BR102020017419A2 - Aparelho de controle de injeção de combustível - Google Patents

Abstract

aparelho de controle de injeção de combustível. a presente invenção refere-se a um aparelho de controle de injeção de combustível (100) para um motor de combustão interna (1) tendo um cilindro (2), um pistão (3), e uma parte de injeção (19) fornecida voltada à câmara de combustão (4) acima o pistão (3), que inclui uma unidade de controle de injeção (35) controlando a parte de injeção (19). a unidade de controle de injeção (35) é configurada para controlar a parte de injeção (19) para, assim, realizar múltiplas injeções em um curso de compressão, e de modo que a período inicial de a primeira injeção é um primeiro período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo retardado do que um centro morto inferior (bdc) e um período final de uma última injeção é um segundo período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo avançado do que um centro morto superior (tdc).

Description

APARELHO DE CONTROLE DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL Antecedentes da invenção Campo da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de controle de injeção de combustível controlando uma parte de injeção para injetar um combustível em uma câmara de combustão.

Descrição da técnica relacionada

[002] Como um dispositivo deste tipo, convencionalmente, um aparelho é conhecido em que um tempo de injeção de um combustível misturado de gasolina e álcool injetado de uma injeção de combustível válvula voltada a uma câmara de combustão é controlado. Tal aparelho é descrito, por exemplo, na Publicação de Patente Não Examinada Japonesa 2014-227981 (JP2014-227981A). No aparelho descrito em JP2014-227981A, quando o motor é operado na faixa operacional de temperatura baixa e alta carga e alta rotação, a injeção de combustível iniciada durante o curso de admissão é terminada durante o curso de compressão, e quanto mais alta a concentração de álcool, mais o período de término de injeção de combustível é avançado a fim de garantir o período de vaporização de combustível necessário.

[003] Entretanto, quando o combustível é injetado na câmara de combustão como no dispositivo descrito em JP2014-227981A, o combustível injetado pode aderir à parede interna do cilindro e misturar ao óleo do motor, fazendo com que o óleo do motor dilua.

Sumário da invenção

[004] Um aspecto da presente invenção é um aparelho de controle de injeção de combustível para um motor de combustão interna tendo um cilindro, um pistão deslizavelmente disposto ao longo de uma parede interna do cilindro, e uma parte de injeção fornecida voltada a uma câmara de combustão acima do pistão. O aparelho de controle de injeção de combustível inclui uma unidade de controle de injeção configurada para controlar a parte de injeção. A unidade de controle de injeção é configurada para controlar a parte de injeção para, assim, realizar múltiplas injeções de um combustível em um curso de compressão em que o pistão desliza de um centro morto inferior a um centro morto superior, e de modo que um período inicial de uma primeira injeção nas múltiplas injeções seja um primeiro período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo retardado do que o centro morto inferior e um período final de uma última injeção nas múltiplas injeções é um segundo período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo avançado do que o centro morto superior.

Breve descrição dos desenhos

[005] Os objetos, recursos e vantagens da presente invenção se tornarão mais claros a partir da descrição a seguir das modalidades em relação aos desenhos anexos, em que:

[006] a Figura 1 é um desenho que mostra esquematicamente uma configuração de componentes principais de um motor no qual um aparelho de controle de injeção de combustível de acordo com uma modalidade da presente invenção é aplicado;

[007] a Figura 2 é um diagrama em blocos mostrando uma configuração de componentes principais do aparelho de controle de injeção de combustível de acordo com a modalidade da presente invenção;

[008] a Figura 3 é um diagrama ilustrando uma pluralidade de modos de injeção de combustível usando uma velocidade do motor e um torque do motor como parâmetros;

[009] a Figura 4 é um diagrama mostrando um tempo de injeção de combustível quando o modo de injeção é determinado para ser um modo de dois estágios de compressão;

[010] a Figura 5 é um diagrama esquematicamente ilustrando uma relação de posição entre a área de injeção de combustível de um injetor e um pistão; e

[011] a Figura 6 é um fluxograma mostrando um exemplo de um processo que o controlador da Figura 2 realiza.

Descrição detalhada da invenção

[012] A seguir, uma modalidade da presente invenção será descrita com referência às Figuras 1 a 6. Um aparelho de controle de injeção de combustível de acordo com a modalidade da presente invenção é aplicado a um motor de ignição comandada que é um motor de combustão interna. Este motor é, por exemplo, um motor de quatro cursos que passa por quatro cursos de admissão, expansão, compressão e exaustão em um ciclo operacional. Um combustível de álcool como etanol é usado no motor. Um combustível misturado de um álcool e gasolina, isto é, um combustível misturado contendo uma taxa predeterminada (por exemplo, 85%) de álcool pode ainda ser usado no motor.

[013] A Figura 1 é um desenho que mostra esquematicamente a configuração de componentes principais de um motor 1 no qual o aparelho de controle de injeção de combustível de acordo com a presente modalidade é aplicado. Embora o motor 1 inclua múltiplos cilindros, apenas um cilindro é mostrado na Figura 1. Conforme mostrado na Figura 1, o motor 1 inclui múltiplos cilindros 2 formados em um bloco de cilindros, um pistão 3 disposto deslizavelmente em cada cilindro 2, e uma câmara de combustão 4 formada entre o pistão 3 e um cabeçote de cilindro. O pistão 3 é conectado a um virabrequim 6 através de uma haste de conexão 5. A reciprocidade do pistão 3 ao longo da parede interna do cilindro 2 causa rotação do virabrequim 6.

