BR112012013729B1

BR112012013729B1 - Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha

Info

Publication number: BR112012013729B1
Application number: BR112012013729-8A
Authority: BR
Inventors: Daisuke Akihisa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2020-01-07
Also published as: RU2509908C2; JP5196033B2; IN2012DN02821A; BR112012013729A2; US9151231B2; CN102639844B; DE112009005431B4; WO2011070686A1; CN102639844A; US20120234273A1; DE112009005431T5; JPWO2011070686A1; RU2012122511A

Abstract

motor de combustão interna do tipo ignição de centelha. um motor de combustão interna que é dotado de um mecanismo de razão de compressão variável (a) capaz de alterar uma razão de compressão mecânica e um mecanismo de timing de válvula variável (b) capaz de controlar um timing de fechamento de uma válvula de admissão (7). a razão de expansão é feita mais elevada no momento de operação de carga baixa de motor em comparação com no momento de operação de carga elevada do motor. um combustível contendo álcool é utilizado como o combustível, e a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor é feita para cair quando uma concentração de álcool no combustível é elevada em comparação com quando a concentração de álcool no combustível é baixa.

Description

“MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DO TIPO IGNIÇÃO DE CENTELHA”

Campo técnico

A presente invenção refere-se a um motor de combustão interna do tipo ignição de centelha.

Técnica antecedente

Ao utilizar um combustível que contém álcool como combustível, quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível, mais elevado o valor de octana e mais difícil se torna para detonação ocorrer. Portanto, quanto mais elevada à concentração de álcool no combustível, mais elevada à razão de compressão pode ser feita. Portanto, é conhecido um motor de combustão interna que é dotado de um mecanismo de razão de compressão variável que pode mudar uma razão de compressão mecânica e um mecanismo de regulação de tempo de válvula variável que pode controlar um tempo de fechamento da válvula de admissão, que utiliza um combustível que contém álcool como combustível, e que eleva a razão de compressão efetiva quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível (vide a literatura de patente 1).

Lista de citações

Literatura de patente

Literatura de patente 1: publicação de patente japonesa (A) no. 2009-115063 Sumário da invenção

Problema técnico

A esse respeito, se tiver um combustível como álcool que contém queima de oxigênio, uma grande quantidade de água com um calor específico grande é produzido em comparação com quando se faz queima de gasolina comum e como resultado a temperatura de combustão cai. Se a temperatura de combustão cair, a pressão de combustão cai e a pressão extrema de expansão cai. Portanto, ao utilizar gasolina comum, a pressão extrema de expansão se torna a pressão atmosférica ou mais, porém ao utilizar um combustível que contém álcool, mesmo se elevar a razão de compressão efetiva, às vezes a pressão extrema de expansão terminará caindo abaixo da pressão atmosférica, isto é, expansão em excesso terminará ocorrendo. Entretanto, se tal expansão em excesso ocorrer, a eficiência de calor cairá grandemente.

Um objetivo da presente invenção é fornecer um motor de combustão interna do tipo ignição de centelha que pode evitar expansão em excesso ao utilizar um combustível contendo álcool e desse modo pode assegurar uma eficiência elevada de calor.

Solução para o problema

De acordo com a presente invenção, é fornecido um motor de combustão interna do tipo ignição de centelha que compreende um mecanismo de razão de compressão variável capaz de alterar uma razão de compressão mecânica e um mecanismo de regulação de

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2/20 tempo de válvula variável capaz de controlar um tempo de fechamento de uma válvula de admissão, e uma razão de expansão é feita mais elevada no momento de operação de carga baixa em comparação com o momento de operação de carga elevada do motor, em que um combustível contendo álcool é utilizado como combustível, e a razão de expansão no momento de operação de carga baixa do motor é feita para cair quando uma concentração de álcool no combustível é elevada em comparação com quando a concentração de álcool no combustível é baixa.

Efeitos vantajosos da invenção

No momento de operação de carga baixa do motor, a razão de expansão é feita mais elevada em comparação com o momento de operação de carga elevada do motor, assim quando um combustível contendo álcool é utilizado como combustível há possibilidade de expansão em excesso. Nesse caso, quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível, mais facilmente ocorre a expansão em excesso. Na presente invenção, quando a concentração de álcool no combustível é elevada, a razão de expansão no momento de operação de carga baixa do motor é feita cair em comparação com quando a concentração de álcool no combustível é baixa, assim mesmo quando a concentração de álcool no combustível é elevada, a expansão em excesso pode ser impedida de ocorrer.

Breve descrição dos desenhos

A figura 1 é uma visão geral de um motor de combustão interna do tipo ignição de centelha.

A figura 2 é uma vista em perspectiva desmontada de um mecanismo de razão de compressão variável.

A figura 3 é uma vista em seção transversal lateral do motor de combustão interna ilustrado.

A figura 4 é uma vista que mostra um mecanismo de regulação de tempo de válvula variável.

A figura 5 é uma vista que mostra as quantidades de levantamento da válvula de admissão e válvula de descarga.

A figura 6 é uma vista para explicar uma razão de compressão mecânica, razão de combustão efetiva, e razão de expansão.

A figura 7 é uma vista que mostra a relação entre a eficiência térmica teórica e a razão de expansão.

A figura 8 é uma vista para explicar um ciclo comum e ciclo de razão de expansão superelevado.

A figura 9 é uma vista que mostra as alterações na razão de compressão mecânica etc. de acordo com a carga do motor.

A figura 10 é um gráfico PV.

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A figura 11 é uma vista que mostra a relação entre uma concentração de álcool e a razão de expansão.

A figura 12 é uma vista que mostra a relação entre a concentração de álcool e a razão de compressão efetiva.

A figura 13 é uma vista que mostra um mapa do IC de tempo de fechamento da válvula de admissão, etc.

A figura 14 é um fluxograma para controleoperacional.

A figura 15 é uma vista geral que mostra outra modalidade de um motor de combustão interna tipo ignição de centelha.

A figura 16 é uma vista que mostra as alterações em razão de compressão mecânica, etc. de acordo com a carga do motor.

A figura 17 é uma vista que mostra a relação entre a concentração de álcool e uma quantidade de avanço de um tempo de abertura de válvula de descarga.

A figura 18 é uma vista que mostra um mapa de um tempo de abertura de válvula de descarga EO.

A figura 19 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 20 é um fluxograma para controle operacional.

Descrição de modalidades

A figura 1 mostra uma vista em seção transversal lateral de um motor de combustão interna do tipo ignição de centelha.

Com referência à figura 1, 1 indica um cárter, 2 um bloco de cilindros, 3 um cabeçote de cilindro, 4 um pistão, 5 uma câmara de combustão, 6 uma vela de ignição disposta no centro superior da câmara de combustão 5, 7 uma válvula de admissão, 8 um orifício de admissão, 9 uma válvula de descarga, e 10 um orifício de descarga. Cada orifício de admissão 8 é conectado através de um cano de derivação de admissão 11 a um tanque de compressão 12, enquanto cada cano de derivação de admissão 11 é dotado de um injetor de combustível 13 para injetar combustível em direção a um orifício de admissão correspondente 8. Observe que cada injetor de combustível 13 pode ser disposto em cada câmara de combustão 5 em vez de ser fixado a cada cano de derivação de admissão 11.

