BR102018007229A2 - dispositivo de controle para motor de combustão interna - Google Patents

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Shigeki Miyashita
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

em um dispositivo de controle (30) para um motor (2), o motor (2) inclui câmaras de combustão (6; 6l, 6r), portas (8; 8l, 8r, 10; 10l, 10r) conectadas às câmaras de combustão (6; 6l, 6r), e válvulas (12; 12l, 12r, 14; 14l, 14r) que abrem e fecham áreas entre as câmaras de combustão (6; 6l, 6r) e as portas (8; 8l, 8r, 10; 10l, 10r). o dispositivo de controle (30) inclui uma unidade de controle eletrônica que é configurada para executar uma operação anticongelamento de realização de controle para fechar completamente as válvulas (12; 12l, 12r, 14; 14l, 14r) ou fazer com que as válvulas (12; 12l, 12r, 14; 14l, 14r) estejam em um estado de serem abertas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, em um caso em que as temperaturas em torno das válvulas (12; 12l, 12r, 14; 14l, 14r) são diminuídas para uma faixa de temperatura predeterminada após o motor (2) ser parado, ou em um caso em que uma temperatura do ar externo quando o motor (2) é parado é igual ou menor que uma temperatura predeterminada. a faixa de temperatura predeterminada é uma faixa de temperatura em que um valor de limite superior é menor que 10¿c, e a temperatura predeterminada é menor que 5¿c.

Description

“DISPOSITIVO DE CONTROLE PARA MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA” ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Campo da Invenção [001] A invenção refere-se a um dispositivo de controle para um motor de combustão interna e especificamente, a um dispositivo de controle adequado para uso em um motor de combustão interna em que a água condensada é gerada em uma porta ou flui para o interior da porta.
Descrição da Técnica Relacionada [002] No Pedido de Patente Não Examinada ns JP 2008-088835 (JP 2008088835 A), um problema de que a umidificação condensada em torno de um estrangulador congela após um motor de combustão interna ser parado, de modo que o estrangulador seja fixo, e uma solução para o problema é descrita. No entanto, o congelamento que é caudado pela água condensada não é um problema limitado ao estrangulador. Há um caso em que a água condensada também alcança uma válvula que abre e fecha uma área entre uma câmara de combustão e uma porta conectada à câmara de combustão, ou seja, uma válvula de admissão ou uma válvula de exaustão. Quando a válvula de admissão ou a válvula de exaustão é aberta com um meio grau de abertura, a água condensada é acumulada entre uma face de válvula e uma sede de válvula pela ação da tensão de superfície da água condensada. Em um caso em que a água condensada congela, a válvula não é completamente fechada no momento do próximo arranque do motor de combustão interna, e, então, há uma possibilidade de que a falha na ignição possa ocorrer devido ao ar fresco insuficiente ou gás residual excessivo devido à falha de exaustão.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[003] A invenção fornece um dispositivo de controle para um motor de combustão interna, que permite que a água condensada em uma porta seja restringida tanto quanto possível do congelamento em um vão entre uma face de válvula e uma sede de válvula de uma válvula que abre e fecha uma área entre uma câmara de combustão e a porta conectada à câmara de combustão, após o motor de combustão interna ser parado.
[004] Um aspecto da invenção refere-se a um dispositivo de controle para um motor de combustão interna. O motor de combustão interna inclui câmaras de combustão, portas conectadas às câmaras de combustão, e válvulas configuradas para abrir e fechar áreas entre as câmaras de combustão e as portas. O dispositivo de controle inclui uma unidade de controle eletrônica configurada para executar uma operação anticongelamento de realização de controle para fechar completamente as válvulas ou fazer com que as válvulas estejam em um estado de serem abertas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, em um caso em que as temperaturas em torno das válvulas são diminuídas até uma faixa de temperatura predeterminada após o motor de combustão interna ser parado, ou em um caso em que uma temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é igual ou menor que uma temperatura predeterminada. A faixa de temperatura predeterminada é uma faixa de temperatura em que um valor de limite superior é menor que 10°C, e a temperatura predeterminada é menor que 5°C.
[005] Em um caso em que a válvula é completamente fechada, um vão não é formado entre uma face de válvula e uma sede de válvula, e, portanto, a água condensada não acumula no vão. Além disso, em um caso em que a válvula é aberta com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, a tensão de superfície que atua na água condensada é enfraquecida, e, então, a água condensada escorre para o interior do cilindro entre a face de válvula e a sede de válvula. De acordo com o aspecto da invenção, a operação de válvula descrita acima é realizada antes de a temperatura em torno da válvula tornar-se igual ou menor que 0°C, através disso, a água condensada pode ser restringida tanto quanto possível do congelamento no vão entre a face de válvula e a sede de válvula.
[006] Quando a temperatura em torno da válvula se torna menor que 10°C após o motor de combustão interna ser parado, devido à diminuição subsequente da temperatura, há uma possibilidade de que a temperatura em torno da válvula possa se tornar igual ou menor que a temperatura de congelamento da água condensada. Mesmo em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é menor que 5°C devido à diminuição subsequente da temperatura do ar externo, há uma possibilidade de que a temperatura em torno da válvula possa se tornar igual ou menor que a temperatura de congelamento da água condensada. Isto é, cada um dentre o fato de que a temperatura em torno da válvula foi diminuída para a faixa de temperatura predeterminada após o motor de combustão interna ser parado e o fato de que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada é uma condição para determinar a possibilidade de ter a temperatura em torno da válvula igual ou menor que a temperatura de congelamento da água condensada no futuro.
[007] Em um caso em que a execução da operação anticongelamento é determinada com base na temperatura em torno da válvula após o motor de combustão interna ser parado, no aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas, como a operação anticongelamento, em um caso em que as válvulas são abertas antes das temperaturas em torno das válvulas serem diminuídas para a faixa de temperatura predeterminada. De acordo com o aspecto da invenção, mesmo em um caso em que as gotículas de água aderiram à sede de válvula ou à face de válvula, as gotículas de água podem ser ensanduichadas e esmagadas entre a face de válvula e a sede de válvula. Por outro lado, no aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para abrir as válvulas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, como a operação anticongelamento, em um caso em que as válvulas são completamente fechadas antes de as temperaturas em torno das válvulas serem diminuídas para a faixa de temperatura predeterminada. De acordo com o aspecto da invenção, é possível gotejar a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta para o interior do cilindro do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, que é formado quando a válvula é aberta.
[008] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para abrir as válvulas pelo menos uma vez e, então, fechar completamente as válvulas, como a operação anticongelamento, em um caso em que as válvulas são completamente fechadas antes de as temperaturas em torno das válvulas serem diminuídas para a faixa de temperatura predeterminada. De acordo com o aspecto da invenção, pela abertura temporária da válvula que está no estado completamente fechado, é possível gotejar a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta para o interior do cilindro do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, que é formado quando a válvula é aberta, e pelo fechamento completo da válvula aberta novamente, é possível esmagar as gotículas de água aderidas à sede de válvula e à face de válvula.
[009] Em um caso em que a execução da operação anticongelamento é determinada com base na temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado, no aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para executar a operação anticongelamento em uma temporização quando o motor de combustão interna é parado, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada. De acordo com o aspecto da invenção, quando a mesma está no momento em que o motor de combustão interna é parado, é possível relacionar a operação anticongelamento com o controle de posição de parada do motor de combustão interna. Isto é, é possível controlar um ângulo de manivela de parada do motor de combustão interna de modo que a válvula seja completamente fechada ou esteja em um estado de ser aberta com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais.
[010] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas, como a operação anticongelamento, após um tempo predeterminado ter decorrido da parada do motor de combustão interna, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada e as válvulas são abertas quando o motor de combustão interna é parado. Isso se deve ao fato de que a água condensada gerada devido a uma diminuição na temperatura na porta ou na água condensada que flui para a porta por queda livre também está presente consideravelmente após o motor de combustão interna ser parado. De acordo com o aspecto da invenção, mesmo em um caso em que as gotículas de água aderiram à sede de válvula ou à face de válvula, as gotículas de água podem ser ensanduichadas e esmagadas entre a face de válvula e a sede de válvula. Por outro lado, no aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para abrir as válvulas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, como a operação anticongelamento, após um tempo predeterminado ter decorrido da parada do motor de combustão interna, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada e as válvulas são completamente fechadas quando o motor de combustão interna é parado. De acordo com o aspecto da invenção, a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta pode ser gotejada para o interior do cilindro do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, que é formado quando a válvula é aberta.