[014] O cabeçote de cilindro é fornecido com uma porta de admissão 11 e uma porta de exaustão 12. Uma passagem de admissão 13 se comunica com a câmara de combustão 4 através da porta de admissão 11, enquanto uma passagem de exaustão 14 se comunica com a câmara de combustão 4 através da porta de exaustão 12. A porta de admissão 11 é aberta e fechada por uma válvula de admissão 15, e a porta de exaustão 12 é aberta e fechada por uma válvula de escape 16. Uma válvula reguladora 17 é disposta na passagem de admissão 13 no lado a montante da válvula de admissão 15.

[015] A válvula reguladora 17 consiste em, por exemplo, uma válvula borboleta. A válvula reguladora 17 controla a quantidade de ar de admissão fluindo na câmara de combustão 4. A válvula reguladora 17 é acionada por um atuador do acelerador, como um motor elétrico. A válvula de admissão 15 e a válvula de escape 16 são acionadas para abrir e fechar por um mecanismo de válvula (não mostrado) em tempo predeterminado síncrono com rotação do virabrequim 6. O tempo no qual as válvulas 15 e 16 são abertas e fechadas pode ser mudado conforme necessário.

[016] A vela de ignição 18 e um injetor de injeção direta 19 são montados em um dentre o cabeçote de cilindro e bloco de cilindros (por exemplo, cabeçote de cilindro) de modo que se voltem à câmara de combustão 4 de cada cilindro 2. A vela de ignição 18 é disposta entre a porta de admissão 11 e a porta de exaustão 12 e produz uma faísca por energia elétrica para acender um gás de mistura de ar-combustível do combustível e ar na câmara de combustão 4. O injetor 19 é disposto em um lado do bloco de cilindros e adjacente à válvula de admissão 15 de modo que uma porta de injeção de combustível de sua ponta se volte diagonalmente para baixo, por exemplo.

[017] O injetor 19 é acionado por sinal de controle de um controlador descrito abaixo, e abre no tempo de injeção predeterminado e com largura de pulso predeterminada para injetar combustível na câmara de combustão 4. Isto é, o injetor 19 é configurado como uma válvula de injeção de combustível do tipo de injeção dentro do cilindro. A disposição do injetor 19 não é limitada a isso, e pode ser disposta na proximidade da vela de ignição 18. O injetor 19 é acionado, por exemplo, por um atuador piezo e tem uma alta capacidade de resposta.

[018] O combustível é fornecido ao injetor 19 da unidade de abastecimento de combustível 20. A unidade de abastecimento de combustível 20 inclui uma bomba de baixa pressão 22 para sugar o combustível de álcool ou o combustível misturado de álcool e gasolina armazenado em um tanque de combustível 21, e uma bomba de pressão alta 23 para impulsionar o combustível sugado pela bomba de baixa pressão 22. O combustível impulsionado a uma pressão alta pela bomba de pressão alta 23 é fornecido a cada injetor 19. A concentração de álcool do combustível armazenado no tanque de combustível 21 é razão (%) de álcool com relação ao volume total do combustível, e é determinada pela fonte do combustível. A quantidade de injeção de combustível do injetor 19 é controlada de acordo com a quantidade de ar de admissão do motor 1 de modo que a razão real de ar-combustível se torne a razão estequiométrica de ar-combustível de acordo com a concentração de álcool.

[019] Em uma configuração usando tal combustível de rálcool ou um combustível misturado tendo uma alta concentração de álcool, por exemplo, quando a temperatura do líquido de arrefecimento do motor é baixa, o combustível injetado do injetor 19 é dificilmente vaporizado, e há uma possibilidade que a estabilidade de combustão é deteriorada e a falha de ignição ocorre. Ainda, o combustível injetado do injetor 19 adere à superfície da parede interna do cilindro 2, e o combustível aderido goteja e mistura com o óleo do motor, que pode fazer com que o óleo do motor dilua. Em consideração a este ponto, na presente modalidade, o aparelho de controle de injeção de combustível é configurado como segue.

[020] a Figura 2 é um diagrama em blocos ilustrando a configuração principal de um aparelho de controle de injeção de combustível 100 de acordo com a presente modalidade. Conforme mostrado na Figura 2, o aparelho de controle de injeção de combustível 100 é configurado ao redor de um controlador 30 para controle do motor e tem um sensor de ângulo da manivela 31 conectado ao controlador 30, um sensor de carga 32, um sensor de razão ar-combustível 33, e um injetor 19.

[021] O sensor de ângulo da manivela 31 é fornecido no virabrequim 6 e é configurado para emitir um sinal de pulso com rotação do virabrequim 6. O controlador 30 calcula a velocidade do motor com base no sinal de pulso emitido do sensor de ângulo da manivela 31. Isto é, o sensor de ângulo da manivela 31 ainda funciona como um sensor de velocidade rotacional para detectar a velocidade do motor.

[022] Ainda, o controlador 30 identifica o ângulo de manivela no início do curso de admissão de cada cilindro 2, ou seja, o ângulo de manivela (fase) usando a posição do centro morto superior do pistão 3 como uma referência (0°), com base no sinal emitido do sensor de ângulo da manivela 31. O ângulo de manivela do curso de admissão é ângulo de manivela quando o pistão 3 desce do centro morto superior ao centro morto inferior, e é determinado dentro da faixa de 0° a 180°. O ângulo de manivela do curso de compressão é o ângulo de manivela quando o pistão 3 aumenta do centro morto inferior ao centro morto superior, e é determinado dentro da faixa de 180° a 360°.