O tanque de compressão 12 é conectado através de um duto de admissão 14 a um limpador de ar 15, enquanto o duto de admissão 14 é dotado no interior do mesmo com uma válvula de estrangulamento 17 que é acionada por um acionador 16 e um detector de quantidade de ar de admissão 18 que utiliza, por exemplo, um fio quente. Por outro lado, o orifício de descarga 10 é conectado através de uma tubulação de descarga 19 a um conversor catalítico 20 que aloja, por exemplo, um catalisador de três vias, enquanto a tubulação de descarga 19 é dotada no interior da mesma com um sensor de razão de ar-combustível 21.

Na modalidade que é mostrada na figura 1, um combustível contendo álcool é utiliPetição 870190077396, de 09/08/2019, pág. 11/47

4/20 zado como combustível. O combustível contendo álcool que é armazenado em um tanque de combustível 22 é alimentado para cada injetor de combustível 13. Nessa modalidade de acordo com a presente invenção, a concentração de álcool no combustível utilizado estende através de uma faixa ampla de 0% a 85% ou aproximadamente, portanto a concentração de álcool no combustível que é injetado a partir do injetor de combustível 13 também muda em uma faixa ampla. Dentro do tanque de combustível 22, um sensor de concentração de álcool 23 é fixado para detectar a concentração de álcool no combustível que é injetado a partir do injetor de combustível 13.

Por outro lado, na modalidade mostrada na figura 1, a parte de conexão do cárter 1 e o bloco de cilindro é dotada de um mecanismo de razão de compressão variável A que é capaz de mudar as posições relativas do cárter 1 e bloco de cilindro 2 na direção axial de cilindro de modo a mudar o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão e é adicionalmente dotado de um mecanismo de mudança de tempo de partida de ação de compressão efetiva B que é capaz de mudar um tempo de partida de uma ação de compressão efetiva. Observe que na modalidade mostrada na figura 1, esse mecanismo de mudança de tempo de partida de ação de compressão efetiva B é compreendido de um mecanismo de regulação de tempo de válvula variável que é capaz de controlar o tempo de fechamento da válvula de admissão 7.

A unidade de controle eletrônica 30 é compreendida de um computador digital que é dotado de uma ROM (memória somente de leitura) 32, RAM (memória de acesso aleatório) 33, CPU (microprocessador) 34, portada de entrada 35, e porta de saída 36, que são conectadas entre si através de um barramento bidirecional 31. O sinal de saída do detector de quantidade de ar de admissão 18 e os sinais de saída do sensor de razão de arcombustível 21 e sensor de álcool 23 são entrados através de conversores AD correspondentes 37 na porta de entrada 35. Além disso, um pedal de acelerador 40 é conectado a um sensor de carga 41 que gera uma voltagem de saída que é proporcional à quantidade de depressão L do pedal de acelerador 40. A voltagem de saída do sensor de carga 41 é entrada através de um conversor AD correspondente 37 na porta de entrada 35. Além disso, a porta de entrada 35 é conectada a um sensor de ângulo de manivela 42 que gera um pulso de saída toda vez que o eixo de manivelas gira, por exemplo, em 30°. Por outro lado, a porta de saída 36 é conectada através do circuito de acionamento 38 a cada vela de ignição 6, cada injetor de combustível 13, acionador de acionamento de válvula de estrangulamento 16, mecanismo de razão de compressão variável A e mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B.

A figura 2 é uma vista em perspectiva desmontada do mecanismo de razão de compressão variável A que é mostrado na figura 1, enquanto a figura 3 é uma vista em seção transversal lateral do motor de combustão interna ilustrado. Com referência à figura 2,

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5/20 na parte inferior das duas partes laterais do bloco de cilindro 2, uma pluralidade de partes salientes 50 que serão separadas entre si por certa distância são formadas. Cada parte de projeção 50 é formada com um furo de inserção de came em seção transversal circular 51. Por outro lado, a superfície superior do cárter 1 é formada com uma pluralidade de partes salientes 52 que são separadas entre si por certa distância e que encaixam entre as partes salientes correspondentes 50. Essas partes salientes 52 são também formadas com furos de inserção de came em seção transversal circulares 53.

Como mostrado na figura 2, um par de eixos de came 54 e 55 é fornecido. Cada um dos eixos de came 54 e 55 tem cames circulares 56 fixados no mesmo que é capaz de ser giratoriamente inserido nos furos de inserção de came 51 em posição alternada. Esses cames circulares 56 são coaxiais com os eixos geométricos de rotação dos eixos de came 54 e 55. Por outro lado, entre os cames circulares 56, como mostrado pelo sombreado de linhas na figura 3, estendem eixos excêntricos 57 dispostos excentricamente com relação aos eixos geométricos de rotação dos eixos de came 54 e 55. Cada eixo excêntrico 57 tem outros cames circulares 58 giratoriamente fixados ao mesmo excentricamente. Como mostrado na figura 2, esses cames circulares 58 são dispostos entre os cames circulares 56. Esses cames circulares 58 são giratoriamente inseridos nos furos de inserção de came correspondentes 53.

Quando os cames circulares 56 que são fixados aos eixos de came 54 e 55 são girados em direções opostas como mostrado pelas setas de linha sólida na figura 3(A) a partir do estado mostrado na figura 3(A), os eixos excêntricos 57 movem em direção ao centro inferior, assim os cames circulares 58 giram nas direções opostas a partir dos cames circulares 56 nos furos de inserção de came 53 como mostrado pelas setas de linha interrompida na figura 3(A). Como mostrado na figura 3(B), quando os eixos excêntricos 57 se movem em direção ao centro inferior, os centros dos cames circulares 58 se movem para baixo dos eixos excêntricos 57.

Como será entendido a partir de uma comparação da figura 3(A) e figura 3(B), as posições relativas do cárter 1 e bloco de cilindro 2 são determinadas pela distância entre os centros dos cames circulares 56 e os centros dos cames circulares 58. Quanto maior a distância entre os centros dos cames circulares 56 e os centros dos cames circulares 58, mais distante o bloco de cilindro 2 a partir do cárter 1. Se o bloco de cilindro 2 separar do cárter 1, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão aumenta, portanto fazendo os eixos de came 54 e 55 girarem, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão pode ser mudado.

Como mostrado na figura 2, para fazer os eixos de came 54 e 55 girarem em direções opostas, o eixo de um motor de acionamento 59 é dotado de um par de engrenagens

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6/20 sem fim 61 e 62 com direções opostas de rosca. Engrenagens 63 e 64 engatando com essas engrenagens sem fim 61 e 62 são fixadas em extremidades dos eixos de came 54 e 55. Nessa modalidade, por acionar o motor de acionamento 59, é possível alterar o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão em uma ampla faixa. Observe que o mecanismo de razão de compressão variável A mostrado da figura 1 até a figura 3 mostra um exemplo. Qualquer tipo de mecanismo de razão de compressão variável pode ser utilizado.

