Dispositivo y método para controlar motores.

Dispositivo de control para un motor (11) que obtiene potencia al quemar una mezcla de aire y combustible en una cámara de combustión (16),

en el que el motor (11) tiene un pedal de aceleración (25) y una válvula de mariposa (23) para ajustar una cantidad de aire de admisión a la cámara de combustión (16), y el motor (11) conmuta un modo de combustión entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada, comprendiendo el dispositivo de control: unos medios de control (92), que realizan un procedimiento de control que depende de una carga que actúa sobre el motor (11), en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de control (92) controlan la válvula de mariposa (23) en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) y realizan el procedimiento de control dependiendo de la carga del motor (11) al utilizar una de la presión y la cantidad de aire de admisión como un parámetro, el dispositivo de control estando caracterizado por: unos medios de computación (92), en el que, en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, los medios de computación (92) calculan, como un parámetro virtual (PMv, TAv), una de la presión y la cantidad de aire de admisión obtenidos en la suposición de que la combustión de carga homogénea se ejecute con esa cantidad de manipulación, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, los medios de control (92) realizan el procedimiento de control dependiendo de la carga del motor (11) al utilizar el parámetro virtual (PMv, TAv) .

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2000/000067.

Solicitante: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

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

Inventor/es: MIZUNO, HIROYUKI, FUWA, NAOHIDE, TAKAGI,Noboru.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F02B75/12 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION.F02B MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DE PISTONES; MOTORES DE COMBUSTION EN GENERAL (plantas de turbinas de gas F02C; plantas de motores de desplazamiento positivo de gas caliente o de productos de combustión F02G). › F02B 75/00 Otros motores, p. ej. motores de un solo cilindro. › Otros medios de funcionamiento.
  • F02D13/02 F02 […] › 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.
  • F02D41/02 F02D […] › 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.
  • F02D41/04 F02D 41/00 […] › introduciendo correcciones para condiciones particulares de funcionamiento (F02D 41/14 tiene prioridad).
  • F02D41/12 F02D 41/00 […] › para la deceleración.
  • F02D41/14 F02D 41/00 […] › introduciendo las correcciones en bucle cerrado.
  • F02D41/30 F02D 41/00 […] › Control de la inyección de combustible.
  • F02D45/00 F02D […] › Control eléctrico no previsto en los grupos F02D 41/00 - F02D 43/00 (control eléctrico de aparatos de tratamiento de gas de escape F01N 9/00; control eléctrico de una de las funciones: encendido, lubrificación, refrigeración, arranque, calentamiento del aire de admisión, ver las subclases correspondientes a estas funciones).

PDF original: ES-2381564_T3.pdf

 

Dispositivo y método para controlar motores.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo y método para controlar motores

Campo técnico

La presente invención se refiere a un motor del tipo que conmuta el modo de combustión, y, más particularmente, a un dispositivo de control y un método de control que controlan un motor de acuerdo con una carga que actúa sobre el motor.

Antecedentes de la técnica En un motor convencional de un vehículo, el aire aspirado dentro de una cámara de combustión a través de un paso de admisión y el combustible a inyectar desde una válvula de inyección de combustible, se mezclan para formar una mezcla aire-combustible. El motor obtiene potencia de impulso al quemar la mezcla de aire-combustible en las cámaras de combustión. Una mariposa para regular la cantidad de aire que se dirige a las cámaras de combustión, está dispuesta en el paso de admisión. Puesto que la cantidad de aire que se dirige a las cámaras de combustión se regula al ajustar el grado de abertura de la mariposa, la cantidad de la mezcla aire-combustible que se va a llenar en las cámaras de combustión, cambia ajustando de este modo la potencia del motor.

Recientemente, unos motores del tipo que conmutan el modo de combustión de acuerdo con el estado de funcionamiento del motor han sido probados y se han puesto en práctica para mejorar el rendimiento de combustible y producir suficiente potencia del motor al mismo tiempo. Dicho motor se divulga en, por ejemplo, la publicación de patente japonesa sin examinar (KOKAI) No. Hei 5-288098.

El motor divulgado en la publicación tiene una válvula de inyección de combustible que inyecta combustible directamente dentro de las cámaras. En un modo de alta velocidad del motor o un modo de carga alta, tiene lugar la combustión con el combustible uniformemente mezclado con aire para producir suficiente potencia del motor. Dicho modo de combustión se denomina combustión de carga homogénea. Para realizar la combustión de carga homogénea, el combustible se inyecta dentro de una cámara de combustión en el tiempo de admisión. El combustible inyectado se mezcla uniformemente con aire en la cámara de combustión y la mezcla homogénea de aire y combustible se enciende mediante una bujía.