[023] O sensor de carga 32 é um sensor para detectar a carga agindo sobre o motor 1, e mais especificamente, um sensor para detectar uma quantidade física tendo uma correlação com a carga do motor 1. O sensor de carga 32 pode ser configurado, por exemplo, por um sensor de pressão para detectar uma pressão de ar de admissão a jusante da válvula reguladora 17, um medidor de fluxo de ar para detectar uma quantidade de ar de admissão, um sensor de abertura do acelerador para detectar um ângulo de abertura do acelerador, ou similar.

[024] O sensor de razão ar-combustível 33 é constituído por um sensor fornecido na passagem de exaustão 14 para detectar a concentração de oxigênio, e a razão real de ar-combustível é detectada com base no sinal emitido pelo sensor de razão ar-combustível 33. Embora não mostrado, um sensor de temperatura de água para detectar a temperatura da água de resfriamento do motor 1, um sensor de concentração para detectar a concentração de álcool do combustível, e similar, são ainda conectados ao controlador 30.

[025] O controlador 30 é composto por uma unidade de controle eletrônica (ECU) e inclui um computador tendo uma CPU, uma ROM, uma RAM, e outros circuitos periféricos como uma interface de E/S. O controlador 30 emite o sinal de controle ao injetor 19 com base nos sinais do sensor de ângulo da manivela 31, um sensor de carga 32, e o sensor de razão ar-combustível 33.

[026] O controlador 30 inclui uma unidade de controle do injetor 35 e uma unidade de memória 36 como configurações funcionais. A unidade de memória 36 armazena antecipadamente uma variedade de mapas e limiares, um programa de controle, e similar. Embora não mostrado, o controlador 30 ainda tem uma unidade de controle de acelerador que emite um sinal de controle a um atuador para acionar a válvula reguladora 17 com base na operação do pedal do acelerador (ângulo de abertura do acelerador) para controlar o ângulo de abertura do acelerador.

[027] A unidade de controle do injetor 35 inclui uma unidade de cálculo de quantidade de injeção alvo 351, uma unidade de determinação do modo de injeção 352, uma unidade de determinação do tempo de injeção 353, e uma unidade de emissão de sinal 354.

[028] A unidade de cálculo de quantidade de injeção alvo 351 calcula uma razão de ar-combustível alvo (razão estequiométrica de ar-combustível) de acordo com a concentração de álcool usando a relação da razão de ar-combustível alvo correspondente à concentração de álcool armazenada antecipadamente na unidade de memória 36. Além disso, ao realizar o controle de retorno de modo que a razão real de ar-combustível detectada pelo sensor de razão ar-combustível 33 se torne a razão de ar-combustível alvo, uma quantidade de injeção alvo por ciclo é calculada de acordo com a quantidade de admissão detectada por um sensor de fluxo de ar ou similar. O método para calcular a quantidade de injeção alvo não é limitado a isso.

[029] A unidade de determinação do modo de injeção 352 determina o modo de injeção de combustível de acordo com as características (por exemplo, um mapa) armazenadas antecipadamente na unidade de memória 36 com base na velocidade do motor detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31 e na carga do motor 1 (torque do motor) detectada por um sensor de carga 32. A Figura 3 é um diagrama ilustrando uma pluralidade de modos de injeção de combustível usando a velocidade do motor Ne e o torque do motor Te como parâmetros. A característica f1 na figura é uma curva de desempenho de motor representando o torque máximo do motor 1 quando a válvula reguladora 17 é completamente aberta.

[030] Conforme mostrado na Figura 3, a velocidade do motor Ne é uma primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1 ou menor (Ne≦Ne1) e o torque do motor Te é um primeiro valor predeterminado Te1 ou menor (Te≦Te1) na área operacional de carga baixa e rotação baixa (primeira área) AR1, a unidade de determinação do modo de injeção 352 define modo de dois estágios de compressão para realizar duas injeções no curso de compressão. O modo de dois estágios de compressão é um modo de injeção, por exemplo, para realizar uma injeção na primeira metade do curso de compressão e uma injeção na última metade do curso de compressão.

[031] Na área operacional de carga média e rotação média (segunda área) AR2 diferente da primeira área AR1, ou seja, na segunda área AR2 em que a velocidade do motor Ne é igual a ou menor que uma segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2 que é maior que a primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1 (Ne≦Ne2) e o torque do motor Te é igual a ou menor que um segundo valor predeterminado Te2 que é maior que o primeiro valor predeterminado Te1 (Te≦Te2), a unidade de determinação do modo de injeção 352 define o modo de dois estágios de compressão de admissão em que injeção é realizada uma vez no curso de admissão e uma vez no curso de compressão.

[032] Na área operacional de alta carga e alta rotação (terceira área) AR3 em que a velocidade do motor Ne é maior que a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2 (Ne>Ne2) ou o torque do motor Te é maior que o segundo valor predeterminado Te2 (Te>Te2), a unidade de determinação do modo de injeção 352 define o modo de um estágio de admissão em que uma injeção é realizada no curso de admissão.

[033] A primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1 da Figura 3 é uma velocidade rotacional capaz de injeção de dois estágios determinada pela capacidade do injetor 19 ou similar. Isto é, quando o injetor 19 injeta no segundo estágio, um intervalo de um período predeterminado ou mais longo é necessário entre a primeira injeção e a segunda injeção, e um período predeterminado Δt ou mais longo, por exemplo, é necessário do início da injeção de segundo estágio (o início da primeira injeção) ao final da injeção de segundo estágio (o final da segunda injeção). Se este período predeterminado Δt é mais curto do que o período necessário para o curso de compressão, é possível injetar no modo de dois estágios de compressão. Entretanto, visto que o período necessário para o curso de compressão de acordo com um aumento na velocidade do motor Ne é encurtado, quando a velocidade do motor Ne excede a primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1, a injeção no modo de dois estágios de compressão se torna difícil. Portanto, a primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1 é a velocidade rotacional máxima capaz de realizar o modo de dois estágios de compressão.