[011] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para abrir as válvulas pelo menos uma vez e, então, fechar completamente as válvulas, como a operação anticongelamento, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada e as válvulas são completamente fechadas quando o motor de combustão interna é parado. De acordo com o aspecto da invenção, pela abertura temporária da válvula no estado completamente fechado, é possível gotejar a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta para o interior do cilindro do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, que é formado quando a válvula é aberta. Além disso, pelo fechamento completo da válvula aberta novamente, é possível esmagar as gotículas de água aderidas à sede de válvula ou à face de válvula.
[012] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para estimar a quantidade de água condensada que está presente nas portas quando o motor de combustão interna é parado ou após o motor de combustão interna ser parado. A unidade de controle eletrônica pode ser configurada para alterar o controle das válvulas de acordo com a quantidade da água condensada, como a operação anticongelamento. Por exemplo, a quantidade de levantamento da válvula pode ser definida como maior visto que a quantidade estimada da água condensada é maior. De acordo com o aspecto da invenção, é possível gotejar mais confiavelmente a água condensada do vão entre a face de válvula e a sede de válvula.
[013] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para executar a operação anticongelamento em um caso em que a quantidade da água condensada é maior que uma quantidade limite superior predeterminada. Um problema de que a água condensada congela no vão entre a face de válvula e a sede de válvula não ocorre em um caso em que a quantidade da água condensada é igual ou menor que a quantidade limite superior predeterminada. De acordo com o aspecto da invenção, em um caso em que a quantidade da água condensada é igual ou menor que a quantidade limite superior, a operação anticongelamento não é executada, através disso o consumo de energia pode ser suprimido o máximo possível.
[014] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas ou fazer com que as válvulas estejam em um estado de serem abertas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, como a operação anticongelamento, em um caso em que a quantidade da água condensada é maior que a quantidade limite superior e igual ou menor que uma primeira quantidade de referência que é maior que a quantidade limite superior. A unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para abrir as válvulas pelo menos uma vez e, então, fechar completamente as válvulas, como a operação anticongelamento, em um caso em que a quantidade da água condensada é maior que a primeira quantidade de referência. Uma operação de válvula eficiente difere de acordo com a quantidade de água condensada, e, portanto, de acordo com o aspecto da invenção, pela alteração da operação da válvula de acordo com a quantidade da água condensada conforme descrito acima, é possível suprimir o consumo de energia para a operação anticongelamento o máximo possível.
[015] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas, como a operação anticongelamento, em um caso em que a quantidade da água condensada é igual ou menor que a primeira quantidade de referência e é maior que uma segunda quantidade de referência menor que a primeira quantidade de referência. Em um caso em que a quantidade da água condensada aumenta até certo ponto, a probabilidade da água condensada de aderir à sede de válvula ou à face de válvula quando a válvula é aberta é adicionalmente aumentada. De acordo com o aspecto da invenção, pela definição da segunda quantidade de referência entre a quantidade limite superior e a primeira quantidade de referência e pelo fechamento completo da válvula quando a quantidade da água condensada se torna maior que a segunda quantidade de referência, a água condensada pode ser restringida tanto quanto possível do congelamento no vão entre a face de válvula e a sede de válvula.
[016] No aspecto da invenção, o motor de combustão interna pode ter uma pluralidade de válvulas que têm diferentes ângulos de montagem em relação a um plano horizontal. A unidade de controle eletrônica pode ser configurada para tornar o controle das válvulas diferente de acordo com os ângulos de montagem, como a operação anticongelamento. Isso se deve ao fato de que a facilidade com a qual a água condensada escorre quando a válvula é aberta difere de acordo com o ângulo de montagem da válvula. Quando a quantidade de levantamento da válvula é igual, a água condensada escorre mais facilmente visto que o ângulo de montagem da válvula está próximo de ser horizontal, e torna-se difícil para a água condensada escorrer visto que o ângulo de montagem da válvula está mais próximo de ser vertical. Portanto, por exemplo, a quantidade de levantamento da válvula pode ser definida como maior visto que o ângulo de montagem da válvula está próxima de ser vertical. De acordo com o aspecto da invenção, é possível gotejar mais confiavelmente a água condensada do vão entre a face de válvula e a sede de válvula. Além disso, a operação da válvula na operação anticongelamento pode ser feita diferente de acordo com a quantidade da água condensada e o ângulo de montagem.
[017] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas, com base em uma temperatura do ar externo. A unidade de controle eletrônica pode ser configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas, com base em uma temperatura de motor quando o motor de combustão interna é parado, uma temperatura do ar externo, e um tempo decorrido após o motor de combustão interna ser parado. A unidade de controle eletrônica pode ser configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas, com base em uma saída de um sensor de temperatura fornecido dentro do motor de combustão interna.
[018] No aspecto da invenção, a unidade de controle eletrônica pode ser configurada para determinar uma possibilidade de congelamento após o motor de combustão interna ser parado, com base nas informações obtidas pela comunicação com o exterior, e pode ser configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas após o motor de combustão interna ser parado, apenas em um caso em que a unidade de controle eletrônica determina que há uma possibilidade de congelamento. De acordo com o aspecto da invenção, em um caso em que não há possibilidade de congelamento, a estimativa do temperatura em torno da válvula não é realizada, através disso, o consumo de energia pode ser suprimido o máximo possível.
[019] Conforme descrito acima, com o dispositivo de controle para um motor de combustão interna de acordo com o aspecto da invenção, a água condensada na porta pode ser restringida tanto quanto possível do congelamento no vão entre a face de válvula e a sede de válvula da válvula que abre e fecha uma área entre a câmara de combustão e a porta conectada à câmara de combustão, após o motor de combustão interna ser parado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[020] Os recursos, vantagens, e significância industrial e técnica de modalidades exemplificativas da invenção serão descritos abaixo em referência aos desenhos anexos, em que os numerais de referência similares denotam elementos similares, e em que: [021] A Figura 1 é um diagrama que mostra uma configuração de um motor de combustão interna de uma modalidade da invenção;
[022] A Figura 2 é um diagrama para descrever o comportamento da água em um sistema de admissão imediatamente após o motor de combustão interna ser parado;
[023] A Figura 3 é um gráfico que mostra uma relação entre um ângulo de montagem de uma válvula, a quantidade de água condensada acumulada em um cabeçote de válvula, e a quantidade de levantamento da válvula necessária para a água condensada escorrer;
[024] A Figura 4 é um diagrama que mostra um exemplo de uma operação anticongelamento;
[025] A Figura 5 é um gráfico que mostra um tempo de execução da operação anticongelamento;
[026] A Figura 6 é um gráfico que mostra uma mudança de temperatura de motor de acordo com o tempo decorrido após a parada do motor de combustão interna em relação às respectivas combinações de um caso em que uma temperatura de motor quando o motor de combustão interna é parado é alta e um caso em que a temperatura de motor quando o motor de combustão interna é parado é baixa, e de um caso em que uma temperatura do ar externo é alta e um caso em que a temperatura do ar externo é baixa;
[027] A Figura 7 é um gráfico que mostra uma relação entre uma temperatura de água de resfriamento e uma temperatura circundante de válvula;
[028] A Figura 8 é um gráfico que mostra uma imagem de um mapa para estimar a temperatura circundante de válvula de uma temperatura de ar de admissão e uma temperatura de água de resfriamento;
[029] A Figura 9 é um fluxograma que mostra um fluxo de controle de controle anticongelamento;
[030] A Figura 10 é um diagrama que mostra o Exemplo de Modificação 1 da operação anticongelamento;
[031] A Figura 11 é um diagrama que mostra o Exemplo de Modificação 2 da operação anticongelamento;
[032] A Figura 12 é um fluxograma que mostra um fluxo de controle de controle anticongelamento de acordo com um primeiro exemplo de modificação; e [033] A Figura 13 é um fluxograma que mostra um fluxo de controle de controle anticongelamento de acordo com um segundo exemplo de modificação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[034] Doravante no presente documento, uma modalidade da invenção será descrita em referência aos desenhos. No entanto, a modalidade descrita abaixo consiste em exemplificar um dispositivo ou um método para empregar a ideia técnica da invenção, e a menos que especificado o contrário, não há intenção de limitar as estruturas ou disposição de partes constituintes, uma ordem de processamento, ou similar ao seguinte. A invenção não é limitada à modalidade descrita abaixo, e várias modificações podem ser feitas dentro de um escopo que não se afasta do ideia geral da invenção.
