BR112015024230B1

BR112015024230B1 - Sistema de controle de ignição para motor de combustão interna e método de controle de ignição

Info

Publication number: BR112015024230B1
Application number: BR112015024230-8A
Authority: BR
Inventors: Taisuke Shiraishi; Tatsuya Yaguchi; Hirofumi Maeda
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2021-07-13
Also published as: JPWO2014147909A1; EP2977592A1; EP2977592A4; US9951742B2; MX2015013099A; JP5843047B2; EP2977592B1; BR112015024230A2; US20160341172A1; MX343177B; RU2614310C1; WO2014147909A1; CN105164391A; CN105164391B

Abstract

sistema de controle de ignição para motor de combustão interna e método de controle de ignição. dispositivo de ignição para um motor de combustão interna (1) inclui um circuito de geração de tensão de sobreposição (47) que, depois da iniciação de uma descarga com a aplicação de uma tensão de descarga pela bobina secundária, aplica uma tensão de sobreposição entre eletrodos de uma vela de ignição (29) na mesma direção que a tensão de descarga para continuar uma corrente de descarga, e executa uma descarga sobreposta dentro de uma faixa de ativação de descarga sobreposta de alta taxa de recirculação de gás de escapamento. depois da mudança da faixa de ativação de descarga sobreposta de alta taxa de recirculação de gás de escapamento para uma faixa de desativação da descarga sobreposta de baixa taxa de recirculação de gás de escapamento, a desativação da descarga sobreposta é retardada de um retardo de tempo (delta)t. embora a taxa de recirculação do gás de escapamento aumente temporariamente com a redução de ar de admissão depois do fechamento de uma válvula de controle da recirculação do gás de escapamento, a descarga sobreposta é continuada durante o retardo de tempo ()t, de modo a se evitar uma falha de ignição.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a uma técnica para a ignição de um motor de combustão interna usando um conjunto de bobina de ignição com bobinas primária e secundária, e, mais especificamente a um sistema de controle de ignição e a um método para a condução de uma descarga sobreposta com a aplicação de uma tensão de sobreposição, de modo a compensar a deterioração da combustão do motor de combustão interna causada pela recirculação do gás de escapamento.

ANTECEDENTES

[002] É proposto um dispositivo de ignição que inclui um conjunto de bobina de ignição com bobinas primária e secundária e uma vela de ignição conectada à bobina secundária, de modo a desenvolver, depois do fornecimento de uma corrente primária à bobina primária, uma alta tensão de descarga através da bobina secundária pela interrupção da corrente primária a um momento de ignição dado, e gerar, deste modo, uma descarga entre os eletrodos da vela de ignição. A tensão de descarga que é desenvolvida através da bobina secundária e a magnitude da energia de descarga depende basicamente do tempo de energização da bobina primária.

[003] O documento de patente 1 descreve uma técnica para a aplicação de uma tensão de sobreposição à vela de ignição por um outro impulsionador de tensão durante um período de descarga depois do tempo de ignição, com a finalidade de aumentar o período de descarga para se obter uma ignição confiável. Esta técnica permite, depois da iniciação de uma descarga entre os eletrodos da vela de ignição, com a aplicação da tensão secundária pelo conjunto de bobina de ignição, uma continuação da corrente de descarga com a aplicação da tensão de sobreposição, para conferir uma maior energia à mistura ar-combustível.

[004] Para reduzir a perda por bombeamento e para melhorar a eficiência de combustível, é conhecida na técnica a prática de se fazer recircular uma quantidade relativamente grande de gás de escapamento para dentro de uma câmara de combustão por recirculação externa do gás de escapamento (abreviado como EGR externa), com o uso de uma passagem de recirculação de gás de escapamento de um sistema de escapamento para um sistema de admissão ou por recirculação interna do gás de escapamento (abreviada como “EGR interna”) com o controle de uma sobreposição entre uma válvula de admissão e uma válvula de escapamento. No entanto, tal recirculação do gás de escapamento leva a uma deterioração no de-sempenho da ignição da vela de ignição. DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTO DE PATENTE Documento de patente 1: Patente Japonesa No. 2554568 SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Em vista do exposto acima, um objetivo da presente invenção consiste em melhorar o desempenho da ignição durante a recirculação do gás de escapa- mento por adoção da técnica de descarga sobreposta citada acima, e, com a supressão simultânea da falha de ignição ou do desperdício no consumo de energia com uma comutação adequada entre a ativação e a desativação da descarga sobreposta em um estado de transição depois da alteração da execução/não execução ou do grau de execução da recirculação do gás de escapamento.