[034] A segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2 é uma velocidade rotacional capaz de injeção de dois estágios nos cursos de admissão e compressão determinados pela capacidade do controlador 30. Isto é, como a velocidade do motor Ne aumenta, a carga (principalmente carga de calor) do controlador 30 para a injeção de dois estágios de compressão de admissão, ou seja, a injeção de um estágio no curso de admissão e a injeção de um estágio no curso de compressão aumenta. Portanto, quando a velocidade do motor Ne excede a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2, a injeção no modo de dois estágios de compressão de admissão se torna difícil. Certamente, a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2 é a velocidade rotacional máxima capaz de realizar o modo de dois estágios de compressão de admissão. A velocidade rotacional capaz de realizar o modo de dois estágios de compressão de admissão determinado pela capacidade do injetor 19 é mais alta do que a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2. Se a velocidade rotacional determinada pela capacidade do injetor 19 for menor do que a velocidade rotacional determinada pela carga do controlador 30, a velocidade rotacional determinada pela capacidade do injetor 19 será a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2.

[035] O primeiro valor predeterminado Te1 e o segundo valor predeterminado Te2 são torques do motor respectivamente determinados pela capacidade do injetor 19 ou similar. Isto é, quando o torque do motor Te aumenta, a quantidade necessária de injeção de combustível também aumenta. Portanto, quando o torque do motor Te excede o valor predeterminado Te1, a injeção de dois estágios no curso de compressão se torna difícil. Certamente, o primeiro valor predeterminado Te1 é o torque máximo do motor que pode realizar o modo de dois estágios de compressão. Similarmente, o segundo valor predeterminado Te2 é o torque máximo do motor que pode realizar o modo de dois estágios de compressão de admissão. Os valores limiares acima como primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1, a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2, o primeiro valor predeterminado Te1 e o segundo valor predeterminado Te2 são determinados antecipadamente pela experimentação ou análise, e armazenados na unidade de memória 36.

[036] No curso de compressão, a temperatura do ar de admissão no cilindro 2 aumenta, e a vaporização do combustível é promovida. Portanto, conforme mostrado na Figura 3, pela definição do modo de dois estágios de compressão na primeira área AR1, a taxa de vaporização do combustível é melhorada, enquanto a combustão estável com supressão da falha de ignição é obtida, é possível reduzir a taxa de flutuação de combustão. Ainda, melhorando a taxa de vaporização do combustível, é possível suprimir a adesão do combustível à parede interna do cilindro 2. Além disso, pela injeção em dois períodos separados no curso de compressão, a quantidade de injeção por um período é reduzida. Portanto, a penetração da injeção de combustível é reduzida, e o efeito de supressão de combustível adesão é aumentado. No estado operacional da carga baixa e rotação baixa do motor 1, visto que a temperatura de combustão é baixa, a diluição provavelmente ocorrerá. Entretanto, visto que é queimado no curso de compressão, é possível efetivamente suprimir a diluição.

[037] Na segunda área AR2, o modo de dois estágios de compressão de admissão é definido e o combustível é injetado no curso de compressão. Visto que a segunda área AR2 é a área da carga baixa e rotação baixa do motor 1 do que a terceira área AR3, a temperatura de combustão é menor do que a terceira área AR3, e a diluição provavelmente ocorrerá. Entretanto, pela injeção do combustível no curso de compressão, como em comparação com o modo de um estágio de admissão da terceira área AR3, a vaporização do combustível é acelerada, é possível reduzir a taxa de flutuação de combustão. Ainda, é possível suprimir a adesão de combustível à parede interna do cilindro 2, e é possível suprimir a diluição.

[038] A unidade de determinação do tempo de injeção 353 determina o tempo de injeção do combustível de acordo com o modo de injeção determinado pela unidade de determinação do modo de injeção 352. A Figura 4 é um diagrama mostrando o tempo de injeção de combustível quando o modo de injeção é determinado para ser o modo de dois estágios de compressão. Na Figura 4, a mudança no ângulo de manivela de início do curso de admissão ao final do curso de compressão é indicada por um ângulo no sentido horário com o ponto inicial do curso de admissão (centro morto superior TDC) como uma referência (0°), e o período de injeção de combustível correspondente à mudança no ângulo de manivela θ é mostrado.

[039] A Figura 5 é um diagrama esquematicamente ilustrando uma relação de posição entre a área de injeção de combustível do injetor 19 e o pistão 3. Conforme mostrado por linha pontilhada na Figura 5, quando o pistão 3 está localizado na proximidade do centro morto superior TDC, o combustível principalmente adere à superfície da coroa (superfície superior) do pistão 3. Por outro lado, conforme mostrado por linha sólida na Figura 5, quando o pistão 3 está localizado na proximidade do centro morto inferior BDC, o combustível adere principalmente à luva que é a parede interna do cilindro 2. Quando o combustível adere à luva, o combustível aderido cai ao longo da luva, e pode ser misturado com o óleo do motor 9 na caixa 8 para diluir o óleo do motor 9. Em consideração a este ponto, o tempo de injeção de combustível no modo compactado de dois estágios é determinado na presente modalidade como segue.