Configuração do Motor de Combustão Interna Pressuposto [035] A Figura 1 é um diagrama que mostra a configuração de um motor de combustão interna de uma modalidade da invenção. Um motor de combustão interna 2 dessa modalidade é um motor de seis cilindros do tipo V (doravante no presente documento simplesmente denominado um motor). Não há limitação em um sistema de combustão do motor 2, e o motor 2 pode ser configurado como um motor do tipo ignição por centelha ou como um motor a diesel, por exemplo. Nessa modalidade, um veículo no qual o motor 2 é montado é um veículo de acionamento frontal e motor frontal (FF). O motor 2 é montado de modo transversal e deve ser inclinado para frente em uma porção frontal do veículo. Um banco que está localizado no lado frontal do veículo, dentre os dois bancos 4L, 4R do motor 2, é um banco direito 4R, e um banco que está localizado no lado traseiro do veículo é um banco esquerdo 4L. Nessa modalidade, o ângulo de banco entre o banco direito 4R e o banco esquerdo 4L é 60 graus [036] As portas de admissão 8L, 8R e portas de exaustão 10L, 10R que se comunicam com as câmaras de combustão 6L, 6R dos respectivos cilindros são fornecidas para cada cilindro nos cabeçotes de cilindro dos respectivos bancos 4L, 4R. Nos respectivos bancos 4L, 4R, as portas de admissão 8L, 8R são fornecidas no interior do motor 2, e as portas de exaustão 10L, 10R são fornecidas no exterior do motor 2. Uma área entre cada uma das câmaras de combustão 6L, 6R e cada uma das portas de admissão 8L, 8R, e uma área entre cada uma das câmaras de combustão 6L, 6R e cada uma das portas de exaustão 10L, 10R são abertas e fechadas pelas válvulas 12L, 12R, 14L, 14R, respectivamente. Os mecanismos de acionamento de válvula 16L, 16R para acionar as válvulas de admissão 12L, 12R que são válvulas no lado de admissão, e mecanismos de acionamento de válvula 18L, 18R para acionar as válvulas de exaustão 14L, 14R que são válvulas no lado de exaustão são mecanismos de acionamento de válvula variáveis do tipo mecânico aos quais uma força de acionamento é distribuída a partir de um virabrequim do motor 2. Na descrição a seguir, em relação às partes ou porções que são fornecidas em cada um dentre o banco direito 4R e o banco esquerdo 4L, em um caso em que não é necessário distinguir particularmente o direito e o esquerdo, a letra L ou R do número de referência é omitida.
[037] Nessa modalidade, o veículo no qual o motor 2 é montado é um veículo híbrido que utiliza um motor 20 juntamente com o motor 2, como uma unidade de potência. Nesse veículo híbrido, o motor 2 pode ser girado pelo motor 20 pela comutação de uma trajetória de transmissão de força de acionamento entre o motor 2, o motor 20 e um mecanismos de transmissão de força de acionamento (não mostrado). A rotação forçada do motor 2 pelo motor 20 é usada não apenas em um caso de arranque do motor 2, mas também ao parar o motor 2 em um caso em que uma condição predeterminada é satisfeita. Isso será descrito posteriormente.
[038] O controle do motor 2 é realizado por um dispositivo de controle 30. O dispositivo de controle 30 é configurado de uma unidade de controle eletrônica (ECU) que tem pelo menos um processador e pelo menos uma memória. Vários tipos de dados que incluem vários programas ou mapas para controlar o motor 2 são armazenados na memória. O programa armazenado na memória é carregado e executado pelo processador, através disso, várias funções são realizadas no dispositivo de controle 30. O dispositivo de controle 30 pode ser composto por uma pluralidade de ECUs.
[039] Vários tipos de informações sobre o estado de operação ou condições de operação do motor 2 são inseridos a partir de vários sensores montados no motor 2 ou o veículo para o dispositivo de controle 30. Por exemplo, as informações sobre uma temperatura do ar externo são inseridas a partir de uma temperatura do sensor de ar externo 32 montado em uma porção que não é afetada pelo calor do motor 2 do veículo. As informações sobre uma temperatura de ar de admissão são inseridas a partir de um sensor de temperatura de ar de admissão 34 montado em uma entrada de passagem de admissão ou o tanque de compensação do motor 2. As informações sobre uma temperatura de água de resfriamento do motor 2 são inseridas a partir de um sensor de temperatura de água 36. As informações sobre um ângulo de manivela do motor 2 são inseridas a partir de um ângulo de manivela sensor 38. O dispositivo de controle 30 determina a quantidade de operação de um atuador relacionado à operação do motor 2, com base pelo menos nesses tipos de informações descritas acima. Além dos mecanismos de acionamento de válvula variável 16, 18, um dispositivo de injeção de combustível (não mostrado), um estrangulador, um dispositivo de ignição, ou similar é incluído no atuador. O motor 20 com capacidade para girar forçadamente o motor 2 também é incluído em um dos atuadores.
Problemas causados pela Água Condensada [040] Um dos problemas no motor 2 configurado conforme descrito acima é a água condensada que está presente nas portas 8, 10 após o motor 2 ser parado. No caso da porta de exaustão 10, visto que uma temperatura de superfície de parede da porta de exaustão 10 é menor que a temperatura de ponto de condensação do gás de exaustão por algum tempo após a partida do motor 2, a umidificação contida no gás de exaustão condensa na superfície de parede da porta de exaustão 10 para se tornar água condensada. Devido ao mencionado acima, em um caso em que o motor 2 é parado antes de aquecer ser completo, a água condensada permanece para se aderir à porta de exaustão 10 e fluir para a válvula de exaustão 14.
[041] No caso da porta de admissão 8, a água condensada é gerada pela umidificação contida no gás de EGR ou gás de fuga, ou umidificação contida no ar fresco. Em particular, em um caso em que o motor 2 é um motor superalimentado que é dotado de um trocador de calor intermediário, a água condensada é facilmente gerada no trocador de calor intermediário. A Figura 2 é um diagrama para descrever o comportamento da água em um sistema de admissão imediatamente após o motor 2 dotado de um trocador de calor intermediário 22 ser parado. Conforme mostrado na Figura 2, após o motor 2 ser parado, a umidificação contida no gás no trocador de calor intermediário 22 condensa devido à diminuição da temperatura de superfície de parede do trocador de calor intermediário 22, de modo que a água condensada seja gerada. A água condensada gerada no trocador de calor intermediário 22 escorre para a porta de admissão 8. No entanto, visto que a porta de admissão 8 permanece em uma alta temperatura por algum tempo após o motor 2 ser parado, a água condensada evapora na porta de admissão 8. A umidificação evaporada condensa novamente no trocador de calor intermediário 22 que tem uma baixa temperatura, se tornando, através disso, em água condensada, e a água condensada flui para a porta de admissão 8 novamente. Isso é repetido até que a diferença de temperatura entre o trocador de calor intermediário 22 e a porta de admissão 8 se torne pequena. Desse modo, quando a temperatura da porta de admissão 8 é diminuída, de modo que a evaporação na porta de admissão 8 pare, a água condensada flui para a válvula de admissão 12.
[042] Quando o motor 2 estiver sendo parado, como de costume, as respectivas válvulas 12, 14 também estão sendo paradas. O grau de abertura de cada uma das válvulas 12, 14 quando o motor 2 está sendo parado é determinado de acordo com a posição de parada do virabrequim e difere de acordo com o cilindro. Por exemplo, há também uma válvula completamente fechada, há também uma válvula completamente aberta, e há também uma válvula aberta com um grau de minuto de abertura. Quando a água condensada tiver fluido para as válvulas 12, 14, conforme descrito acima, na válvula completamente fechada, a água condensada acumula no cabeçote de válvula. Na válvula com um grau relativamente grande de abertura, a água condensada escorre para o interior do cilindro do vão entre uma face de válvula e uma sede de válvula. No entanto, dependendo da quantidade de água condensada, há um caso em que a água condensada permanece como gotículas de água no vão entre a face de válvula e a sede de válvula. Na válvula com um grau relativamente pequeno de abertura, a água condensada continua sem escorrer do vão entre a face de válvula e a sede de válvula. A água condensada que permanece em torno de cada uma das válvulas 12, 14 vira gelo por ser congelada quando a temperatura em torno de cada uma das válvulas 12, 14 é diminuída para uma temperatura igual ou menor que a temperatura de congelamento da água condensada (aqui, assume-se que a temperatura de congelamento da água condensada seja 0°C).
