Aparato de control para motor de combustión interna.

Aparato (300) de control para un motor (10) de combustión interna,

comprendiendo el motor de combustión interna:

un primer mecanismo (110) de inyección de combustible para inyectar un combustible en un cilindro (112), y

un segundo mecanismo (120) de inyección de combustible para inyectar un combustible en un orificio de admisión y/o un colector (20) de admisión, comprendiendo el aparato de control:

una unidad de determinación

para determinar si dicho motor de combustión interna está en un estado de funcionamiento normal o en un estado de funcionamiento anómalo;

siendo el estado de funcionamiento anómalo un estado de funcionamiento durante una operación de calentamiento del catalizador durante la marcha al ralentí; y

una unidad de control

para controlar dichos mecanismos de inyección de combustible primero y segundo, basándose en información asociada con un estado de funcionamiento de dicho motor de combustión interna,

de manera que,

cuando se determina que dicho motor de combustión interna está en dicho estado de funcionamiento normal,

se lleva a cabo únicamente una combustión homogénea por todo el intervalo de funcionamiento del motor, y,

cuando se determina que dicho motor de combustión interna está en dicho estado de funcionamiento anómalo,

se lleva a cabo una combustión de carga semiestratificada durante la operación de calentamiento del catalizador durante la marcha al ralentí, en el que dicha información es información de que dicho primer mecanismo de inyección de combustible tiene una relación de inyección de combustible, que se define como la relación de la cantidad del combustible inyectado desde dicho primer mecanismo de inyección de combustible con respecto a la cantidad total de combustible inyectado, que aumenta a medida que aumenta la velocidad de motor en una región de velocidad baja y carga alta.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2005/020768.

Solicitante: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 1, TOYOTA-CHO TOYOTA-SHI, AICHI-KEN, 471-8571 JAPON.

Inventor/es: SATOU,FUMIKAZU, IKOMA,TAKUYA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F02D41/02 SECCION F — 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 41/00 Control eléctrico de la alimentación de mezcla combustible o de sus constituyentes (F02D 43/00 tiene prioridad). › Disposiciones de los circuitos para producir señales de control.
  • F02D41/30 F02D 41/00 […] › Control de la inyección de combustible.

PDF original: ES-2537003_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato de control para un motor de combustión interna que tiene un primer mecanismo de inyección de combustible (un inyector en cilindro) para inyectar un combustible en un cilindro y un segundo mecanismo de inyección de combustible (un inyector de colector de admisión) para inyectar un combustible en un colector de admisión o un orificio de admisión, y se refiere en particular a una técnica para determinar una relación de inyección de combustible entre los mecanismos de inyección de combustible primero y segundo.

Técnica anterior

Se conoce un motor de combustión interna que tiene una primera válvula de inyección de combustible (un inyector de colector de admisión en la técnica anterior) para inyectar un combustible en un colector de admisión del motor y una segunda válvula de inyección de combustible (un inyector en cilindro en la técnica anterior) para inyectar siempre un combustible en una cámara de combustión del motor, y configurado para detener la inyección de combustible desde la primera válvula de inyección de combustible (el inyector de colector de admisión) cuando la carga del motor es inferior a una carga preestablecida y para provocar la inyección de combustible desde la primera válvula de inyección de combustible (el inyector de colector de admisión) cuando la carga del motor es superior a la carga establecida.

En un motor de combustión interna de este tipo, se conoce uno configurado para conmutar entre combustión de carga estratificada y combustión homogénea según su estado de funcionamiento. En la combustión de carga estratificada, el combustible se inyecta desde el inyector en cilindro durante una carrera de compresión para formar una mezcla de aire-combustible estratificada localmente alrededor de una bujía de encendido, para una combustión pobre del combustible. En la combustión homogénea, el combustible se difunde en la cámara de combustión para formar una mezcla de aire-combustible homogénea, para la combustión del combustible.

La patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 21-2837 da a conocer un aparato de control de la inyección de combustible para un motor que conmuta entre combustión de carga estratificada y combustión homogénea según un estado de funcionamiento y que tiene una válvula de inyección de combustible principal para inyectar un combustible directamente en una cámara de combustión y una válvula de inyección de combustible secundaria para inyectar un combustible en un orificio de admisión de cada cilindro. Este aparato de control de la inyección de combustible para el motor está caracterizado porque la relación de inyección de combustible entre la válvula de inyección de combustible principal y la válvula de inyección de combustible secundaria se establece de manera variable basándose en un estado de funcionamiento del motor.