[040] Na Figura 4, uma área indicada por uma faixa predeterminada de ângulos de manivela Δθ10 sobre o centro morto inferior BDC, ou seja, a área AR10 de ângulos de manivela θ11-θ12, é uma área de adesão de luva onde combustível principalmente adere à luva, que é a parede interna do cilindro 2. Como um exemplo, θ11 é 130° e θ2 é 230°. Os ângulos de manivela θ11 e θ12 são determinados com base na direção de injeção do combustível do injetor 19 e similar, e são obtidos antecipadamente pelos experimentos ou análise ou similar, e são armazenados na unidade de memória 36. Por outro lado, uma área indicada por uma faixa predeterminada de ângulo de manivela Δθ20 ao redor do centro morto superior TDC, ou seja, a área AR20 diferente do ângulo de manivela θ11 a θ12, é uma área de adesão de pistão onde o combustível principalmente adere à superfície superior do pistão 3. A faixa Δθ31 do ângulo de manivela do centro morto inferior BDC a θ12 na Figura 4 é referida como um primeiro ângulo de manivela predeterminado, a faixa Δθ32 do ângulo de manivela de θ13 ao centro morto superior TDC é referida como um segundo ângulo de manivela predeterminado.

[041] O período AR11 do ângulo de manivela θ1 a θ2 é o período do ângulo de manivela θ para injetar o combustível no primeiro período no curso de compressão, e o período AR12 do ângulo de manivela θ3 a θ4 é o período para injetar o combustível no segundo período no curso de compressão. Um intervalo predeterminado é necessário entre o ângulo de manivela θ2 e o ângulo de manivela θ3. O período do ângulo de manivela θ1 a θ2 e o período do ângulo de manivela θ3 a θ4 são iguais entre si, e estes períodos são determinados de acordo com a quantidade de injeção alvo (largura de pulso) calculada pela unidade de cálculo de quantidade de injeção alvo 351.

[042] A unidade de determinação do tempo de injeção 353 define o ângulo de manivela θ1 (referida como um ângulo de manivela de início de injeção) do início da primeira injeção no modo de dois estágios de compressão com referência ao ângulo de manivela θ12 definindo a área de adesão de luva. Por exemplo, o ângulo de manivela de início de injeção θ1 é definido por um ângulo de manivela predeterminado atrás do ângulo de manivela θ12 (θ1> θ12). Assim, é possível suprimir a adesão do combustível à luva, e é possível suprimir a ocorrência de diluição do óleo do motor. O ângulo de manivela de início de injeção θ1 pode ser igual a θ12. Isto é, θ1 pode ser definido como θ12 ou maior.

[043] A unidade de determinação do tempo de injeção 353 ainda define o ângulo de manivela θ4 do final da primeira injeção no modo de dois estágios de compressão (referido como um ângulo de manivela de fim de injeção) com relação ao ângulo de manivela θ13 que é inserido por um ângulo predeterminado do que o ângulo de manivela 360° (centro morto superior TDC) no final do curso de compressão como uma referência. O ângulo de manivela θ13 é um ângulo de manivela definido como seguro a um período do combustível de vaporização suficiente, e é 300° como um exemplo. O ângulo de manivela θ13 é determinado antecipadamente pelo experimento ou análise, e é armazenado na unidade de memória 36. O ângulo de manivela θ13 pode ser um valor fixo ou um valor variável. Quando o ângulo de manivela θ13 é um valor variável, o ângulo de manivela θ13 pode ser definido de acordo com a concentração de álcool do combustível, temperatura do líquido de arrefecimento do motor, e similar. Por exemplo, o ângulo de manivela θ13 pode ser definido como um lado do ângulo de retardo como a concentração de álcool é mais alta, em consideração ao fato que a taxa de evaporação é menor, pois a concentração de álcool é mais alta.

[044] A unidade de determinação do tempo de injeção 353 define o ângulo de manivela de fim de injeção θ4 que é inserido por um ângulo de manivela predeterminado do que o ângulo de manivela θ13 (θ4 <θ13). Como um resultado, visto que o período de vaporização é seguro, a combustão estável com supressão de falha de ignição pode ser realizada, e a taxa de flutuação de combustão pode ser reduzida. O ângulo de manivela de fim de injeção θ4 pode ser igual a θ13. Isto é, θ 4 pode ser definido antes de θ13.

[045] A unidade de determinação do tempo de injeção 353 determina o tempo de injeção de modo que o combustível seja injetado no curso de admissão e no curso de compressão, respectivamente, quando o modo de injeção é determinado para ser o modo de dois estágios de compressão de admissão pela unidade de determinação do modo de injeção 352. Neste caso, a fim de suprimir a adesão do combustível à luva, o ângulo de manivela θ2 do fim da primeira injeção é definido como um ângulo avançado do que o ângulo de manivela θ11 ou ao ângulo de manivela θ11. Além disso, o ângulo de manivela θ3 do início da segunda injeção é definido como um ângulo de retardo do que o ângulo de manivela θ12 ou ao ângulo de manivela θ12. Isto é, os ângulos de manivela θ2 e θ3 são definidos de modo que a injeção seja realizada em diferentes do ângulo de manivela predeterminados θ11 a θ12. Além disso, a fim de reduzir a taxa de flutuação de combustão, o ângulo de manivela θ4 no final da segunda injeção é definido como um ângulo avançado do que o ângulo de manivela θ13 ou ao ângulo de manivela θ13.