[043] O gelo formado pelo congelamento da água condensada em torno das válvulas 12, 14 afeta a capacidade de arranque quando o motor 2 é reiniciado. Por exemplo, em um caso em que a água condensada congelou no vão entre a face de válvula e a sede de válvula, ocorre a falha de fechamento em que as válvulas 12, 14 não são completamente fechadas. Mesmo em um caso em que as válvulas 12, 14 são completamente fechadas, quando há uma grande quantidade de água condensada acumulada no cabeçote de válvula, uma passagem de gás é bloqueada devido à formação de um bloco de gelo no cabeçote de válvula, que resulta em uma diminuição na função de exaustão e admissão. Portanto, a fim de garantir uma boa capacidade de arranque do motor 2 mesmo em um ambiente em que a água condensada congela, pelo menos o congelamento da água condensada no vão entre a face de válvula e a sede de válvula e o congelamento de uma grande quantidade de água condensada no cabeçote de válvula precisam ser restringidos o máximo possível.
Medidas contra o Congelamento da Água Condensada [044] Os inventores deste pedido realizaram um estudo na condição do congelamento da água condensada no vão entre a face de válvula e a sede de válvula. Como resultado do estudo, constatou-se que a possibilidade ou não da água condensada congelar no vão entre a face de válvula e a sede de válvula é determinada pela relação entre a quantidade de água condensada, o grau de abertura da válvula e o ângulo de montagem da válvula em relação ao plano horizontal. Doravante no presente documento, os fatos que foram constatados serão descritos.
[045] Em um caso em que a válvula é completamente fechada, naturalmente, a água condensada não congela no vão entre a face de válvula e a sede de válvula. Um problema surge quando a válvula é aberta. A Figura 3 é um gráfico que mostra a relação entre o ângulo de montagem da válvula, a quantidade da água condensada acumulada no cabeçote de válvula, e a quantidade de levantamento de válvula necessária para a água condensada escorrer, que é estatisticamente obtida a partir dos resultados de experimento. Conforme mostrado na Figura 3, em um caso em que o ângulo de montagem da válvula é constante, constatou-se que em um caso em que a quantidade da água condensada é grande, a quantidade de levantamento da válvula necessária se torna grande. Além disso, em um caso em que a quantidade da água condensada é constante, constatou-se que a quantidade de levantamento necessária da válvula se torna maior à medida que o ângulo de montagem da válvula está próximo de 90 graus Isso se deve ao fato de que a água condensada escorre mais facilmente visto que o ângulo de montagem da válvula está próximo de ser horizontal e se torna mais difícil para a água condensada fluir visto que o ângulo de montagem da válvula está próximo de ser vertical.
[046] A partir dos resultados de experimento, constatou-se que há uma quantidade de levantamento mínima que permite que a água condensada flua. A quantidade de levantamento mínima estatisticamente obtida a partir dos resultados de experimento é 1 mm. Em um caso em que a quantidade de levantamento é menor que 1 mm, a água condensada permanece estável entre a face de válvula e a sede de válvula devido à ação da tensão de superfície, independente da magnitude do ângulo de montagem da válvula. Portanto, em um caso em que uma tentativa para permitir que a água condensada flua pela abertura da válvula é feita, é necessário abrir a válvula com a quantidade de levantamento de pelo menos 1 mm ou mais.
[047] Em um caso em que a quantidade de levantamento da válvula fica grande até certo ponto, a água condensada escorre para o interior do cilindro sem permanecer, e, portanto, constatou-se também que mesmo em um caso em que a quantidade da água condensada aumenta, não é necessário aumentar a quantidade de levantamento mais. A quantidade de levantamento nesse momento também difere de acordo com o ângulo de montagem da válvula. Em um caso em que o ângulo de montagem da válvula é vertical, a quantidade de levantamento é 3,5 mm, e a quantidade de levantamento necessária se torna menor visto que o ângulo de montagem da válvula está próximo de ser horizontal.
[048] No entanto, em um caso em que a quantidade da água condensada aumenta, a quantidade da água condensada que adere à sede de válvula ou à face de válvula no estado de gotículas de água quando a válvula é aberta também aumenta consequentemente. Por essa razão, quando a quantidade da água condensada fica igual ou maior que uma certa quantidade, não é possível impedir que a água condensada permaneça no vão entre a face de válvula e a sede de válvula meramente pela abertura da válvula. Nos experimentos realizados pelos inventores deste pedido, o limite superior da quantidade da água condensada que é eficaz devido à abertura da válvula foi cerca de 0,1 cc por cilindro (em uma relação com as reivindicações, a quantidade de água condensada que é 0,1 cc corresponde a uma segunda quantidade de referência).
[049] Os inventores deste pedido realizaram um estudo da influência da quantidade da água condensada que permanece no cabeçote de válvula na porta em um caso em que a válvula é completamente fechada. Como resultado do estudo, constatou-se que em um caso em que a quantidade da água condensada alcançou uma quantidade igual ou maior que uma certa quantidade, uma diminuição na função de exaustão ou admissão se torna mais notória devido ao bloqueio da passagem de gás devido ao congelamento da água condensada. Nos experimentos realizados pelos inventores deste pedido, a quantidade de água condensada em que o congelamento começa para afetar significativamente a função de exaustão ou admissão foi cerca de 1 cc por cilindro (em uma relação com as reivindicações, a quantidade de água condensada que é 1 cc corresponde a uma primeira quantidade de referência). O resultado de experimento obtido aqui significa que em um caso em que a quantidade de água condensada é maior que cerca de 0,1 cc por cilindro e menor que cerca de 1 cc, o fechamento de modo completo da válvula é a maneira mais eficaz de não ter água condensada para permanecer no vão entre a face de válvula e a sede de válvula.
[050] Os inventores deste pedido examinaram medidas em um caso em que a quantidade de água condensada é excessivamente grande. Nos experimentos realizados pelos inventores deste pedido, uma quantidade excessivamente grande de água condensada significa água condensada em uma quantidade que excede 1 cc por cilindro. Como resultado de vários experimentos, constatou-se que em um caso em que a quantidade de água condensada é grande, é mais eficaz abrir temporariamente a válvula e, então, fechar completamente a válvula novamente, em vez de manter a válvula em um estado completamente fechado. Devido à abertura temporária da válvula, a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta escorre para o interior do cilindro. Desse modo, devido ao fechamento completo da válvula aberta novamente, as gotículas de água aderidas à sede de válvula ou à face de válvula podem ser ensanduichadas e esmagadas entre a sede de válvula e a face de válvula.
[051] Conforme descrito acima, os três fatos a seguir foram constatados a partir dos resultados do estudo realizado pelos inventores deste pedido. O primeiro é que em um caso em que a quantidade de água condensada é pequena, por exemplo, em um caso em que a quantidade de água condensada é menor que cerca de 0,1 cc por cilindro, o propósito de fazer com que a água condensada não permaneça no vão entre a face de válvula e a sede de válvula pode ser alcançado pelo fechamento completo da válvula ou abertura da válvula com a quantidade de levantamento de pelo menos 1 mm ou mais. No entanto, a fim de fazer com que a água condensada goteje de modo mais confiável do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, é melhor aumentar a quantidade de levantamento da válvula visto que o ângulo de montagem da válvula está próximo de ser vertical. O segundo é que em um caso em que a quantidade de água condensada é grande, por exemplo, em um caso em que a quantidade de água condensada é maior que cerca de 0,1 cc por cilindro e menor que cerca de 1 cc, o propósito de fazer com que a água condensada não permaneça no vão entre a face de válvula e a sede de válvula pode ser alcançado pelo fechamento completo da válvula. O terceiro é que em um caso em que a quantidade de água condensada é excessivamente grande, por exemplo, em um caso em que a quantidade de água condensada excede cerca de 1 cc por cilindro, o propósito de fazer com que a água condensada não permaneça no vão entre a face de válvula e a sede de válvula enquanto impede que a passagem de gás seja bloqueada pela água condensada congelada pode ser alcançado pela abertura temporária da válvula e, então, fechamento da válvula novamente, em vez de manter a válvula em um estado completamente fechado. As operações de válvula descritas acima são operações para impedir que a água condensada congele no vão entre a face de válvula e a sede de válvula, e, portanto, doravante no presente documento, as operações de válvula descritas acima são coletivamente denominadas uma operação anticongelamento.