Según este aparato de control de la inyección de combustible para el motor, la combustión de carga estratificada se lleva a cabo usando sólo la válvula de inyección de combustible principal que inyecta directamente el combustible en la cámara de combustión, mientras que la combustión homogénea se lleva a cabo usando tanto la válvula de inyección de combustible principal como la válvula de inyección de combustible secundaria (o usando sólo la válvula de inyección de combustible secundaria en algunos casos). Esto puede mantener la capacidad de la válvula de inyección de combustible principal pequeña, incluso en el caso de un motor de alta potencia. La linealidad en la característica de duración de inyección/cantidad de inyección de la válvula de inyección de combustible principal en una región de carga baja tal como durante la marcha al ralentí se mejora, lo que a su vez mejora la precisión en el control de la cantidad de inyección de combustible. Por consiguiente, es posible mantener una combustión de carga estratificada favorable, y por tanto mejorar la estabilidad del funcionamiento con carga baja tal como la marcha al ralentí. En la combustión homogénea, se emplean tanto la válvula de inyección de combustible principal como la secundaria, de modo que se disfruta tanto del beneficio de la inyección de combustible directa como del beneficio de la inyección en el orificio de admisión. Por consiguiente, también puede mantenerse una combustión homogénea favorable.

En el aparato de control de la inyección de combustible para el motor dado a conocer en la patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 21-2837, la combustión de carga estratificada y la combustión homogénea se emplean según las situaciones, lo que complica el control de la ignición, el control de la inyección y el control de la estrangulación, y requiere programas de control correspondientes a los respectivos modos de combustión. Particularmente, al conmutar entre los modos de combustión, estos controles requieren cambios considerables, haciendo difícil realizar controles deseables (de eficiencia de combustible, rendimiento de purificación de emisiones) en el momento de la transición. Además, en la región de combustión estratificada en la que se lleva a cabo una combustión pobre, el catalizador de tres vías no funciona, en cuyo caso es necesario usar un catalizador de NOx pobre, lo que conduce a un aumento del coste.

Basándose en lo anterior, se ha desarrollado un motor de inyección directa que sólo tiene un inyector en cilindro para llevar a cabo una combustión homogénea por toda la región, sin llevarse a cabo combustión de carga

estratificada alguna, y por tanto no necesita control para conmutar entre la combustión de carga estratificada y la combustión homogénea y no requiere un catalizador de NOx pobre costoso.

En tal motor de inyección directa, sin embargo, la combustión homogénea se lleva a cabo por toda la región usando sólo el inyector en cilindro. Esto puede conducir a una homogeneidad insuficiente y a grandes fluctuaciones de par motor en el estado de velocidad baja y carga alta del motor. La patente japonesa abierta a consulta por el público n.° 21-2837 A descrita anteriormente da a conocer meramente que en la región en la que se lleva a cabo una combustión homogénea, se aumenta la relación de la cantidad del combustible inyectado desde la válvula de inyección de combustible secundaria que inyecta el combustible en el orificio de admisión con respecto a la cantidad total del combustible inyectado según un aumento del rendimiento del motor (carga y velocidad de motor), que no puede proporcionar soluciones a los problemas descritos anteriormente.

El documento EP 943 793 A2 da a conocer un control para un motor de combustión interna de ignición mediante bujía de inyección de combustible directa. En el mismo, durante un periodo desde un arranque del motor hasta la activación de un dispositivo de control de emisiones catalítico, se hace funcionar un motor de ignición mediante bujía de inyección directa en un modo de combustión de carga estequiométrica estratificada bajo el control de un controlador del motor. En el modo de combustión estequiométrica estratificada, un sistema de inyección de combustible lleva a cabo una inyección en cilindro directa en la carrera de compresión para producir una mezcla de aire y combustible estratificada relativamente rica estrechamente alrededor de una bujía de encendido, en un entorno de una mezcla de aire y combustible relativamente pobre producida de manera homogénea por la cámara de combustión mediante una inyección en cilindro directa en la carrera de admisión o una inyección en paso u orificio en o antes de la carrera de admisión.