Por outro lado, a figura 4 mostra o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B que é fixado à extremidade do eixo de came 70 para acionar a válvula de admissão 7 na figura 1. Com referência à figura 4, esse mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é dotado de uma polia de regulação de tempo 71 que é girada por um eixo de manivelas de motor através de uma correia de regulação de tempo na direção da seta, um alojamento cilíndrico 72 que gira juntamente com a polia de regulação de tempo 71, um eixo 73 que é capaz de girar juntamente com um eixo de came de acionamento de válvula de admissão 70 e girar em relação ao alojamento cilíndrico 72, uma pluralidade de divisões 74 que estendem a partir de uma circunferência interna do alojamento cilíndrico 72 para uma circunferência externa do eixo 73, e palhetas 75 que estendem entre as divisões 74 a partir da circunferência externa do eixo 73 até a circunferência interna do alojamento cilíndrico 72, os dois lados das palhetas 75 sendo formados com câmaras hidráulicas de uso avançado 76 e câmaras hidráulicas de uso retardado 77.

A alimentação do óleo de trabalho para as câmaras hidráulicas 76 e 77 é controlada por uma válvula de controle de alimentação de óleo de trabalho 78. Essa válvula de controle de alimentação de óleo de trabalho 78 é dotada de orifícios hidráulicos 79 e 80 que são conectados às câmaras hidráulicas 76 e 77, um orifício de alimentação 82 para óleo de trabalho que é descarregado de uma bomba hidráulica 81, um par de orifícios de dreno 83 e 84, e uma válvula de carretel 85 para controlar conexão e desconexão dos orifícios 79, 81, 82, 83 e 84.

Para avançar a fase dos cames do eixo de came de acionamento de válvula de admissão 70, na figura 4, a válvula de carretel 85 é feita se mover para a direita, óleo de trabalho que é alimentado a partir do orifício de alimentação 82 é alimentado através do orifício hidráulico 79 para as câmaras hidráulicas de uso avançado 76, e óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas de uso retardado 77 é drenado do orifício de dreno 84. Nesse momento, o eixo 73 é feito girar em relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção da seta.

Ao contrário disso, para retardar a fase dos cames do eixo de came de acionamento de válvula de admissão 70, na figura 4, a válvula de carretel 85 é feita mover para a esquerda, o óleo de trabalho que é alimentado a partir do orifício de alimentação 82 é alimentado através do orifício hidráulico 80 para as câmaras hidráulicas de uso retardado 77, e

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7/20 óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas de uso avançado 76 é drenado a partir do orifício de dreno 83. Nesse momento, o eixo 73 é feito girar em relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção oposta à seta.

Quando o eixo 73 é feito girar em relação ao alojamento cilíndrico 72, se a válvula de carretel 85 for retornada à posição neutra que é mostrada na figura 4, a operação para rotação relativa do eixo 73 é parada. O eixo 73 é retido na posição rotacional relativa ne3sse momento. Portanto, é possível utilizar o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B de modo a avançar ou retardar a fase dos cames do eixo de came de acionamento de válvula de admissão 70 exatamente pela quantidade desejada.

Na figura 5, a linha cheia mostra quando o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é utilizado para avançar a fase dos cames do eixo de came de acionamento de válvula de admissão 70 no máximo, enquanto a linha interrompida mostra quando é utilizado para retardar a fase dos cames do eixo de came de acionamento de válvula de admissão 70 no máximo. Portanto, o tempo de abertura da válvula de admissão 7 pode ser livremente ajustado entre a faixa mostrada pela linha cheia na figura 5 e a faixa mostrada pela linha interrompida, portanto, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 pode ser ajustado em qualquer ângulo de manivela na faixa mostrada pela seta C na figura 5.

O mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B que é mostrado na figura 1 e figura 4 é um exemplo. Por exemplo, um mecanismo de regulação de tempo de válvula variável ou outros tipos variados de mecanismos de regulação de tempo de válvula variável que são capazes de mudar somente o tempo de fechamento da válvula de admissão enquanto mantém o tempo de abertura da válvula de admissão constante podem ser utilizados.

A seguir, o significado dos termos utilizados no presente pedido será explicado com referência à figura 6. Observe que as figuras 6(A), (B) e (C) mostram para fins explanatórios um motor com um volume de cada câmara de combustão de 50 ml e um volume de curso de cada pistão de 500 ml. Nessas figuras 6(A), (B) e (C), o volume da câmara de combustão mostra o volume de uma câmara de combustão quando um pistão está em ponto morto superior de compressão.

A figura 6(A) explica a razão de compressão mecânica. A razão de compressão mecânica é um valor determinado mecanicamente a partir de um volume de curso de um pistão e o volume de câmara de combustão no momento de um curso de compressão. Essa razão de compressão mecânica é expressa por (volume de câmara de combustão+volume de curso)/volume de câmara de combustão. No exemplo mostrado na figura 6(A), essa razão de compressão mecânica se torna (50 ml + 500 ml)/50 ml=11.

A figura 6(B) explica a razão de combustão efetiva. Essa razão de combustão efetiva é um valor determinado a partir do volume de curso efetivo do pistão e o volume de câ

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8/20 mara de combustão a partir de quando a ação de compressão é efetivamente iniciada até quando o pistão atinge ponto morto superior. Essa razão de combustão efetiva é expressa por (volume de câmara de combustão+ volume de curso efetivo)/volume de câmara de combustão. Isto é, como mostrado na figura 6(B), mesmo se o pistão começar a elevar no curso de compressão, nenhuma ação de compressão é executada enquanto a válvula de admissão está aberta. A ação de compressão efetiva é iniciada após o fechamento da válvula de admissão. Portanto, a razão de combustão efetiva é expressa como acima utilizando o volume de curso efetivo. No exemplo mostrado na figura 6(B), a razão de combustão efetiva se torna (50 ml + 450 mL) / 50 ml = 10.

A figura 6(C) explica a razão de expansão. A razão de expansão é um valor determinado a partir do volume de curso do pistão e o volume de câmara de combustão no momento de um curso de expansão. Essa razão de expansão é expressa pelo (volume de câmara de combustão + volume de curso)/volume de câmara de combustão. No exemplo mostrado na figura 6(C), essa razão de expansão se torna (50 ml + 500 ml) / 50 ml=11.

A seguir, um ciclo de razão de expansão superelevado que é utilizado na presente invenção será explicado com referência à figura 7 e à figura 8. Observe que a figura 7 mostra a relação entre a eficiência térmica teórica e a razão de expansão no caso de utilizar gasolina como o combustível, enquanto a figura 8 mostra uma comparação entre o ciclo comum e o ciclo de razão de expansão superelevada utilizado seletivamente de acordo com a carga na presente invenção.