Exemplos Específico de Operação Anticongelamento [052] Um programa para executar a operação anticongelamento descrita acima em um caso em que há uma possibilidade de que a água condensada possa ser gerada em torno das válvulas 12, 14 após o motor 2 ser parado é incorporado no dispositivo de controle 30 mostrado na Figura 1. O programa é executado pelo processador, através disso, o dispositivo de controle 30 funciona como meios de operação anticongelamento. Os conteúdos da operação anticongelamento foram descritos até agora. No entanto, doravante no presente documento, uma operação específica quando a operação anticongelamento é executada pelo dispositivo de controle 30 será descrita com um exemplo.
[053] A Figura 4 é um diagrama que mostra um exemplo da operação anticongelamento que é executada pelo dispositivo de controle 30. Na Figura 4, as operações das válvulas de admissão 12 em um primeiro cilindro #1, um segundo cilindro #2, e um terceiro cilindro #3 de um dos bancos são desenhadas ao longo de um eixo geométrico de tempo. A diferença de fase entre os cilindros é 240 graus. No exemplo descrito acima, quando o motor 2 é parado, a válvula de admissão 12 do primeiro cilindro #1 é aberta e as válvulas de admissão 12 do segundo cilindro #2 e do terceiro cilindro #3 são fechadas. A quantidade de levantamento da válvula de admissão 12 do primeiro cilindro #1 que é aberto é pelo menos 1 mm ou mais.
[054] Imediatamente após o motor 2 ser parado, a água condensada na porta de admissão 8 é aderida à superfície de parede da porta de admissão 8. Em seguida, quando a porta de admissão 8 é resfriada de acordo com um decurso de tempo, a geração de água condensada progride e a água condensada escorre para a válvula de admissão 12 ao longo da superfície de parede da porta de admissão 8. Nesse momento, na válvula de admissão 12 do primeiro cilindro #1 que é aberto, a água condensada escorre do vão para o interior do cilindro. No entanto, em um caso em que a quantidade de água condensada é grande, as gotículas de água se aderem à sede de válvula ou à face de válvula. Por outro lado, nas válvulas de admissão 12 do segundo cilindro #2 e do terceiro cilindro #3 que são fechados, um reservatório de líquido da água condensada é formado no cabeçote de válvula.
[055] Em um caso em que a temperatura em torno da válvula de admissão 12 cai abaixo do ponto de congelamento no estado conforme descrito acima, a água condensada congela, e, então, no primeiro cilindro #1, a falha de fechamento da válvula de admissão 12 é causada pelo gelo formado no vão entre a sede de válvula e a face de válvula. Além disso, no segundo cilindro #2 e no terceiro cilindro #3, em um caso em que uma grande quantidade de água condensada é acumulada no cabeçote de válvula, a passagem para o ar de admissão é bloqueada pelo gelo. No exemplo da operação anticongelamento mostrada aqui, em um caso em que há uma possibilidade de que a água condensada pode congelar, o motor 2 é girado por um ciclo, ou seja, por 720 graus pelo motor 20. Consequentemente, no primeiro cilindro #1, as gotículas de água aderidas à sede de válvula ou à face de válvula desaparecem por serem esmagadas quando a válvula de admissão 12 é temporariamente fechada. No segundo cilindro #2 e no terceiro cilindro #3, a água condensada acumulada no cabeçote de válvula escorre quando a válvula de admissão 12 é temporariamente aberta, e nesse momento, as gotículas de água aderidas à sede de válvula ou à face de válvula desaparecem por serem esmagadas quando a válvula de admissão 12 fecha novamente.
[056] Em um caso em que o motor 2 que está sendo parado é girado pelo motor 20, ruído anormal é gerado a partir do motor 2 que é parado. Há uma possibilidade de que o ruído anormal do motor 2, que seria parado, possa surpreender a pessoa circundante. Portanto, é desejável que a velocidade de motor em um caso em que o motor 2 é girado pelo motor 20 seja extremamente baixa (por exemplo, cerca de 100 rpm). Suprimindo a velocidade de motor para baixa, é possível garantir de modo suficiente um tempo para o gás comprimido vazar do cilindro no cilindro comprimido, e garantir de modo suficiente um tempo de influxo de gás no cilindro expandido. Portanto, pela redução do trabalho de compressão e trabalho de expansão, o consumo de energia para a operação anticongelamento também pode ser reduzido o máximo possível.
[057] O dispositivo de controle 30 executa a operação anticongelamento conforme exemplificado acima, antes das temperaturas em torno das válvulas 12, 14 caírem abaixo do ponto de congelamento. A Figura 5 é um gráfico que mostra um tempo de execução da operação anticongelamento. Conforme mostrado na Figura 5, após a temperatura circundante da válvula de admissão 12 ter caído abaixo do ponto de congelamento, congelamento já começa, e, portanto, como o tempo para executar a operação anticongelamento, é muito tarde. Por outro lado, em um caso em que o tempo decorrido da parada do motor 2 é muito curto, a água condensada não gotejou de modo suficiente para as válvulas 12, 14, e, portanto, mesmo em um caso em que a operação anticongelamento é executada, não há efeito. Portanto, como o tempo de execução da operação anticongelamento, é preferencial que a operação anticongelamento seja executada após a água condensada ter gotejado de modo suficiente para as válvulas 12, 14 e antes da temperatura circundante da válvula de admissão 12 cair abaixo do ponto de congelamento.
[058] Em um caso em que uma tentativa de medir o tempo de execução da operação anticongelamento, com base na temperatura circundante da válvula de admissão 12, é feita, uma temporização quando as temperaturas circundantes das válvulas 12, 14 se tornam uma temperatura de 0°C+a pode ser definida como o tempo de execução. Mais especificamente, a operação anticongelamento pode ser executada após as temperaturas circundantes das válvulas 12, 14 serem diminuídas para uma faixa de temperatura predeterminada menor que 10°C. A temperatura de 10°C que define a faixa de temperatura predeterminada é uma temperatura determinada em consideração de uma estimativa de erro ao estimar as temperaturas circundantes das válvulas 12, 14 (a estimativa de temperatura será descrita abaixo). Portanto, em um caso em que a estimativa de erro é pequena, a temperatura limite superior da faixa de temperatura predeterminada pode ser diminuída. A temperatura limite superior da faixa de temperatura predeterminada é, de preferência, uma temperatura menor que 5°C, mais de preferência, uma temperatura menor que 3°C. Além disso, é também possível definir uma temperatura limite inferior na faixa de temperatura predeterminada. A temperatura limite inferior é, de preferência, uma temperatura de congelamento (por exemplo, 0°C) da água condensada.
Estimativa de Temperatura Circundante de Válvula [059] Acidentalmente, as temperaturas em torno das válvulas 12, 14 (doravante no presente documento denominadas a temperatura circundante de válvula) não podem ser diretamente medidas a menos que um sensor de temperatura seja fornecido em torno da válvula. Devido ao mencionado acima, a fim de determinar a execução da operação anticongelamento, é necessário estimar a temperatura circundante de válvula, com base nas informações relevantes. Um método de estimar a temperatura circundante de válvula não é um, e há vários métodos conforme revelado abaixo. Um programa para estimar a temperatura circundante de válvula por um dos métodos a seguir é incorporado no dispositivo de controle 30. O programa é executado pelo processador, através disso o dispositivo de controle 30 funciona como os meios de estimativa de temperatura.
[060] Um primeiro método é um método de estimar a temperatura circundante de válvula da temperatura do ar externo que é medida pela temperatura do sensor de ar externo 32. Após o motor 2 ser parado, o motor 2 é resfriado pelo ar externo, e, então, a temperatura diminui. Devido ao mencionado acima, a temperatura circundante de válvula após o motor 2 ser parado é maior que a temperatura do ar externo. Em um caso em que a temperatura do ar externo é igual ou maior que o ponto de congelamento quando o motor 2 é parado, quando a temperatura circundante de válvula é considerada uma temperatura maior que a temperatura do ar externo por uma temperatura predeterminada, quando a temperatura do ar externo foi diminuída para uma temperatura próxima do ponto de congelamento, uma diminuição na temperatura circundante de válvula para a faixa de temperatura predeterminada pode ser detectada.