[046] A unidade de determinação do tempo de injeção 353 determina o tempo de injeção de modo que o combustível seja injetado no curso de admissão quando o modo de injeção é determinado para ser o modo de um estágio de admissão pela unidade de determinação do modo de injeção 352. No modo de um estágio de admissão, não há intervalo entre o ângulo de manivela θ2 e o ângulo de manivela θ3, como uma injeção de dois estágios, e o combustível é injetado em um período contínuo do ângulo de manivela de início de injeção θ1 ao ângulo de manivela de fim de injeção θ4. Neste caso, a fim de suprimir a adesão do combustível à luva, o ângulo de manivela de fim de injeção θ4 é definido como um ângulo avançado do que o ângulo de manivela θ11 ou ao ângulo de manivela θ11.

[047] A unidade de emissão de sinal 354 emite o sinal de controle ao injetor 19 de modo que o combustível de uma quantidade correspondente à quantidade de injeção alvo calculada pela unidade de cálculo de quantidade de injeção alvo 351 seja injetado em um tempo de injeção predeterminado determinado pela unidade de determinação do tempo de injeção 353.

[048] A Figura 6 é um fluxograma mostrando um exemplo de processamento executado pelo controlador 30 da Figura 2 de acordo com um programa armazenado antecipadamente. O processamento mostrado neste fluxograma é iniciado, por exemplo, quando início do motor 1 é instruído, e é repetido em um ciclo predeterminado até a parada do motor 1 ser instruída.

[049] Primeiro, em S1 (S: etapa de processamento), sinais inseridos dos sensores 31 a 33 e outros sensores são lidos. A seguir, em S2, ao realizar o controle de retorno de modo que a razão real de ar-combustível detectada pelo sensor de razão ar-combustível 33 se torne a razão de ar-combustível alvo, a quantidade de injeção alvo por ciclo é calculada de acordo com a quantidade de admissão detectada por um sensor de fluxo de ar ou similar.

[050] Em S3 e S4, o modo de injeção de combustível é determinado. Mais especificamente, em S3, é determinado se ou não a velocidade do motor Ne detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31 é igual a ou menor que a primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1, e o torque do motor Te detectado por um sensor de carga 32 é igual a ou menor que o primeiro valor predeterminado Te1. Se a determinação em S3 for SIM, é determinado que o modo é o modo de dois estágios de compressão, e o processo continuará para S5, e se a determinação for NÃO, o processo continuará para S4. Em S4, é determinado se ou não a velocidade do motor Ne detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31 é igual a ou menor que a segunda velocidade rotacional predeterminada Ne2 e o torque do motor Te detectado por um sensor de carga 32 é igual a ou menor que o segundo valor predeterminado Te2. Se a determinação em S4 for SIM, é determinado que o modo é o modo de dois estágios de compressão de admissão, e o processo continuará para S6, enquanto se a determinação for NÃO, é determinado que o modo é o modo de um estágio de admissão, e o processo continuará para S7.

[051] Em S5, o tempo de injeção no modo de dois estágios de compressão é determinado. Mais especificamente, o tempo de injeção é determinado de modo que a injeção de dois estágios seja realizada na faixa do ângulo de manivela θ12 a θ13 armazenada antecipadamente na unidade de memória 36 e uma quantidade de combustível correspondente à quantidade de injeção alvo calculada em S2 é injetada. Em S6, o tempo de injeção no modo de dois estágios de compressão de admissão é determinado. Mais especificamente, o tempo de injeção é determinado de modo que uma injeção seja realizada antes do ângulo de manivela θ11 armazenado antecipadamente na unidade de memória 36 e ainda uma injeção é realizada na faixa do ângulo de manivela θ12 a θ13, e uma quantidade de combustível correspondente à quantidade de injeção alvo é injetada. Em S7, o tempo de injeção no modo de um estágio de admissão é determinado. Mais especificamente, o tempo de injeção é determinado de modo que uma injeção seja realizada antes do ângulo de manivela θ11 e uma quantidade de combustível correspondente à quantidade de injeção alvo é injetada.

[052] Se o tempo de injeção for determinado em qualquer dentre S5 a S7, o processo continuará para S8. Em S8, o sinal de controle é emitido ao injetor 19 para, assim, injetar o combustível de acordo com o tempo de injeção de S5 a S7, e o processo finaliza.

[053] A modalidade da presente invenção é capaz de produzir os seguintes efeitos vantajosos.

[054] (1) O motor 1 usado no aparelho de controle de injeção de combustível 100 tem um cilindro 2, um pistão 3 deslizavelmente disposto ao longo da parede interna do cilindro 2, e um injetor 19 fornecido voltado à câmara de combustão 4 acima do pistão 3 (Figura 1). O aparelho de controle de injeção de combustível 100 inclui uma unidade de controle do injetor 35 que controla o injetor 19 (Figura 2). A unidade de controle do injetor 35 controla o injetor 19 de modo que o pistão 3 realize duas injeções de combustível no curso de compressão do centro morto inferior BDC ao centro morto superior TDC no modo de dois estágios de compressão, e ao mesmo tempo, de modo que o período inicial da primeira injeção das duas injeções de combustível seja um período predeterminado do lado de ângulo retardado do que o centro morto inferior BDC, ou seja, o período quando o ângulo de manivela se torna θ1, e o período final da segunda injeção das duas injeções de combustível é um período predeterminado do lado de ângulo avançado do que o centro morto superior TDC, ou seja, o período quando o ângulo de manivela se torna θ4 (Figura 4).

[055] Assim, visto que o período inicial da primeira injeção se torna o lado de ângulo retardado do que o centro morto inferior BDC (o período após exceder o centro morto inferior BCD), é possível suprimir o combustível injetado do injetor 19 da adesão à luva. Portanto, é possível suprimir a ocorrência de diluição do óleo do motor. Ainda, visto que o período final da segunda injeção é o lado de ângulo avançado do que o centro morto superior TDC (o período antes de alcançar o centro morto superior TDC), é possível assegurar o período de vaporização do combustível. Portanto, a falha de ignição na câmara de combustão 4 é suprimida, e é possível reduzir a taxa de flutuação de combustão.