A figura 8(A) mostra o ciclo comum quando a válvula de admissão fecha próximo ao ponto morto inferior e a ação de compressão pelo pistão é iniciada a partir quase substancialmente do ponto morto inferior de compressão. No exemplo mostrado nessa figura 8(A) também, do mesmo modo que os exemplos mostrados nas figuras 6(A), (B) e (C), o volume de câmara de combustão é feito 50 ml, e o volume de curso do pistão é feito 500 ml. Como será entendido a partir da figura 8(A), em um ciclo comum, a razão de compressão mecânica é (50 ml +500 ml)/50 ml = 11, a razão de combustão efetiva também é aproximadamente 11, e a razão de expansão também se torna (50 ml+500 ml)/50 ml = 11. Isto é, em um motor de combustão interna comum, a razão de compressão mecânica e razão de combustão efetiva e a razão de expansão se tornam substancialmente iguais.

A linha cheia na figura 7 mostra a alteração na eficiência térmica teórica no caso onde a razão de combustão efetiva e a razão de expansão são substancialmente iguais, isto é, no ciclo comum. Nesse caso, é aprendido que quanto maior a razão de expansão, isto é, mais elevada a razão de combustão efetiva, mais elevada a eficiência térmica teórica. Portanto, em um ciclo comum, para elevar a eficiência térmica teórica, a razão de combustão efetiva deve ser feita mais elevada. Entretanto, devido às restrições na ocorrência de detonação no momento de operação de carga elevada do motor, a razão de combustão efetiva

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9/20 pode ser somente elevada mesmo no máximo até aproximadamente 12, por conseguinte, em um ciclo comum, a eficiência térmica teórica não pode ser feita suficientemente elevada.

Por outro lado, sob essa situação, os inventores diferenciaram estritamente entre a razão de compressão mecânica e a razão de combustão efetiva e estudaram a eficiência térmica teórica e como resultado descobriram que na eficiência térmica teórica, a razão de expansão é dominante, e a eficiência térmica teórica não é afetada muito pela razão de combustão efetiva. Isto é, se elevar a razão de combustão efetiva, a força explosiva eleva, porém a expressão requer muita energia, por conseguinte mesmo se elevar a razão efetiva de combustão, a eficiência térmica teórica não se elevará muito.

Ao contrário disso, se aumentar a razão de expansão, quanto mais tempo o período durante o qual uma força atua pressionando para baixo o pistão no momento do curso de expansão, mais tempo que o pistão fornece uma força rotacional ao eixo de manivelas. Portanto, quanto maior a razão de expansão é feita, mais elevada se torna a eficiência térmica teórica. A linha interrompida ε=10 na figura 7 mostra a eficiência térmica teórica no caso de fixar a razão de combustão efetiva em 10 e elevar a razão de expansão naquele estado. Desse modo, é aprendido que a quantidade de elevação da eficiência térmica teórica ao elevar a razão de expansão no estado onde a razão de combustão efetiva é mantida em um valor baixo e a quantidade de elevação da eficiência térmica teórica no caso onde a razão de combustão efetiva é aumentada juntamente com a razão de expansão como mostrado pela linha cheia da figura 7 não diferirá muito.

Se a razão de combustão efetiva for mantida em um valor baixo desse modo, detonação não ocorrerá, portanto, se a elevação da razão de expansão no estado onde a razão de combustão efetiva for mantida em um valor baixo, a ocorrência de detonação pode ser evitada e a eficiência térmica teórica pode ser grandemente elevada. A figura 8(B) mostra um exemplo do caso ao utilizar o mecanismo de razão de compressão variável A e mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B para manter a razão de combustão efetiva em um valor baixo enquanto eleva a razão de expansão.

Com referência à figura 8(B), nesse exemplo, o mecanismo de razão de compressão variável A é utilizado para diminuir o volume de câmara de combustão de 50 ml para 20 ml. Por outro lado, o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é utilizado para retardar o tempo de fechamento da válvula de admissão até que o volume de curso efetivo do pistão mude de 500 ml para 200 ml. Como resultado, nesse exemplo, a razão de combustão efetiva se torna (20 ml + 200 ml) / 20 ml = 11 e a razão de expansão se torna (20 ml + 500 ml) / 20 ml = 26. No ciclo comum mostrado na figura 8(A), como explicado acima, a razão de combustão efetiva é aproximadamente 11 e a razão de expansão é 11. Em comparação com esse caso, no caso mostrado na figura 8(B), é aprendido que somente a razão de expansão é elevada para 26. Esse é o motivo que é chamado o ciclo de razão de expansão

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10/20 superelevada.

Dito em termos gerais, em um motor de combustão interna, quanto mais baixa a carga de motor, pior a eficiência térmica, portanto para melhorar a eficiência térmica no tempo de operação de veículo, isto é, melhorar a eficiência de combustível, se torna necessário aperfeiçoar a eficiência térmica no momento de operação de carga baixa de motor. Por outro lado, no ciclo de razão de expansão superelevada mostrado na figura 8(B), o volume de curso efetivo do pistão no momento do curso de compressão é feito menor, assim a quantidade de ar de admissão que pode ser levada para dentro da câmara de combustão 5 se torna menor, portanto, esse ciclo de razão de expansão super elevada pode ser somente empregado quando a carga do motor é relativamente baixa. Portanto, na presente invenção, no momento de operação de carga baixa do motor, o ciclo de razão de expansão superelevada mostrado na figura 8(B) é utilizado, enquanto no momento de operação de carga elevada o motor, o ciclo comum mostrado na figura 8(A) é utilizado.

A seguir, o controle operacional como um todo será explicado com referência à figura 9.

A figura 9 mostra as alterações na quantidade de ar de admissão, razão de compressão mecânica, razão de expansão, pressão extrema de expansão, razão de compressão efetiva, tempo de fechamento da válvula de admissão 7, e grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 de acordo com a carga do motor em certa velocidade do motor. Observe que na figura 9, as linhas interrompidas mostram o caso de uso de gasolina como o combustível, enquanto as linhas cheias mostram o caso de uso de um combustível contendo álcool com certa concentração de álcool como combustível. Além disso, nessa modalidade de acordo com a presente invenção, comumente a razão média de ar-combustível na câmara de combustão 5 é controlada por realimentação para a razão de ar-combustível estequiométrica com base no sinal de saída do sensor de razão de ar-combustível 21 de modo que o catalisador de três vias no conversor catalítico 20 possa simultaneamente reduzir o HC, CO e NOx não queimados no gás de descarga.