[061] Um segundo método é um método de estimar a temperatura circundante de válvula da temperatura de motor quando o motor está parado, a temperatura do ar externo que é medida pela temperatura do sensor de ar externo 32 e o tempo decorrido após a parada do motor 2. A Figura 6 é um gráfico que mostra uma mudança de temperatura de motor de acordo com o tempo decorrido após a parada do motor em relação às respectivas combinações de um caso em que a temperatura de motor quando o motor está parado é relativamente alta (temperatura de motor 1) e um caso em que a temperatura de motor quando o motor está parado é relativamente baixa (temperatura de motor 2), e de um caso em que a temperatura do ar externo é relativamente alta (temperatura do ar externo 1) e um caso em que a temperatura do ar externo é relativamente baixa (temperatura do ar externo 2). Como a temperatura de motor quando o motor está parado, a temperatura de água de resfriamento quando o motor está parado, que é medida pelo sensor de temperatura de água 36, pode ser usada. A temperatura de motor após o motor ser parado pode ser considerada igual à temperatura circundante de válvula. No segundo método, a temperatura circundante de válvula é estimada com uso de um mapa em que as relações mostradas na Figura 6 são definidas.
[062] A relação entre os parâmetros mostrados na Figura 6 também pode ser expressa pela seguinte expressão simples. A temperatura circundante de válvula pode ser estimada com uso da expressão a seguir em vez do mapa. Além disso, a temperatura estimada na expressão a seguir significa uma temperatura estimada do temperatura circundante de válvula, e o tempo constante na expressão a seguir significa um tempo constante por período de cálculo. A temperatura estimada quando n é 1, ou seja, a temperatura inicial é a temperatura de motor quando o motor está parado.
Temperatura estimada (n) = temperatura estimada (n-1) - tempo constante x (temperatura estimada (n-1) - temperatura do ar externo) [063] Um terceiro método é um método para estimar a temperatura circundante de válvula da temperatura de água de resfriamento que é medida pelo sensor de temperatura de água 36. A Figura 7 é um gráfico que mostra a relação entre a temperatura de água de resfriamento que é medida pelo sensor de temperatura de água 36 e a temperatura circundante de válvula. Conforme mostrado na Figura 7, há um erro entre a temperatura de água de resfriamento e a temperatura circundante de válvula, e o erro se torna maior quando as temperaturas são menores. No entanto, pelo uso do valor de mediana, o valor limite inferior ou similar de uma faixa de erro, é possível estimar a temperatura circundante de válvula da temperatura de água de resfriamento. No terceiro método, a temperatura circundante de válvula é estimada com uso de um mapa em que a relação entre a temperatura de água de resfriamento e a temperatura circundante de válvula é definida.
[064] Um quarto método é um método para estimar a temperatura circundante de válvula, com base na temperatura de água de resfriamento que é medida pelo sensor de temperatura de água 36 e na temperatura de ar de admissão que é medida pelo sensor de temperatura de ar de admissão 34. A Figura 8 é um gráfico que mostra uma imagem de um mapa para estimar a temperatura circundante de válvula da temperatura de ar de admissão e da temperatura de água de resfriamento. A temperatura circundante de válvula é armazenada para cada coordenada que é definida pela temperatura de ar de admissão e pela temperatura de água de resfriamento. No quarto método, a temperatura circundante de válvula é estimada com uso do mapa conforme mostrado na Figura 8.
Procedimento para Controle Anticongelamento [065] Conforme descrito acima, o programa para executar a operação anticongelamento e o programa para estimar a temperatura circundante de válvula são incorporados no dispositivo de controle 30. Os programas descritos acima são executados como um sub-rotina de controle anticongelamento que é uma rotina principal. O controle anticongelamento é um programa que é executado pelo dispositivo de controle 30 em um período constante após o motor 2 ser parado, e um fluxo de controle do mesmo é representado pelo fluxograma da Figura 9.
[066] Conforme mostrado no fluxograma, o controle anticongelamento é composto por seis etapas. Na etapa S2, a estimativa da quantidade de água condensada na porta de admissão 8 e da quantidade de água condensada na porta de exaustão 10 é realizada. Na estimativa da quantidade de água condensada na porta de admissão 8, a porta de admissão 8 é dividida em uma pluralidade de anéis circulares na direção de fluxo de ar de admissão, e a quantidade de água condensada é calculada a partir da temperatura de superfície de parede e o ponto de condensação de gás para cada anel circular. O cálculo da quantidade de água condensada é realizado a fim de formar uma porção a montante da porta de admissão 8 para a câmara de combustão 6. Na estimativa da quantidade de água condensada na porta de exaustão 10, a porta de exaustão 10 é dividida em uma pluralidade de anéis circulares na direção de fluxo de ar de exaustão, e a quantidade de água condensada é calculada a partir da temperatura de superfície de parede e o ponto de condensação de gás para cada anel circular. O cálculo da quantidade de água condensada é realizado a fim de formar uma porção a jusante da porta de exaustão 10 para a câmara de combustão 6.
[067] Na etapa S4, a possibilidade ou não de a quantidade de água condensada na porta de admissão 8 exceder uma quantidade limite superior predeterminada é determinada. Na etapa S6, a possibilidade ou não de a quantidade de água condensada na porta de exaustão 10 exceder uma quantidade limite superior predeterminada é determinada. A quantidade limite superior que é usada nas determinações nas etapas S4 e S6 é o valor de limite superior da quantidade de água condensada em que a não execução da operação anticongelamento é permitida, e especificamente, a quantidade limite superior é uma quantidade menor que 0,1 cc que é a segunda quantidade de referência. Em um caso em que tanto o resultado de determinação na etapa S4 quanto o resultado de determinação na etapa S6 são Não, todos o processamento subsequente é pulado. O problema de que a água condensada congela no vão entre a face de válvula e a sede de válvula não ocorre em um caso em que a quantidade de água condensada é igual ou menor que a quantidade limite superior predeterminada. Portanto, em um caso em que a quantidade de água condensada é igual ou menor que a quantidade limite superior, a operação anticongelamento não é executada, através disso o consumo de energia pode ser suprimido o máximo possível.
[068] Em um caso em que pelo menos um dentre o resultado de determinação na etapa S4 e o resultado de determinação na etapa S6 é Sim, o processamento da etapa S8 é realizado. Na etapa S8, a temperatura circundante de válvula é estimada pelo método descrito acima. Na etapa S10, a possibilidade ou não de a temperatura circundante de válvula estimada na etapa S8 ter sido diminuída para uma faixa de temperatura predeterminada que é maior que 0°C e menor que 10°C é determinada. Em um caso em que o resultado de determinação na etapa S10 é Não, não é necessário executar a operação anticongelamento, e, portanto, o processamento subsequente é pulado.
[069] Em um caso em que o resultado de determinação na etapa S10 é Sim, a operação anticongelamento é executada na etapa S12. A operação anticongelamento é realizada pelo menos na válvula de admissão 12 em um caso em que a quantidade de água condensada na porta de admissão 8 excede a quantidade limite superior, e realizada pelo menos na válvula de exaustão 14 em um caso em que a quantidade de água condensada na porta de exaustão 10 excede a quantidade limite superior. A operação anticongelamento é executada, através disso a água condensada que é gerada após o motor 2 ser parado é impedida tanto quanto possível de ser congelada no vão entre a face de válvula e a sede de válvula de cada uma das válvulas 12, 14.
Exemplos de Modificação de Operação Anticongelamento [070] No caso do motor que acionado pelo motor como nessa modalidade, pelo controle da direção de rotação do motor, é possível comutar a direção de rotação do motor no momento da parada da rotação para frente para inverter a rotação, ou da rotação inversa para rotação para frente. As combinações da comutação da direção de rotação do motor com a operação anticongelamento são Exemplo de Modificação 1 da operação anticongelamento mostrada na Figura 10 e Exemplo de Modificação 2 da operação anticongelamento mostrada na Figura 11. No entanto, o motor nos Exemplos de Modificação 1, 2 é um motor de quatro cilindros em linha.
[071] No Exemplo de Modificação 1 da operação anticongelamento mostrada na Figura 10, após o motor ser girado para frente por 420 graus, o motor é girado de modo inverso por 60 graus, isto é, o motor é girado por 480 graus no total. Com a operação descrita acima, a válvula de admissão que foi aberta quando o motor está parado é temporariamente fechada e, então, aberta novamente, e a válvula de admissão que foi fechada quando o motor está parado é temporariamente aberta e, então, fechada novamente. Em um caso em que a mesma válvula de admissão operação é realizada apenas pela rotação para frente do motor, no exemplo mostrado na Figura 10, é necessário girar o motor por pelo menos 630 graus. Portanto, de acordo com o Exemplo de Modificação 1 da operação anticongelamento, pela redução da quantidade de rotação do motor, é possível suprimir adicionalmente a ocorrência de ruído anormal e suprimir o consumo de energia o máximo possível.