[056] (2) O aparelho de controle de injeção de combustível 100 ainda inclui um sensor de ângulo da manivela 31 para detectar a velocidade rotacional (velocidade do motor Ne) do motor 1 e um sensor de carga 32 para detectar a carga (torque do motor Te) do motor 1 (Figura 2). A unidade de controle do injetor 35 controla o injetor 19 para, assim, injetar o combustível no modo de dois estágios de compressão em que duas injeções são realizadas no curso de compressão quando a velocidade do motor Ne detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31 é igual a ou menor que a primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1 e o torque do motor Te detectado por um sensor de carga 32 é igual a ou menor que o primeiro valor predeterminado Te1, e para injetar o combustível em um modo diferente do modo de dois estágios de compressão (o modo de dois estágios de admissão, o modo de um estágio de admissão) quando a velocidade do motor Ne detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31 é maior que a primeira velocidade rotacional predeterminada Ne1 ou quando o torque do motor Te detectado por um sensor de carga 32 é maior que o primeiro valor predeterminado Te1 (Figura 3). Quando o motor 1 então opera na carga baixa e rotação baixa e o injetor 19 pode ser injetado duas vezes no curso de compressão, o modo de injeção de combustível é definido como o modo de dois estágios de compressão, de modo que a temperatura do combustível seja aumentada para promover a vaporização e aumente a estabilidade de combustão.

[057] (3) Um ângulo de manivela predeterminado Θ13 que define a injeção período final (ângulo de manivela de fim de injeção θ4) no modo de dois estágios de compressão é um ângulo de manivela que é inserido pelo segundo ângulo de manivela predeterminado Δθ32 do que o centro morto superior TDC, que é determinado antecipadamente com base no período de vaporização do combustível (Figura 4). Portanto, a falha de ignição na câmara de combustão 4 pode ser adequadamente impedida.

[058] (4) Um ângulo de manivela predeterminado θ12 que define o período inicial de injeção (ângulo de manivela de início de injeção θ1) no modo de dois estágios de compressão é um ângulo de manivela que é atrasado pelo primeiro ângulo de manivela predeterminado Δθ31 do que o centro morto inferior BDC, que é predeterminado com base na direção de injeção do combustível injetado do injetor 19 (Figura 4). Portanto, a diluição do óleo do motor pode ser adequadamente impedida.

[059] (5) A unidade de controle do injetor 35 controla o injetor 19 de modo que o pistão 3 injete o combustível duas vezes no curso de compressão do centro morto inferior BDC ao centro morto superior TDC no modo de dois estágios de compressão, e de modo que o período inicial da primeira injeção das duas injeções (ângulo de manivela de início de injeção θ1) seja um período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela atrasado por um ângulo de manivela predeterminado (primeiro ângulo de manivela predeterminado) ou mais do que o centro morto inferior BDC, ou seja, o período θ1 após θ12, e o período final de a segunda injeção das duas injeções (ângulo de manivela de fim de injeção θ4) é um período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela inserido por um ângulo de manivela predeterminado (segundo ângulo de manivela predeterminado) ou mais do que o centro morto superior TDC, ou seja, o período Θ4 antes de Θ13. Assim, é possível satisfatoriamente impedir a diluição do óleo do motor e a falha de ignição na câmara de combustão 4. O primeiro ângulo de manivela predeterminado Δθ31 que é a diferença entre θ12 e o centro morto inferior BDC é, por exemplo, 50° (=230°-180°), e o segundo ângulo de manivela predeterminado Δθ32 que é a diferença entre o centro morto superior TDC e θ13 é, por exemplo, 60° (=360°-300°).

[060] (6) O combustível injetado do injetor 19 é um combustível contendo álcool, isto é, um combustível de álcool ou um combustível misturado de álcool e gasolina. Visto que tal combustível tem uma menor taxa de vaporização do que gasolina, a falha de ignição e diluição tende a causar problemas. Portanto, o aparelho de controle de injeção de combustível 100 da presente modalidade pode ser adequadamente aplicado.

[061] As modalidades descritas acima podem ser modificadas em várias formas. A seguir, um exemplo modificado será descrito. Na modalidade acima, no modo de dois estágios de compressão em que a unidade de controle do injetor 35 servindo como uma unidade de controle de injeção controla o injetor 19 para, assim, injetar o combustível duas vezes no modo de dois estágios de compressão em que o combustível é injetado apenas no curso de compressão. Entretanto, o combustível pode ser injetado três ou mais vezes no curso de compressão. Isto é, desde que um período inicial de uma primeira injeção no curso de compressão seja um primeiro período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo retardado do que o centro morto inferior BDC (correspondente ao ângulo de manivela θ1 na Figura 4), ou seja, um período após o centro morto inferior BDC, e um período final de uma última injeção no curso de compressão é um segundo período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo avançado do que o centro morto superior TDC (correspondente ao ângulo de manivela θ4 na Figura 4), ou seja, um período antes do centro morto superior TDC, o número de injeções não é limitado ao descrito acima.

[062] Na modalidade acima, o injetor 19 é montado voltado à câmara de combustão 4. Entretanto, a configuração de uma parte de injeção (posição de montagem e postura, etc.) não é limitada à descrita acima. Embora na modalidade acima, velocidade rotacional Ne do motor 1 como um motor de combustão interna seja detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31, a configuração de uma parte de detecção de velocidade rotacional não é limitada à descrita acima. Embora na modalidade acima, o torque do motor Te seja detectado por um sensor de carga 32, a configuração de uma parte de detecção de carga não é limitada à descrita acima.