Em primeiro lugar, se explicar o caso como mostrado pelas linhas interrompidas na figura 9, isto é, o caso de utilizar gasolina como combustível, no momento de operação de carga elevada de motor, como explicado acima, o ciclo comum que é mostrado na figura 8(A) é executado. Portanto, nesse momento, como mostrado na figura 9, a razão de compressão mecânica é abaixada, desse modo a razão de expansão é baixa. Como mostrado na figura 9 pelas linhas interrompidas, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é avançado como mostrado pela linha cheia na figura 5. Além disso, nesse momento, a quantidade de ar de admissão é grande. Nesse momento, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é retido totalmente aberto ou substancialmente totalmente aberto.

Por outro lado, como mostrado na figura 9 pelas linhas interrompidas, se a carga do

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11/20 motor se torna mais baixa, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é retardado juntamente com isso para reduzir a quantidade de ar de admissão. Além disso, nesse momento, como mostrado na figura 9, a razão de compressão mecânica é aumentada à medida que a carga do motor se torna mais baixa de modo que a razão de compressão efetiva é retida substancialmente constante, portanto a razão de expansão também é aumentada à medida que a carga de motor se torna mais baixa. Observe que, nesse momento também a válvula de estrangulamento 17 é retida no estado totalmente aberto ou substancialmente totalmente aberto, portanto, a quantidade de ar de admissão que é alimentado para dentro da câmara de combustão 5 é controlada sem se basear na válvula de estrangulamento 17 por alterar o tempo de fechamento da válvula de admissão 7.

Quando a carga do motor se torna mais baixa do estado de operação de carga elevada de motor desse modo, a razão de compressão mecânica é feita aumentar juntamente com a diminuição na quantidade de ar de admissão sob uma razão de compressão efetiva substancialmente constante. Isto é, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge ponto morto superior de compressão é feito diminuir em proporção à diminuição da quantidade de ar de admissão. Portanto, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge ponto morto superior de compressão altera em proporção à quantidade de ar de admissão. Observe que nesse momento, a razão de combustível-ar dentro da câmara de combustão 5 se torna a razão de ar-combustível estequiométrica, assim o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge ponto morto superior de compressão muda em proporção à quantidade de combustível.

Se a carga do motor se tornar adicionalmente mais baixa, a razão de compressão mecânica é feita adicionalmente aumentar. Se a carga do motor cair a certa carga L da região de carga média, a razão de compressão mecânica atinge a razão de compressão mecânica de limite formando o limite estrutural da câmara de combustão 5. Se a razão de compressão mecânica atingir a razão de compressão mecânica de limite, na região onde a carga é mais baixa do que a carga de motor L quando a razão de compressão mecânica atinge a razão de compressão mecânica, a razão de compressão mecânica é retida na razão de compressão mecânica de limite. Portanto, no momento de operação de carga média do motor lateral de carga baixa e no momento de operação de carga baixa do motor, isto é, no lado de operação de carga baixa do motor, a razão de compressão mecânica se torna máxima e a razão de expansão também se torna máxima. Em outras palavras, no lado de operação de carga baixa do motor, a razão de compressão mecânica é feita a máxima de modo que a razão máxima de expansão seja obtida.

Por outro lado, no exemplo que é mostrado na figura 9, se a carga de motor cair para a carga L, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o tempo de fechamento de limite no qual a quantidade de ar de admissão que é alimentado para a câmara de

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12/20 combustão 5 pode ser controlado. Se o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 atingir o tempo de fechamento de limite, na região de uma carga mais baixa do que a carga de motor L quando o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 atinge o tempo de fechamento de limite, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é retido no tempo de fechamento de limite. Se a carga do motor se tornar a carga L ou menos, a razão de compressão mecânica e o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 são retidas constantes desse modo, assim a razão de compressão efetiva é retida constante.

Se o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 for retido no tempo de fechamento de limite, uma alteração do tempo de fechamento da válvula de admissão 7 não mais será capaz de ser utilizada para controlar a quantidade de ar de admissão. Na modalidade que é mostrada na figura 9, nesse momento, na região onde a carga é mais baixa do que a carga de motor L quando o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 atinge o tempo de fechamento de limite, a válvula de estrangulamento 17 é utilizada para controlar a quantidade de ar de admissão que é alimentada para dentro da câmara de combustão 5. Quanto mais baixa se torna a carga do motor, menor o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é feito.

Além disso, se a carga do motor cair, a pressão de combustão cai, assim a pressão extrema de expansão também cai. Portanto, como mostrado na figura 9 pela linha interrompida, juntamente com uma queda na carga de motor, a pressão extrema de expansão também cai. Nesse caso, a pressão extrema de expansão cai o máximo quando a carga do motor cai o máximo, porém como será entendido a partir da figura 9, mesmo quando a pressão extrema de expansão cai no máximo, a pressão extrema de expansão não se tornará menor do que a pressão atmosférica.

Por outro lado, como mostrado na figura 9 pela linha de um ponto e traço, por avançar o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 juntamente com uma queda na carga de motor, também é possível controlar a quantidade de ar de admissão sem se basear na válvula de estrangulamento 17. Portanto, se expresso como sendo capaz de abranger tanto o caso que é mostrado pela linha interrompida e o caso que é mostrado pela linha de um ponto e traço na figura 9, no exemplo que é mostrado na figura 9, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é feito mover, à medida que a carga do motor se torna mais baixa, em uma direção para longe do ponto morto inferior de admissão BDC até o tempo de fechamento de limite L no qual a quantidade de ar de admissão que é alimentado para dentro de uma câmara de combusta possa ser controlada. Desse modo, a quantidade de ar de admissão pode ser também controlada por fazer o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 mudar como mostrado na figura 9 pela linha interrompida e pode ser controlado por fazer o mesmo mudar como mostrado pela linha de um ponto e traço, porém abaixo, o caso de fazer o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 muda como mostrado na

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13/20 figura 9 pela linha interrompida será explicado como exemplo.

A esse respeito, como explicado anteriormente, no ciclo de razão de expansão superelevada que é mostrado na figura 8(B), a razão de expansão é feita 26. Quanto mais elevada essa razão de expansão, mais preferível, porém como será entendido a partir da figura 7, mesmo para o prático por razão de compressão efetiva de limite mais baixo ε=5, se 20 ou mais, uma eficiência térmica teórica consideravelmente elevada pode ser obtida. Portanto, na presente invenção, o mecanismo de razão de compressão variável A é formado de modo que a razão de expansão se torna 20 ou mais.

A figura 10 é um gráfico PV que mostra logaritmicamente tanto o volume V da câmara de combustão 5 como uma pressão P da câmara de combustão 5. Na figura 10, a linha cheia mostra a relação entre o volume V e a pressão P no momento de operação de carga baixa de motor no caso de uso de gasolina como combustível. Como mostrado na figura 10 pela linha cheia, é aprendido que quando gasolina é utilizada como o combustível, mesmo no momento de operação de carga baixa do motor, a pressão extrema de expansão será a pressão atmosférica ou mais. A esse respeito, ao utilizar um combustível que contém álcool como o combustível como na presente invenção, às vezes a pressão extrema de expansão termina se tornando a pressão atmosférica ou menos.