En un modo de baja velocidad del motor o un modo de carga baja, se ejecuta una combustión de carga estratificada a fin de mejorar el rendimiento del combustible. En el modo de combustión de carga estratificada, la concentración de combustible alrededor de la bujía aumenta para mejorar el encendido, y se lleva a cabo la combustión mientras que la relación media aire- combustible de la mezcla en la cámara de combustión es mayor que la relación estequiométrica aire- combustible. Para ejecutar la combustión de carga estratificada, el combustible se inyecta dentro de la cámara de combustión en el tiempo de compresión del motor. El combustible inyectado golpea un rebaje provisto en la parte superior del pistón y se recoge alrededor de la bujía. La mezcla del combustible recogido y el aire en la cámara de combustión se enciende mediante la bujía.

En la combustión de carga estratificada, el grado de abertura de la mariposa es mayor que en el modo de combustión de carga homogénea. Como resultado, las pérdidas por bombeo se reducen.

Puesto que el modo de combustión para un motor se conmuta entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada de acuerdo con el estado de funcionamiento del motor en la manera descrita anteriormente, el rendimiento del combustible puede mejorarse y se produce suficiente potencia del motor.

Normalmente, los motores se controlan de acuerdo con la carga. Un ejemplo de control de acuerdo con la carga del motor es el control de la cantidad de inyección de combustible. Para el motor en el cual el modo de combustión se conmuta, un parámetro que representa la cantidad de aire de admisión, por ejemplo, la cantidad del propio aire de admisión o la presión de admisión, se utiliza como un valor que representa la carga del motor en un modo de combustión de carga homogénea. De acuerdo con el valor de ese parámetro, la cantidad de inyección de combustible está controlada.

En la combustión de carga estratificada, el ángulo de la mariposa es mayor que en el modo de combustión de carga homogénea. Si un parámetro que representa la cantidad de aire de admisión se utiliza para controlar la cantidad de inyección de combustible en el modo de combustión de carga estratificada, la cantidad de inyección de combustible es inadecuada para la carga del motor. En consecuencia, en un modo de combustión de carga estratificada, la cantidad de la manipulación de la aceleración se utiliza para representar la carga del motor y la cantidad de inyección de combustible está controlada de acuerdo con la posición del pedal de aceleración.

Como resulta evidente a partir de lo anterior, el control de la cantidad de inyección de combustible de acuerdo con la carga del motor se realiza adecuadamente mediante la conmutación del valor que se utiliza para representar la carga del motor, de acuerdo con el modo de combustión del motor.

Que el valor a utilizar para representar la carga del motor difiera de acuerdo con el modo de combustión del motor, significa que los controles realizados de acuerdo con la carga del motor en la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada son independientes.

El control que se lleva a cabo de acuerdo con la carga del motor afecta de forma general al par motor del motor. Sin embargo, si los controles que tienen lugar de acuerdo con la carga del motor en la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada son independientes, es difícil hacer coincidir las características del par motor entre los modos de combustión. En particular, el control de la cantidad de inyección tiene una influencia significativa sobre las características del par motor incluyendo la característica de respuesta en el estado de transición de las características del par motor. Es por tanto difícil hacer coincidir las características del par motor entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada.

El documento EP 0 882 879 divulga un motor con un control del par motor. De acuerdo con este documento, un controlador determina una relación objetivo equivalente para un estado de funcionamiento detectado del motor, controla un cambio entre una combustión de carga estratificada y una combustión de carga homogénea, retrasa la relación objetivo equivalente, determina una orden de control del aire de admisión y una orden del combustible en respuesta a la relación objetivo equivalente retrasada. La relación objetivo equivalente se obtiene al calcular una relación (estequiometría) / (relación objetivo aire combustible) .

El documento EP 0 849 458 divulga un aparato de control para un motor que evita que el par motor se sobresalte cuando la cantidad de inyección de combustible actual cambia repentinamente, debido a un cambio del modo de combustión. De acuerdo con este documento, se obtiene una cantidad de inyección de combustible básica Qf0 a partir de una velocidad del motor NE y un grado de depresión del pedal de aceleración ACCP. Si se lleva a cabo una combustión de carga homogénea estequiométrica, se obtiene una cantidad de inyección de combustible actual Qf a partir de la velocidad del motor NE y la presión de admisión PM. Si se lleva a cabo la combustión de carga estratificada, se obtiene una cantidad de inyección de combustible actual Qf al corregir la cantidad de inyección de combustible básica Qf0, que se obtiene en la etapa 201, con unos coeficientes de corrección KLMT y KQf.

Es el objeto de la invención proporcionar un dispositivo de control para un motor capaz de hacer coincidir fácilmente las características del par motor de salida entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada, así como un método de control correspondiente.