[063] Na modalidade acima, quando a velocidade do motor detectada pelo sensor de ângulo da manivela 31 é maior do que a primeira velocidade rotacional predeterminada (velocidade rotacional predeterminada) Ne1, ou quando a carga detectada por um sensor de carga 32 é maior do que o primeiro valor predeterminado (carga predeterminada) Te1, o combustível é injetado no modo de dois estágios de compressão de admissão ou no modo de um estágio de admissão. Entretanto, se o modo for diferente do modo em que uma pluralidade de injeções é realizada no curso de compressão, o combustível poderá ser injetado em outro modo de injeção. Na modalidade acima, um combustível contendo álcool é usado, mas outros combustíveis podem ser usados.

[064] A modalidade acima pode ser combinada como desejado com uma ou mais das modificações acima. As modificações também podem ser combinadas entre si.

[065] De acordo com a presente invenção, enquanto assegura o tempo de vaporização do combustível, é possível suprimir efetivamente a diluição devido à adesão do combustível a uma parede interna de um cilindro.

[066] Acima, embora a presente invenção tenha sido descrita com referência às modalidades preferidas da mesma, será entendido, por aqueles versados na técnica, que várias alterações e modificações podem ser feitas nela sem se afastar do escopo das reivindicações anexas.

Claims (6)

1. Aparelho de controle de injeção de combustível (100) para um motor de combustão interna (1) tendo um cilindro (2), um pistão (3) deslizavelmente disposto ao longo de uma parede interna do cilindro (2), e uma parte de injeção (19) fornecida voltada a uma câmara de combustão (4) acima do pistão (3),
   o aparelho de controle de injeção de combustível (100) caracterizado pelo fato de que compreende
   uma unidade de controle de injeção (35) configurada para controlar a parte de injeção (19), em que
   a unidade de controle de injeção (35) é configurada para controlar a parte de injeção (19) para, assim, realizar múltiplas injeções de um combustível em um curso de compressão em que o pistão (3) desliza de um centro morto inferior (BDC) a um centro morto superior (TDC), e de modo que um período inicial de uma primeira injeção nas múltiplas injeções é um primeiro período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo retardado do que o centro morto inferior (BDC) e um período final de uma última injeção nas múltiplas injeções é um segundo período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo avançado do que o centro morto superior (TDC).
2. Aparelho de controle de injeção de combustível (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:
   uma parte de detecção de velocidade rotacional (31) configurada para detectar uma velocidade rotacional do motor de combustão interna (1); e
   uma parte de detecção de carga (32) configurada para detectar uma carga agindo sobre o motor de combustão interna (1), em que
   a unidade de controle de injeção (35) é configurada para controlar a parte de injeção (19) para, assim, realizar as múltiplas injeções no curso de compressão quando a velocidade rotacional detectada pela parte de detecção de velocidade rotacional (31) é igual a ou menor que uma velocidade rotacional predeterminada (Ne1) e a carga detectada pela parte de detecção de carga (32) é igual a ou menor que uma carga predeterminada (Te1), e para, assim, não realizar as múltiplas injeções no curso de compressão quando a velocidade rotacional detectada pela parte de detecção de velocidade rotacional (31) é maior que a velocidade rotacional predeterminada (Ne1) ou quando a carga detectada pela parte de detecção de carga (32) é maior que a carga predeterminada (Te1).
3. Aparelho de controle de injeção de combustível (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que
   o segundo período predeterminado corresponde ao ângulo de manivela do lado de ângulo avançado por pelo menos um ângulo de manivela predeterminado (Δθ32) do que o centro morto superior (TDC), e o ângulo de manivela predeterminado (Δθ32) é definido antecipadamente com base em um período de vaporização do combustível.
4. Aparelho de controle de injeção de combustível (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que
   o primeiro período predeterminado corresponde ao ângulo de manivela do lado de ângulo retardado por pelo menos um ângulo de manivela predeterminado (Δθ31) do que o centro morto inferior (BDC), e o ângulo de manivela predeterminado (Δθ31) é definido antecipadamente com base em uma direção de injeção do combustível injetado da parte de injeção (19).
5. Aparelho de controle de injeção de combustível (100) para um motor de combustão interna (1) tendo um cilindro (2), um pistão (3) deslizavelmente disposto ao longo de uma parede interna do cilindro (2), e uma parte de injeção (19) fornecida voltada a uma câmara de combustão (4) acima do pistão (3),
   o aparelho de controle de injeção de combustível (100) caracterizado pelo fato de que compreende
   uma unidade de controle de injeção (35) configurada para controlar a parte de injeção (19), em que
   a unidade de controle de injeção (35) é configurada para controlar a parte de injeção (19) para, assim, realizar múltiplas injeções de um combustível em um curso de compressão em que o pistão (3) desliza de um centro morto inferior (BDC) a um centro morto superior (TDC), e de modo que um período inicial de uma primeira injeção nas múltiplas injeções é um primeiro período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo retardado por pelo menos um primeiro ângulo de manivela predeterminado (Δθ31) do que o centro morto inferior (BDC) e um período final de uma última injeção nas múltiplas injeções é um segundo período predeterminado correspondente a um ângulo de manivela de um lado de ângulo avançado por pelo menos um segundo ângulo de manivela predeterminado (Δθ32) do que o centro morto superior (TDC).
6. Aparelho de controle de injeção de combustível (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que
   o combustível contém um álcool.

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