Isto é, se fizer um combustível semelhante a álcool que contém queima de oxigênio, uma grande quantidade de água com um calor específico grande será produzido em comparação com quando faz queima comum de gasolina. Como resultado, a temperatura de combustão cairá e a pressão de combustão cairá. Se a pressão de combustão cair, a pressão extrema de expansão cai e como resultado, como mostrado na figura 10 pela linha interrompida, às vezes a pressão extrema de expansão termina se tornando menor do que a pressão atmosférica, isto é, às vezes a expansão em excesso termina ocorrendo. Entretanto, se a expansão em excesso ocorrer desse modo, a eficiência de calor cairá grandemente, assim é necessário evitar que tal expansão em excesso ocorra.

A esse respeito, ao utilizar um combustível que contém álcool como o combustível, quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível, mais a pressão de combustão cai e mais a pressão extrema de expansão cai. Por outro lado, a pressão extrema de expansão eleva à medida que a razão de expansão é feita cair. Portanto, para evitar expansão em excesso, é suficiente fazer a razão de expansão cair quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível. Portanto, na presente invenção, quando a concentração de álcool no combustível é elevada, a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor é feita cair em comparação com quando a concentração de álcool no combustível é baixa.

Observe que, nessa modalidade de acordo com a presente invenção, como mostrado na figura 11, a razão de expansão é feita mais elevada à medida que a concentração

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14/20 de álcool no combustível se torna mais elevada. Além disso, quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível se torna, mais difícil é para que detonação ocorra, portanto, é possível elevar a razão de compressão efetiva quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível. Portanto, na presente invenção, quando a concentração de álcool no combustível é elevada, a razão de compressão efetiva é feita mais elevada em comparação com quando a concentração de álcool no combustível é baixa. Nesse caso, na modalidade de acordo com a presente invenção, como mostrado na figura 12, quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível, maior a razão de compressão efetiva.

Agora, para fazer a razão de expansão cair, há dois métodos: o método de fazer a razão de compressão mecânica cair e o método de avançar o tempo de abertura da válvula de descarga 9. As linhas cheias da figura 9 mostram as alterações na razão de compressão mecânica etc. no caso de fazer a razão de compressão mecânica cair para desse modo fazer a razão de expansão cair no momento de operação de carga baixa do motor. Observe que a linha cheia da figura 9 mostra o caso onde combustível que contém certa concentração de álcool é utilizado como o combustível e onde a razão de compressão efetiva é elevada através do painel sem consideração com relação à carga do motor.

Com referência à figura 9, como mostrado pela linha cheia, no momento de operação de carga elevada do motor, a razão de compressão mecânica é feita mais elevada exatamente pela quantidade pela qual a razão de compressão efetiva é feita mais elevada. Portanto, nesse momento, a razão de expansão também se torna mais elevada do que o caso que é mostrado pelas linhas interrompidas, isto é, o caso de utilizar gasolina. Por outro lado, nesse momento, a pressão extrema de expansão se torna mais baixa em comparação com o gasto de uso de gasolina. Além disso, nesse momento, a válvula de estrangulamento 17 é retida no estado totalmente aberto ou substancialmente totalmente aberto.

Se a carga do motor se tornar mais baixa, como mostrado na figura 9 pela linha cheia, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é retardado para diminuir a quantidade de ar de admissão. Além disso, nesse momento, a razão de compressão mecânica é feita aumentar à medida que a carga do motor se torna mais baixa de modo que a razão de compressão efetiva é retida substancialmente constante, portanto a razão de expansão também é aumentada à medida que a carga do motor se torna mais baixa. Observe que nesse momento também, a válvula de estrangulamento 17 é retida totalmente aberta ou substancialmente totalmente abeta em estado, portanto, a quantidade de ar de admissão que é alimentada para dentro da câmara de combustão 5 é controlada, se basear na válvula de estrangulamento 17, por alterar o tempo de fechamento da válvula de admissão 7. Além disso, nesse momento, a pressão extrema de expansão gradualmente cai.

A seguir, se a carga do motor se torna adicionalmente mais baixa, a razão de compressão mecânica é adicionalmente feita aumentar. Se a carga do motor cair para a carga L1

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15/20 (>L), a razão de compressão mecânica atinge a razão de compressão mecânica máxima. Por outro lado, no exemplo que é mostrado na figura 9, se a carga do motor cair para Li, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o tempo de fechamento de limite no qual a quantidade de ar de admissão que é alimentado para dentro de uma câmara de combustão 5 pode ser controlado. Se o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 atingir o tempo de fechamento de limite, a alteração do tempo de fechamento da válvula de admissão 7 não mais pode ser utilizado para controlar a quantidade de ar de admissão, portanto nesse momento a válvula de estrangulamento 17 é utilizada para controlar a quantidade de ar de admissão que flui para dentro da câmara de combustão 5. Se a carga de motor se tornar mais baixa do que Li, quanto mais baixa a carga de motor se torna, menor o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é feito.

Por outro lado, no exemplo que é mostrado na figura 9, como mostrado pela linha cheia, se a carga do motor cair para L2 (<L), a pressão extrema de expansão cai para a pressão atmosférica. Portanto, no momento de operação de carga baixa onde a carga de motor é mais baixa do que a carga L2 onde a pressão extrema de expansão se torna a pressão atmosférica, a razão de expansão é feita cair por diminuir a razão de compressão mecânica. Como será entendido a partir da figura 9, no momento de operação de carga baixa do motor, se a razão de expansão for retida constante, a pressão extrema de expansão cairá rapidamente para menor do que a pressão atmosférica juntamente com a queda na carga de motor. Para evitar que a pressão extrema de expansão se torne menor do que a pressão atmosférica, nesse momento é necessário fazer a razão de expansão cair quando a carga do motor cai.

Portanto, na presente invenção, no momento de operação de carga baixa do motor, a quantidade de queda da razão de expansão é feita maior no lado de carga baixa do motor em comparação com o lado de carga elevado do motor. Observe que, nesse caso, no exemplo que é mostrado na figura 9, à medida que a carga de motor se torna mais baixa, a razão de compressão mecânica é feita se tornar mais baixa e juntamente com isso a razão de expansão é feita se tornar mais baixa. Por outro lado, no exemplo que é mostrado na figura 9, na região de operação de carga baixa do motor onde a carga do motor é mais baixa do que L2, para manter a razão de compressão efetiva constante, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é avançado à medida que a razão de compressão mecânica é feita cair. Nesse momento, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é feito fechar mais em comparação com quando usa gasolina de modo que a quantidade de ar de admissão se torna a quantidade exigida de ar de admissão que corresponde à carga.

