se cambia al funcionamiento en vacío, se hace que la sincronización de cierre de la válvula de admisión (7) cambie a una dirección desde la sincronización de cierre límite hasta el punto muerto inferior (BDC) de la admisión.
7. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 5, en el que el grado de apertura de la válvula de mariposa (17) se hace más pequeño a medida que se reduce la carga del motor en una zona de carga menor que una carga del motor en la que la sincronización de cierre de la válvula de admisión (7)
alcanza la sincronización de cierre límite.
8. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 5, en el que la válvula de mariposa (17) se mantiene en un estado completamente abierto en una zona de carga mayor que una carga del motor en la que la sincronización de cierre de la válvula de admisión (7) alcanza la sincronización de cierre límite.
9. El motor de combustión interna del tipo de encendido por chispa según la reivindicación 1, en el que se hace que la relación de compresión mecánica aumente hasta la máxima relación de compresión mecánica a medida que se reduce la carga del motor, la relación de compresión mecánica se mantiene en la máxima relación de compresión mecánica en un lado de funcionamiento a baja carga del motor, excluyendo el tiempo de funcionamiento en vacío,
de una carga menor que una carga del motor en la que la relación de compresión mecánica llega a ser la máxima relación de compresión mecánica, y se hace que la relación de compresión mecánica disminuya gradualmente a medida que la carga del motor llega a ser mayor en un lado de funcionamiento a alta carga del motor de una carga mayor que una carga del motor en la que la relación de compresión mecánica llega a ser la máxima relación de compresión mecánica.
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