[072] No Exemplo de Modificação 2 da operação anticongelamento mostrada na Figura 11, devido a uma operação de parada de cilindro no mecanismo de acionamento de válvula variável, as válvulas de admissão do segundo cilindro #2 e do quarto cilindro #4 são mantidas para serem completamente fechadas. Desse modo, em um estado em que apenas as válvulas de admissão do primeiro cilindro #1 e do terceiro cilindro #3 se movem, o motor é girado para frente por 60 graus, então, girado de modo inverso por 210 graus, e girado para frente por 60 graus. Isto é, o motor é girado por 330 graus no total. Com a operação descrita acima, as válvulas de admissão do primeiro cilindro #1 e do terceiro cilindro #3, que foram fechadas quando o motor está parado, são temporariamente abertas e, então, fechadas novamente. Em um caso em que a mesma válvula de admissão operação é realizada apenas pela rotação para frente do motor, no exemplo mostrado na Figura 11, é necessário girar o motor por pelo menos 630 graus. Portanto, de acordo com o Exemplo de Modificação 2 da operação anticongelamento, pela redução da quantidade de rotação do motor, é possível suprimir adicionalmente a ocorrência de ruído anormal e suprimir o consumo de energia o máximo possível.
Outras Modalidades [073] O dispositivo de controle pode ter uma função de comunicação com o exterior, por exemplo, uma função de comunicação com um servidor externo através da conexão com a internet. No caso descrito acima, em um caso em que um serviço de fornecimento de informações de tempo do servidor externo é usado, é possível adquirir a predição de uma mudança de temperatura do ar externo após o motor ser parado. Em um caso em que é possível prever como a temperatura do ar externo mudará no futuro, é possível determinar a possibilidade de congelamento após o motor ser parado, com base na predição. Em um caso em que a estimativa da temperatura circundante de válvula após o motor ser parado é realizada apenas em um caso em que uma determinação de que há a possibilidade de congelamento é feita, o dispositivo de controle não precisa continuar a executar o programa de estimativa após o motor ser parado, e, então, o consumo de energia pode ser reduzido o máximo possível.
[074] Além disso, a possibilidade de congelamento após o motor ser parado pode ser determinada do resultado de aprendizado. Por exemplo, em um caso em que a temperatura circundante de válvula após uma parada prolongada do motor, de preferência, a temperatura circundante de válvula no momento do novo arranque é armazenada e diminuição da temperatura circundante de válvula para a faixa de temperatura predeterminada é continuada por um número predeterminado de vezes, uma determinação de que há uma possibilidade de congelamento mesmo quando o motor está parado próximo pode ser feita. Alternativamente, um padrão de parada classificado para cada posição de veículo (por exemplo, altitude ou latitude e longitude) em cada tempo quando o motor está parado é criado, uma temperatura circundante de válvula após o motor ser parado é aprendida para cada padrão de parada, e a possibilidade de congelamento quando o motor está parado próximo pode ser determinada para cada padrão de parada.
[075] Como um exemplo de modificação, a possibilidade de congelamento após o motor ser parado pode ser determinada apenas pela temperatura do ar externo quando o motor está parado. Especificamente, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor está parado é igual ou menor que uma temperatura predeterminada, uma determinação de que durante a parada subsequente do motor, há uma possibilidade de que a temperatura circundante de válvula pode ser diminuída para uma temperatura igual ou menor que 0°C pode ser feita. Em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor está parado já é igual ou menor que 0°C, é obvio que a temperatura circundante de válvula também se tornará em breve igual ou menor que 0°C. Portanto, a temperatura predeterminada que é um critério para determinação pode ser definida para uma temperatura igual ou menor que 0°C, por exemplo.
[076] No entanto, mesmo em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor está parado é maior que 0°C, há uma possibilidade de que a temperatura do ar externo pode se tornar igual ou menor que 0°C posteriormente. A possibilidade descrita acima aumenta à medida que a temperatura do ar externo quando o motor está parado está próxima de 0°C. Portanto, a fim de não determinar por engano que a temperatura circundante de válvula se torne igual ou menor que 0°C após o motor ser parado, é preferencial que a temperatura predeterminada que é um critério para determinação seja uma temperatura maior que 0°C. Por outro lado, a fim de suprimir o consumo de energia devido à realização de uma operação anticongelamento desnecessária o máximo possível, é favorável que a temperatura predeterminada que é um critério para determinação não seja muito alta, e a temperatura predeterminada é, de preferência, uma temperatura menor que 5°C. A temperatura de 5°C no caso descrito acima é um valor limite da temperatura predeterminada, e, portanto, por exemplo, a possibilidade ou não de a temperatura do ar externo quando o motor está parado ser uma temperatura menor que 5°C pode ser determinada. Em um caso em que a precisão de medição do sensor de temperatura para medir a temperatura do ar externo é relativamente alta, uma temperatura menor que 3°C pode ser definida como a temperatura predeterminada.
[077] Em um caso em que a possibilidade de congelamento após o motor ser parado é determina apenas pela temperatura do ar externo quando o motor está parado, é preferencial que a operação anticongelamento seja executada em uma temporização quando o motor para, alternativamente, a operação anticongelamento é executada após um tempo predeterminado ter decorrido da parada do motor. Doravante no presente documento, o controle anticongelamento que é executado na condição e tempo do anterior é denominado controle anticongelamento de acordo com um primeiro exemplo de modificação, e o controle anticongelamento que é executado na condição e no tempo do último é denominado controle anticongelamento de acordo com um segundo exemplo de modificação.
[078] A Figura 12 é um fluxograma que mostra um fluxo de controle do controle anticongelamento de acordo com o primeiro exemplo de modificação. O controle anticongelamento mostrado na Figura 12 é executado em uma temporização quando a condição de uma solicitação de parada de motor é satisfeita e uma operação de parada de motor é iniciada. Em primeiro lugar, na etapa S102 que é o primeiro processamento, a temperatura do ar externo no ponto de tempo quando a operação de parada de motor é iniciada é medida por um sensor de temperatura. Desse modo, a possibilidade ou não de a temperatura medida do ar externo ser igual ou menor que uma temperatura predeterminada é determinada. Quando a temperatura do ar externo é maior que a temperatura predeterminada, a operação anticongelamento não é realizada. Uma operação anticongelamento desnecessária não é realizada, através disso, o consumo de energia pode ser suprimido o máximo possível.
[079] Em um caso em que a temperatura do ar externo é igual ou menor que a temperatura predeterminada, o processamento da etapa S104 é realizado. Na etapa S104, a operação anticongelamento é realizada em um período até a parada do motor ser concluída. Aqui, o controle de posição de parada do motor é usado para a operação anticongelamento. Especificamente, um ângulo de manivela de parada do motor é controlado de modo que a válvula seja completamente fechada ou esteja em um estado de ser aberta com a quantidade de levantamento de 1 mm ou mais. Não há limitação em um método para controlar a posição de parada do motor. Por exemplo, o ângulo de manivela de parada pode ser controlado por um tempo de corte de combustível, ou o ângulo de manivela de parada pode ser controlado pelo controle de uma carga em uma máquina auxiliar ou similar.
[080] Em um caso em que a operação anticongelamento é realizada após o motor ser parado, é necessário acionar a válvula girando o virabrequim com o motor ou similar. Isto é, é necessário inserir energia para a operação anticongelamento. No entanto, de acordo com o controle anticongelamento de acordo com o primeiro exemplo de modificação, a operação anticongelamento é realizada pelo controle de posição de parada antes de o motor completamente parar, através disso a energia cinética do motor pode ser usada para a operação anticongelamento. Além disso, uma carga correspondente é aplicada ao dispositivo de controle a fim de executar com precisão o controle de posição de parada. No entanto, a operação anticongelamento pelo controle de posição de parada é limitada a um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor está parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada, e, portanto, a carga do dispositivo de controle associado ao controle anticongelamento é adicionalmente suprimida.
[081] A Figura 13 é um fluxograma que mostra um fluxo de controle do controle anticongelamento de acordo com o segundo exemplo de modificação. O controle anticongelamento mostrado na Figura 13 é também executado em uma temporização quando a condição da solicitação de parada de motor é satisfeita e a operação de parada de motor é iniciada. Em primeiro lugar, na etapa S202 que é o primeiro processamento, a temperatura do ar externo no ponto de tempo quando a operação de parada de motor é iniciada é medida por um sensor de temperatura. Desse modo, a possibilidade ou não de a temperatura medida do ar externo ser igual ou menor que uma temperatura predeterminada é determinada. Quando a temperatura do ar externo é maior que a temperatura predeterminada, a operação anticongelamento não é realizada.