Em uma modalidade de acordo com a presente invenção, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7, razão de compressão mecânica, e grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 se tornam funções da concentração de amônia no combustível além da

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16/20 carga de motor e velocidade do motor. Na modalidade de acordo com a presente invenção, uma pluralidade de mapas do IC de tempo de fechamento da válvula de admissão 7 como mostrado na figura 13(A) são armazenados para várias concentrações de álcool como funções da carga do motor L e velocidade do motor N antecipadamente na ROM 32, uma pluralidade de mapas da razão de compressão mecânica CA como mostrado na figura 13(B) são armazenados para várias concentrações de álcool como funções da carga do motor L e velocidade do motor N antecipadamente na ROM 32, e uma pluralidade de mapas do grau de abertura Θ da válvula de estrangulamento 17 como mostrado na figura 13(C) são armazenados para várias concentrações de álcool como funções da carga do motor L e velocidade do motor N antecipadamente na ROM 32.

A figura 14 mostra uma rotina de controle operacional. Com referência à figura 14, primeiramente, na etapa 100, o sensor de concentração de álcool 23 é utilizado para detectar a concentração de álcool no combustível que é alimentado para a câmara de combustão 5. A seguir, na etapa 101, o tempo de fechamento IC da válvula de admissão 7 é calculado a partir do mapa que é mostrado na figura 13(A) de acordo com a concentração de álcool detectada, a seguir, na etapa 102, a razão de compressão mecânica CR é calculada a partir do mapa que é mostrado na figura 13(B) de acordo com a concentração de álcool detectada, a seguir, na etapa 103, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é calculada a partir do mapa que é mostrado na figura 13(C) de acordo com a concentração detectada de álcool. A seguir, na etapa 104, o mecanismo de razão de compressão variável A é controlado de modo que a razão de compressão mecânica se torna a razão de compressão mecânica CR, o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é controlado de modo que o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o tempo de fechamento IC, e a válvula de estrangulamento 17 é controlada de modo que o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 se torna o grau de abertura Θ.

A figura 15 mostra outra modalidade. Nessa modalidade, para controlar o tempo de abertura da válvula de descarga 9, um mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B' que tem uma estrutura similar ao mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é fornecido para um eixo de came 90 que aciona a válvula de descarga 9. Nessa modalidade, a razão de expansão do tempo de operação de carga baixa do motor é feita cair por avançar o tempo de abertura da válvula de descarga 9 pelo mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B'.

As linhas interrompidas da figura 16, do mesmo modo que na figura 9, mostra quando gasolina é utilizada como o combustível, enquanto as linhas cheias da figura 16 mostram o caso de utilizar combustível contendo álcool com certa concentração de álcool como o combustível. Como mostrado pela linha cheia na figura 16, como nessa modalidade, na região de operação de carga baixa do motor onde a carga do motor é mais baixa do que

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17/20 a carga L2 na qual a pressão extrema de expansão se torna a pressão atmosférica, o tempo de abertura da válvula de descarga 9 é avançado em comparação com quando usa gasolina, isto é, o caso que é mostrado pelas linhas interrompidas. Se o tempo de abertura da válvula de descarga 9 for avançado, a razão de expansão cai.

Nesse caso, na modalidade de acordo com a presente invenção, como mostrado na figura 17, quanto mais elevada a concentração de álcool no combustível, mais a quantidade de avanço do tempo de abertura da válvula de descarga 9 é aumentada. Além disso, como será entendido a partir das linhas cheias da figura 16, no momento de operação de carga baixa do motor, quanto mais a carga do motor cai, mais a quantidade de avanço do tempo de abertura da válvula de descarga 9 é aumentada, portanto, mais a carga do motor cai, mais a razão de expansão é abaixa. Observe que, nessa modalidade, no momento de operação de carga baixa do motor, a razão de compressão mecânica é mantida na razão máxima de compressão mecânica, enquanto o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 é retida no tempo de fechamento de limite.

Nessa modalidade também, o tempo de fechamento da válvula de admissão 7, a razão de compressão mecânica, e o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 se tornam funções da concentração de amônia no combustível além da carga de motor e velocidade do motor. Esses tempo de fechamento da válvula de admissão 7, razão de compressão mecânica, e grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 são armazenados antecipadamente com relação a várias concentrações de álcool na forma dos mapas como mostrado nas figuras 13(A), (B) e (C).

Além disso, nessa modalidade, o tempo de abertura da válvula de descarga 9 também se torna uma função da concentração de amônia no combustível além da carga do motor e velocidade do motor. Portanto, nessa modalidade, uma pluralidade de mapas do tempo de abertura EO da válvula de descarga 9 como mostrado na figura 18 são armazenados para várias concentrações de álcool como funções da carga do motor L e velocidade do motor N antecipadamente na ROM 32.

A figura 19 mostra uma rotina de controle operacional. Com referência à figura 19, na etapa 200, o sensor de concentração de álcool 23 é utilizado para detectar a concentração de álcool no combustível que é alimentado para dentro da câmara de combustão 5. A seguir, na etapa 201, o tempo de fechamento IC da válvula de admissão 7 é calculado a partir do mapa como mostrado na figura 13(A) de acordo com a concentração detectada de álcool, a seguir, na etapa 202, a razão de compressão mecânica CR é calculada a partir do mapa como mostrado na figura 13(B) de acordo com a concentração detectada de álcool, a seguir, na etapa 103, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é calculado a partir do mapa como mostrado na figura 13(C) de acordo com a concentração detectada de álcool.

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A seguir, na etapa 204, o tempo de abertura EO da válvula de descarga 9 é calculado a partir do mapa que é mostrado na figura 18 de acordo com a concentração detectada de álcool. A seguir, na etapa 205, o mecanismo de razão de compressão variável A é controlado de modo que a razão de compressão mecânica se torna a razão de compressão mecânica CR, o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é controlado de modo que o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 se torne o tempo de fechamento IC, a válvula de estrangulamento 17 é controlada de modo que o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 se torne o grau de abertura Θ, e o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B' é controlado de modo que o tempo de abertura da válvula de descarga 9 se torne EO.

A figura 20 mostra ainda mostra modalidade. Nessa modalidade, normalmente a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor é abaixa por avançar o tempo de abertura da válvula de descarga 9. Quando há uma solicitação para diminuir a razão de compressão mecânica, a razão de expansão no momento de operação de carga baixa do motor é abaixada por diminuir a razão de compressão mecânica.

Isto é, como será entendido se comparar a figura 9 e a figura 16, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 no momento de operação de carga baixa do motor é feito menor no caso que é mostrado na figura 9 em comparação com o caso que é mostrado na figura 16, portanto a perda de bombeamento se torna maior no caso que é mostrado na figura 9 em comparação com o caso que é mostrado na figura 16. Portanto, se considerar a eficiência térmica, como mostrado na figura 16, é preferível fazer a razão de expansão cair por avançar o tempo de abertura EO da válvula de descarga 9. Portanto, nesse exemplo, normalmente a razão de expansão é feita cair por avançar o tempo de abertura EO da válvula de descarga 9.