El objeto de la invención se logra mediante un dispositivo de control para un motor de acuerdo con la reivindicación 1 y mediante un método de acuerdo con la reivindicación 15, respectivamente. Se llevan a cabo realizaciones ventajosas de acuerdo con las reivindicaciones dependientes.

La presente invención proporciona un dispositivo de control para un motor que obtiene potencia al quemar una mezcla de aire y combustible en una cámara de combustión. El motor tiene un pedal de aceleración y una válvula de mariposa para ajustar una cantidad de aire de admisión a la cámara... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de control para un motor (11) que obtiene potencia al quemar una mezcla de aire y combustible en una cámara de combustión (16) , en el que el motor (11) tiene un pedal de aceleración (25) y una válvula de mariposa (23) para ajustar una cantidad de aire de admisión a la cámara de combustión (16) , y el motor (11) conmuta un modo de combustión entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada, comprendiendo el dispositivo de control: unos medios de control (92) , que realizan un procedimiento de control que depende de una carga que actúa sobre el motor (11) , en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de control (92) controlan la válvula de mariposa (23) en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) y realizan el procedimiento de control dependiendo de la carga del motor (11) al utilizar una de la presión y la cantidad de aire de admisión como un parámetro, el dispositivo de control estando caracterizado por: unos medios de computación (92) , en el que, en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, los medios de computación (92) calculan, como un parámetro virtual (PMv, TAv) , una de la presión y la cantidad de aire de admisión obtenidos en la suposición de que la combustión de carga homogénea se ejecute con esa cantidad de manipulación, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, los medios de control (92) realizan el procedimiento de control dependiendo de la carga del motor (11) al utilizar el parámetro virtual (PMv, TAv) .

2. El dispositivo de control según la reivindicación 1, en el que, en base a la cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, los medios de computación (92) calculan, como un ángulo virtual de la mariposa, un grado de abertura de la válvula de mariposa (23) obtenido con la suposición de que se ejecuta la combustión de carga homogénea con esa cantidad de manipulación, y los medios de computación (92) calculan además el parámetro virtual (PMv, TAv) en base al ángulo virtual de la mariposa.

3. El dispositivo de control según la reivindicación 2, en el que los medios de computación (92) calculan el ángulo virtual de la mariposa considerando un retraso en la respuesta del ángulo de la mariposa respecto a la manipulación del pedal de aceleración (25) cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea.

4. El dispositivo de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de control (92) calculan un valor de control que se establece de acuerdo con una carga del motor (11) en base al parámetro, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, los medios de control (92) calculan el valor de control en base al parámetro virtual (PMv, TAv) , y en el que los medios de control (92) controlan el motor (11) en base al valor de control calculado.

5. El dispositivo de control según la reivindicación 4, en el que el valor de control es una cantidad de inyección de combustible.

6. El dispositivo de control según la reivindicación 5, en el que los medios de control (92) calculan la cantidad de inyección de combustible considerando la diferencia entre un rendimiento de combustión de la combustión de carga estratificada y un rendimiento de combustión de la combustión de carga homogénea.

7. El dispositivo de control según la reivindicación 6, en el que los medios de control (92) corrigen la cantidad calculada de inyección de combustible en base a la presión atmosférica.

8. El dispositivo de control según la reivindicación 4, en el que el parámetro se adquiere en base a un valor realmente medido, la diferencia entre el parámetro y el parámetro virtual (PMv, TAv) corresponde a la diferencia entre un par motor (11) de combustión de carga homogénea y un par motor (11) de combustión de carga estratificada, y los medios de control (92) tienen además unos medios de corrección para corregir el valor de control para eliminar la diferencia entre los respectivos pares motor (11) de los modos de combustión.

9. El dispositivo de control según la reivindicación 8, en el que los medios de corrección corrigen el valor de control en base a la diferencia entre el parámetro y el parámetro virtual (PMv, TAv) cuando el modo de combustión se conmuta entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada.

10. El dispositivo de control según la reivindicación 8, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de corrección calculan, además del parámetro, el parámetro virtual (PMv, TAv) en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) , y en el que los medios de corrección corrigen el valor de control en base a la diferencia entre el parámetro virtual (PMv, TAv) y el parámetro.

11. El dispositivo de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de control (92) determinan si o no el parámetro es mayor que un valor

umbral predeterminado, en el que, cuando la combustión de carga estratificada se ejecuta, los medios de control (92) determinan si o no el parámetro virtual (PMv, TAv) es mayor que un valor umbral predeterminado, y en el que los medios de control (92) controlan el motor (11) en base a los resultados de esas determinaciones.