[082] Em um caso em que a temperatura do ar externo é igual ou menor que a temperatura predeterminada, a determinação da etapa S204 é realizada. Na etapa S204, a possibilidade ou não de o tempo decorrido da parada do motor ter excedido um tempo predeterminado é determinada. Desse modo, até o tempo decorrido exceder o tempo predeterminado, a operação anticongelamento não é realizada e entra em um estado de prontidão. Após o motor ser parado, a água condensada que é gerada devido a uma diminuição na temperatura na porta, ou água condensada que flui para a porta devido à queda livre também está consideravelmente presente. O tempo predeterminado que é um critério para determinação é um tempo (por exemplo, uma hora) necessário para uma certa quantidade de água condensada para fluir para a periferia da válvula.
[083] Em um caso em que o tempo decorrido da parada do motor tem excedido o tempo predeterminado, a operação anticongelamento pelo acionamento da válvula girando o virabrequim com o motor ou similar é realizada. Aqui, a válvula que foi aberta quando o motor está parado é completamente fechada, e a válvula que foi completamente fechada quando o motor está parado é aberta com a quantidade de levantamento de 1 mm ou mais. Com a operação descrita acima, a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta goteja para o interior do cilindro do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, que é formado quando A válvula é aberta. A válvula que foi completamente fechada quando o motor está parado pode ser aberta pelo menos uma vez e, então, completamente fechada. A válvula que está em um estado completamente fechado é temporariamente aberta, através disso, a água condensada acumulada no cabeçote de válvula na porta goteja para o interior do cilindro do vão entre a face de válvula e a sede de válvula, que é formado quando a válvula é aberta. Pelo fechamento completo da válvula aberta novamente, as gotículas de água aderidas à sede de válvula ou à face de válvula são esmagadas e removidas.
[084] De acordo com o controle anticongelamento de acordo com o segundo exemplo de modificação, embora seja necessário acionar a válvula após o motor ser parado, é possível impedir adicionalmente que a água condensada gerada na porta ou o escorrimento para a porta após o motor ser parado acumule em torno da válvula. Tempo no qual a operação anticongelamento é executada pode ser medido com um temporizador, e, portanto, conforme comparado a um caso em que a temperatura circundante de válvula é continuamente estimada após o motor ser parado como na modalidade descrita acima, a carga do dispositivo de controle associado ao controle anticongelamento é adicionalmente suprimida.
[085] Acidentalmente, em um caso em que o veículo é um denominado veículo híbrido plug-in, há uma possibilidade de que a água condensada possa congelar no motor parado em um caso em que o deslocamento pelo motor continua por um longo período de tempo. A invenção também pode ser aplicada ao veículo híbrido plug-in. No entanto, de preferência, a operação anticongelamento do motor quando o veículo é parado é proibida e a operação anticongelamento é executada durante o deslocamento pelo motor. Isso se deve ao fato de que durante o deslocamento pelo motor, mesmo em um caso em que o ruído anormal é gerado a partir do motor parado devido à operação anticongelamento, é improvável que o ocupante ou a pessoa circundante fique nervosa.
[086] Nas modalidades descritas acima, o mecanismo de acionamento de válvula variável é um tipo mecânico. No entanto, o mecanismo de acionamento de válvula variável pode ser um tipo elétrico. Desde que seja um mecanismo de acionamento de válvula variável de tipo elétrico que aciona diretamente a válvula por uma bobina eletromagnética ou um motor, é possível executar a operação de abertura e fechamento da válvula na operação anticongelamento sem girar o motor.
REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Dispositivo de controle (30) para um motor de combustão interna (2) que inclui câmaras de combustão (6; 6L, 6R), portas (8; 8L, 8R, 10; 10L, 10R) conectadas às câmaras de combustão (6; 6L, 6R), e válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) configuradas para abrir e fechar áreas entre as câmaras de combustão (6; 6L, 6R) e as portas, em que o dispositivo de controle (30) é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma unidade de controle eletrônica configurada para executar uma operação anticongelamento de realização de controle para fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) ou fazer com que as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) estejam em um estado de serem abertas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, em um caso em que as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são diminuídas para uma faixa de temperatura predeterminada após o motor de combustão interna (2) ser parado, ou em um caso em que uma temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna (2) está parado é igual a ou menor que uma temperatura predeterminada, em que: a faixa de temperatura predeterminada é uma faixa de temperatura na qual um valor de limite superior é menor que 10°C; e a temperatura predeterminada é menor que 5°C.
2. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), como a operação anticongelamento, em um caso em que as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são abertas antes de as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) serem diminuídas para a faixa de temperatura predeterminada; e a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para abrir as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, como a operação anticongelamento, em um caso em que as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são completamente fechadas antes de as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) serem diminuídas para a faixa de temperatura predeterminada.
3. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para abrir as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) pelo menos uma vez e, então, fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), como a operação anticongelamento, em um caso em que as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são completamente fechadas antes de as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) serem diminuídas para a faixa de temperatura predeterminada.
4. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para executar a operação anticongelamento em uma temporização quando o motor de combustão interna (2) é parado, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna (2) é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada.
5. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), como a operação anticongelamento, após um tempo predeterminado ter decorrido da parada do motor de combustão interna (2), em um caso em que o temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna (2) é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada e as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são abertas quando o motor de combustão interna (2) é parado; e a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para abrir as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, como a operação anticongelamento, após um tempo predeterminado ter decorrido da parada do motor de combustão interna (2), em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna (2) é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada e as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são completamente fechadas quando o motor de combustão interna (2) é parado.
6. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para abrir as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) pelo menos uma vez e, então, fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), como a operação anticongelamento, em um caso em que a temperatura do ar externo quando o motor de combustão interna (2) é parado é igual ou menor que a temperatura predeterminada e as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) são completamente fechadas quando o motor de combustão interna (2) é parado.
7. Dispositivo de controle (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle eletrônica é configurada para estimar uma quantidade de água condensada que está presente nas portas (8; 8L, 8R, 10; 10L, 10R) quando o motor de combustão interna (2) é parado ou após o motor de combustão interna (2) ser parado; e a unidade de controle eletrônica é configurada para alterar o controle das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) de acordo com a quantidade da água condensada, como a operação anticongelamento.
8. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para executar a operação anticongelamento em um caso em que a quantidade da água condensada é maior que uma quantidade limite superior predeterminada.
9. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) ou fazer com que as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) estejam em um estado de serem abertas com uma quantidade de levantamento de 1 mm ou mais, como a operação anticongelamento, em um caso em que a quantidade da água condensada é maior que a quantidade limite superior e igual ou menor que uma primeira quantidade de referência que é maior que a quantidade limite superior; e a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para abrir as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) pelo menos uma vez e, então, fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), como a operação anticongelamento, em um caso em que a quantidade da água condensada é maior que a primeira quantidade de referência.
10. Dispositivo de controle (30), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para realizar o controle para fechar completamente as válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), como a operação anticongelamento, em um caso em que a quantidade da água condensada é igual ou menor que a primeira quantidade de referência e é maior que uma segunda quantidade de referência menor que a primeira quantidade de referência.
11. Dispositivo de controle (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que: o motor de combustão interna (2) tem válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) que têm diferentes ângulos de montagem em relação a um plano horizontal; e a unidade de controle eletrônica é configurada para tornar o controle das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) diferente de acordo com os ângulos de montagem, como a operação anticongelamento.
12. Dispositivo de controle (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), com base em uma temperatura do ar externo.
13. Dispositivo de controle (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), com base em uma temperatura de motor quando o motor de combustão interna (2) é parado, uma temperatura do ar externo, e um tempo decorrido após a parada do motor de combustão interna (2).
14. Dispositivo de controle (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de controle eletrônica é configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R), com base nas saídas de sensores de temperatura (32, 34) fornecidos dentro do motor de combustão interna (2).
15. Dispositivo de controle (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que: a unidade de controle eletrônica é configurada para determinar uma possibilidade de congelamento após o motor de combustão interna (2) ser parado, com base nas informações obtidas pela comunicação com o exterior; e a unidade de controle eletrônica é configurada para estimar as temperaturas em torno das válvulas (12; 12L, 12R, 14; 14L, 14R) após o motor de combustão interna (2) ser parado, apenas em um caso em que a unidade de controle eletrônica determina que há uma possibilidade de congelamento.
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