Entretanto, às vezes uma solicitação é emitida para diminuir a razão de compressão mecânica. Isto é, quando a razão de compressão mecânica pode ser alterada, quanto mais elevada se torna a razão de compressão mecânica, mais achatada se torna a câmara de combustão 5. Como resultado, quanto mais elevada a razão de compressão mecânica, mais difícil se torna para o combustível nas partes periféricas da câmara de combustão 5 queimar e, portanto mais fácil se torna para HC não queimado ser produzido. Portanto, por exemplo, nesse momento, quando desejar diminuir a quantidade de produção de HC não queimado, é preferível diminuir a razão de compressão mecânica. Em tal caso, uma solicitação é emitida para diminuir a razão de compressão mecânica.

Como exemplo do caso onde uma solicitação é emitida para diminuir a razão de compressão mecânica desse modo, o tempo de partida do motor ou o tempo de operação de aquecimento do motor pode ser mencionado. Isto é, no momento de partida do motor e no momento de operação de aquecimento do motor, normalmente o catalisador 20 não é

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19/20 ativado, portanto, se HC não queimado fluir para dentro do catalisador 20 nesse momento, o HC não queimado desliza através do catalisador 20 sem ser removido no catalisador 20. Portanto, no tempo de partida do motor ou no momento de operação de aquecimento do motor, é preferível fazer a quantidade de descarga de HC não queimado a partir da câmara de combustão 5 cair. Portanto, nesse exemplo, no momento de partida do motor ou no momento de operação de aquecimento do motor, uma solicitação é emitida para diminuir a razão de compressão mecânica. Nessa modalidade, quando uma solicitação é emitida para diminuir a razão de compressão mecânica desse modo, a razão de compressão mecânica é feita cair para desse modo fazer a razão de expansão cair.

Com referência à rotina de controle operacional que é mostrada na figura 20, primeiramente, na etapa 300, o sensor de concentração de álcool 23 é utilizado para detectar a concentração de álcool no combustível que é alimentado para dentro da câmara de combustão 5. A seguir, na etapa 301, é decidido se uma solicitação foi emitida para diminuir a razão de compressão mecânica. Se nenhuma solicitação foi emitida para diminuir a razão de compressão mecânica, a rotina prossegue para a etapa 302 onde a razão de compressão mecânica etc. é controlada como mostrado pelas linhas cheias da figura 16.

Isto é, na etapa 302, o tempo de fechamento IC da válvula de admissão 7 é calculado a partir do mapa como mostrado na figura 13(A) de acordo com a concentração detectada de álcool, a seguir, na etapa 303, a razão de compressão mecânica CR é calculada a partir do mapa como mostrado na figura 13(B) de acordo com a concentração detectada de álcool, a seguir, na etapa 304, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é calculado a partir do mapa como mostrado na figura 13(C) de acordo com a concentração detectada de álcool. A seguir, na etapa 305, o tempo de abertura EO da válvula de descarga 9 é calculado a partir do mapa que é mostrado na figura 18 de acordo com a concentração detectada de álcool.

A seguir, na etapa 306, o mecanismo de razão de compressão variável A é controlado de modo que a razão de compressão mecânica se torna a razão de compressão mecânica CR, o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é controlado de modo que o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o tempo de fechamento IC, a válvula de estrangulamento 17 é controlada de modo que o grua de abertura da válvula de estrangulamento 17 se torna o grau de abertura Θ, e o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B' é controlado de modo que o tempo de abertura da válvula de descarga 9 se torna EO.

Por outro lado, quando é decidido na etapa 301 que uma solicitação foi emitida para diminuir a razão de compressão mecânica, a rotina prossegue para a etapa 307 onde, como mostrado pela linha cheia da figura 9, a razão de compressão mecânica etc., são controladas.

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Isto é, na etapa 307, o tempo de fechamento IC da válvula de admissão 7 é calculado a partir do mapa que é mostrado na figura 13(A) de acordo com a concentração detectada de álcool, a seguir, na etapa 308, a razão de compressão mecânica CR é calculada a partir do mapa que é mostrado na figura 13(B) de acordo com a concentração detectada de álcool, a seguir, na etapa 309, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é calculado a partir do mapa que é mostrado na figura 13(C) de acordo com a concentração detectada de álcool. A seguir, na etapa 310, o tempo de abertura EO da válvula de descarga 9 é fixo no tempo de referência, a seguir a rotina prossegue para a etapa 306. Nesse momento, na etapa 306, o mecanismo de razão de compressão variável A é controlado de modo que a razão de compressão mecânica se torna a razão de compressão mecânica CR, o mecanismo de regulação de tempo de válvula variável B é controlado de modo que o tempo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o tempo de fechamento IC, e a válvula de estrangulamento 17 é controlada de modo que o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 se torna o grau de abertura Θ.

Lista de sinais de referência caixa de manivelas bloco de cilindros cabeçote de cilindro pistão

Câmara de combustão válvula de admissão sensor de concentração de álcool.

eixo de came para acionar válvula de admissão

A mecanismo de razão de compressão variável

B mecanismo de regulação de tempo de válvula variável

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

um mecanismo de razão de compressão variável (A) configurado para alterar uma razão de compressão mecânica; e um mecanismo de regulação de tempo de válvula variável (B) configurado para controlar um tempo de fechamento de uma válvula de admissão (7), e uma razão de expansão aumenta de tal modo que a razão de expansão seja mais elevada no momento de operação de carga baixa de motor em comparação com a razão de expansão no momento de operação de carga elevada de motor;

em que um combustível contendo álcool é utilizado como combustível; e a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui quando uma concentração de álcool no combustível aumenta, e a razão de expansão aumenta quando a concentração de álcool no combustível diminui.

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2. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma razão de compressão efetiva aumenta quando a concentração de álcool no combustível aumenta e a razão de compressão efetiva diminui quando a concentração de álcool no combustível diminui.

3. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que quando a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui, uma diminuição da razão de expansão tornase mais elevada no lado de carga baixa de motor em comparação com uma diminuição da razão de expansão no lado de carga elevada do motor.

4. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através da diminuição da razão de compressão mecânica.

5 expansão do lado de carga elevada de motor.

5. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através do avanço de um tempo de abertura de uma válvula de descarga (9).

6. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui pelo avanço de um tempo de abertura de uma válvula de descarga (9) e quando há uma solicitação para abaixar a razão de compressão mecânica, a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através da diminuição da razão de compressão mecânica.

Petição 870190077396, de 09/08/2019, pág. 29/47

7. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que quando a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui, uma diminuição da razão de expansão é mais elevada no lado de carga baixa de motor em comparação com uma diminuição da razão de

8. Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através da diminuição da razão de compressão mecânica.

10

9.Motor de combustão interna do tipo ignição de centelha, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através do avanço de um tempo de abertura de uma válvula de descarga (9).

10.Motor de combustão interna do tipo ignição com centelha, de acordo com a rei15 vindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através do avanço de um tempo de abertura de uma válvula de descarga (9), e, quando existe uma solicitação para abaixar a razão de compressão mecânica, a razão de expansão no momento de operação de carga baixa de motor diminui através da diminuição da razão de compressão mecânica.