12. El dispositivo de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un accesorio a accionarse por el motor (11) se acopla al motor (11) , en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de control (92) determinan si o no el parámetro es mayor que un valor umbral predeterminado, en el que, cuando la combustión de carga estratificada se ejecuta, los medios de control (92) determinan si o no el parámetro virtual (PMv, TAv) es mayor que un valor umbral predeterminado, y en el que los medios de control (92) controlan el accesorio en base a los resultados de esas determinaciones.

13. El dispositivo de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, los medios de control (92) determinan si o no un cambio en el parámetro es mayor que un valor umbral predeterminado, en el que, cuando la combustión de carga estratificada se ejecuta, los medios de control (92) determinan si o no un cambio en el parámetro virtual (PMv, TAv) es mayor que un valor umbral predeterminado, y en el que los medios de control (92) controlan el motor (11) en base a los resultados de esas determinaciones.

14. El dispositivo de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, el motor (11) tiene una válvula de admisión y un mecanismo variable para cambiar un característica de válvula de la válvula de admisión, en el que los medios de computación (92) calculan, como una característica virtual de válvula, la característica de válvula suponiendo que se ejecuta la combustión de carga homogénea con la cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, y en el que los medios de computación (92) calculan el parámetro virtual (PMv, TAv) considerando la característica virtual de válvula.

15. Método de control para un motor (11) que obtiene potencia al quemar una mezcla de aire y combustible en una cámara de combustión (16) , en el que el motor (11) tiene un pedal de aceleración (25) y una válvula de mariposa

(23) para ajustar una cantidad de aire de admisión a la cámara de combustión (16) , y el motor (11) conmuta un modo de combustión entre la combustión de carga homogénea y la combustión de carga estratificada, comprendiendo el método de control: controlar la válvula de la mariposa (23) en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) , cuando la combustión de carga homogénea se ejecuta; y realizar un procedimiento de control que depende de una carga que actúa sobre el motor (11) al utilizar una de la presión y la cantidad de aire de admisión como un parámetro, cuando la combustión de carga homogénea se ejecuta, el método de control estando caracterizado por: calcular, en base a una cantidad de manipulación del pedal de aceleración (25) cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada, como un parámetro virtual (PMv, TAv) , una de la presión y la cantidad de aire de admisión obtenidas en la suposición de que la combustión de carga homogénea se ejecute con esa cantidad de manipulación; y realizar el procedimiento de control dependiendo de la carga del motor (11) al utilizar el parámetro virtual (PMv, TAv) cuando se ejecuta la combustión de carga estratificada.


 

Patentes similares o relacionadas:

Dispositivo para operar un motor, del 13 de Mayo de 2020, de CleanTech Swiss AG: Dispositivo para determinar un tiempo de inyección y/o una cantidad de un combustible de gas líquido por suministrar, como GLP, gas natural, gas natural licuado, biogás […]

Procedimiento de funcionamiento de un motor con una subcámara piloto en condiciones de carga parcial, del 15 de Abril de 2020, de PRATT & WHITNEY CANADA CORP.: Un procedimiento para el funcionamiento de un motor rotativo de combustión interna que tiene subcámaras piloto que se comunican con las cámaras […]

Controlador de vehículo ahorrador de combustible y ahorrador de energía, del 1 de Abril de 2020, de Wang Lai International Co., Ltd: Controlador de vehículo ahorrador de combustible y ahorrador de energía que comprende: una caja de control de sobrealimentación de potencia conectada eléctricamente […]

Sistema para el control de la temperatura de la subcámara piloto, del 28 de Mayo de 2019, de PRATT & WHITNEY CANADA CORP.: Un sistema para controlar una temperatura en una subcámara piloto para la inyección piloto de combustible en un motor de combustión interna, […]

Procedimiento de regulación de un grupo electrógeno, del 7 de Marzo de 2019, de MOTEURS LEROY-SOMER: Procedimiento de regulación de la inyección de combustible en un motor térmico de un grupo electrógeno que comprende un alternador accionado […]

Unidad de motor, del 27 de Febrero de 2019, de YAMAHA HATSUDOKI KABUSHIKI KAISHA: Unidad de motor que comprende: un cuerpo principal de motor que forma al menos una cámara de combustión; un elemento de paso de admisión que conecta un orificio de […]

Método para gestionar catalizador de NOx, del 23 de Enero de 2019, de TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA: Un método para gestionar un catalizador de almacenamiento de NOx dispuesto en un pasaje de escape de un motor diésel para reducir los NOx en los gases de escape, […]

Procedimiento de adaptación de las regulaciones de un motor sobre el consumo de agente reductor de óxidos de nitrógeno, del 31 de Agosto de 2016, de PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA: Procedimiento de adaptación de las regulaciones de un motor sobre el consumo de agente reductor de óxidos de nitrógeno a bordo de un vehículo, comprendiendo […]

Utilizamos cookies para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relevante. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede obtener más información aquí. .