El documento WO 26/4923 A1, que es la técnica anterior conforme al Art. 54(3) CPE, da a conocer una ECU de motor que ejecuta un programa que incluye las etapas de: determinar la presencia de anomalía en un sistema de combustible de baja presión; detener un inyector de colector de admisión cuando se realiza la determinación de anomalía en el sistema de combustible de baja presión; aumentar la tasa de purgado objetivo cuando el estado de funcionamiento del motor alcanza un estado de inyección compartida entre un inyector en cilindro y un inyector de colector de admisión; reducir el solapamiento de VVT; y retardar el momento de ignición.

Exposición de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de control para un motor de combustión interna que lleva a cabo una Inyección de combustible usando uno o ambos de un primer mecanismo de inyección de combustible para Inyectar un combustible en un cilindro y un segundo mecanismo de inyección de combustible para inyectar un combustible en un colector de admisión, que puede solucionar el problema... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Aparato (3) de control para un motor (1) de combustión interna, comprendiendo el motor de combustión interna:

un primer mecanismo (11) de inyección de combustible para inyectar un combustible en un cilindro (112), y un segundo mecanismo (12) de inyección de combustible

para inyectar un combustible en un orificio de admisión y/o un colector (2) de admisión, comprendiendo el aparato de control: una unidad de determinación

para determinar si dicho motor de combustión interna está en un estado de funcionamiento normal o en un estado de funcionamiento anómalo;

siendo el estado de funcionamiento anómalo un estado de funcionamiento durante una operación de calentamiento del catalizador durante la marcha al ralentí; y

una unidad de control

para controlar dichos mecanismos de inyección de combustible primero y segundo,

basándose en información asociada con un estado de funcionamiento de dicho motor de combustión interna,

de manera que,

cuando se determina que dicho motor de combustión interna está en dicho estado de

funcionamiento normal,

se lleva a cabo únicamente una combustión homogénea por todo el intervalo de funcionamiento del

motor, y,

cuando se determina que dicho motor de combustión interna está en dicho estado de funcionamiento anómalo,

se lleva a cabo una combustión de carga semiestratificada durante la operación de calentamiento del catalizador durante la marcha al ralentí, en el que

dicha información es información de que dicho primer mecanismo de inyección de combustible tiene una relación de inyección de combustible, que se define como la relación de la cantidad del combustible inyectado desde dicho primer mecanismo de inyección de combustible con respecto a la cantidad total de combustible inyectado, que aumenta a medida que aumenta la velocidad de motor en una reglón de velocidad baja y carga alta.

Aparato de control para un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicha información se establece de manera que regiones de control de dichos mecanismos de inyección de combustible primero y segundo cambian a medida que cambia la temperatura de dicho motor de combustión interna,

comprendiendo además el aparato de control:

una unidad de detección para detectar la temperatura de dicho motor de combustión interna,

controlando dicha unidad de control los mecanismos de inyección de combustible basándose en dicha temperatura detectada y dicha información.

Aparato de control para un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicha información se establece de manera que una región de control de dicho segundo mecanismo de inyección de combustible se amplía para incluir una región de velocidad de motor más alta a medida que la

temperatura de dicho motor de combustión interna es más baja.

4. Aparato de control para un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicha información es información de que dicho primer mecanismo de inyección de combustible tiene una relación

de inyección de combustible que disminuye a medida que aumenta la carga del motor en dicha región de

velocidad baja y carga alta.

5. Aparato de control para un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicha información se establece de manera que se usa dicho primer mecanismo de inyección de combustible solo

en una región de carga del motor baja, predeterminada, cuando la temperatura de dicho motor de

combustión interna es alta.

6.

7.

Aparato de control para un motor de combustión interna según la reivindicación 1, en el que dicha información se establece de manera que se usa dicho segundo mecanismo de inyección de combustible solo en una región de carga del motor baja, predeterminada, cuando la temperatura de dicho motor de combustión interna es baja.

Aparato de control para un motor de combustión interna según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que

dicho primer mecanismo de inyección de combustible es un inyector en cilindro, y

dicho segundo mecanismo de inyección de combustible es un inyector de colector de admisión.


 

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