[006] De acordo com a presente invenção, é proposto um sistema de controle de ignição para um motor de combustão interna, que compreende um conjunto de bobina de ignição tendo bobina primária e bobina secundária e uma vela de ignição conectada à bobina secundária de modo a permitir, depois do fornecimento de uma corrente primária à bobina primária, que a bobina secundária aplique uma tensão de descarga entre os eletrodos da vela de ignição pela interrupção da corrente primária, sendo que o sistema de controle de ignição compreende ainda um circuito de geração de tensão de sobreposição que, depois da iniciação de uma descarga com a aplicação da tensão de descarga pela bobina secundária, aplica uma tensão de sobreposição entre os eletrodos da vela de ignição na mesma direção da tensão de descarga, de modo a continuar uma corrente de descarga, sendo que o sistema de controle de ignição tem duas faixas ajustadas em relação a um estado operacional do motor de combustão interna de acordo com a execução/não execução ou o grau de execução da recirculação do gás de escapa- mento que inclui uma faixa de ativação de descarga sobreposta em que o circuito de geração de tensão de sobreposição aplica a tensão de sobreposição e uma faixa de desativação de descarga sobreposta em que o circuito de geração de tensão de sobreposição não aplica nenhuma tensão de sobreposição, e sendo que o sistema de controle de ignição retarda a comutação entre ativação e desativação da descarga sobreposta durante um tempo de retardo predeterminado em um estado de transição depois da alteração de uma das duas faixas para a outra faixa.

[007] Na presente invenção, a faixa de ativação da descarga sobreposta e a faixa de desativação de descarga sobreposta são ajustadas de acordo com a execu- ção/não execução ou com o grau de execução da recirculação do gás de escapa- mento. No caso em que o estado operacional do motor se encontra no faixa de ativação de descarga sobreposta, a descarga sobreposta é conduzida em conjunto com a execução da recirculação do gás de escapamento (ou com a execução da recirculação do gás de escapamento a uma taxa alta de recirculação do gás de es- capamento). No caso em que o estado operacional do motor se encontra dentro da faixa de desativação da descarga sobreposta, a descarga sobreposta é interrompida em conjunto com a não execução da recirculação do gás de escapamento (ou a execução da recirculação do gás de escapamento a uma taxa baixa de recirculação do gás de escapamento).

[008] Pressupõe-se no presente documento que o estado operacional do motor se desloque da faixa de ativação de descarga sobreposta para a faixa de desativação de descarga sobreposta mudando da faixa de desativação da descarga sobreposta para a faixa de ativação da descarga sobreposta. Neste caso, o estado de controle da recirculação do gás de escapamento é imediatamente alterado. Por outro lado, a comutação entre a ativação e a desativação da descarga sobreposta é retardada do tempo de retardo predeterminado.

[009] A redução real do gás de escapamento recirculado na câmara de combustão, por exemplo, é lenta no caso em que a taxa de recirculação do gás de escapamento é alterada de uma alta taxa de recirculação do gás de escapamento para uma taxa baixa de recirculação do gás de escapamento (ou no caso em que a recirculação do gás de escapamento é alterada de execução para não execução) depois da mudança de uma faixa para a outra faixa. Há, portanto, uma possibilidade de ocorrência de uma falha de ignição se a descarga sobreposta for imediatamente interrompida. Mais especialmente, a quantidade de ar de admissão introduzido na câmara de combustão é reduzida na ocasião da mudança da faixa de ativação de descarga sobreposta para a faixa de desativação da descarga sobreposta (isto é, a alteração de uma taxa alta de recirculação do gás de escapamento para uma taxa baixa de recirculação do gás de escapamento) com a redução em carga. Isto pode resultar em um aumento temporário da taxa de recirculação do gás de escapamento devido à lenta redução do gás de escapamento recirculado, de modo que há uma maior probabilidade de ocorrer uma falha de ignição.

[010] Na presente invenção, no entanto, a descarga sobreposta é conduzida continuamente até ter decorrido o tempo de retardo predeterminado. É conse-quentemente,possível se evitar uma falha de ignição.

[011] No caso em que a taxa de recirculação do gás de escapamento é al- terada de uma taxa baixa de recirculação do gás de escapamento para uma taxa alta de recirculação do gás de escapamento (ou a recirculação do gás de escapamento é alterada de não execução para execução) depois de mudança de uma faixa para a outra faixa, o aumento real do gás de escapamento recirculado na câmara de combustão é lento. Se a descarga sobreposta for imediatamente iniciada, ocorrerá um desperdício no consumo de energia de descarga.

[012] No entanto, na presente invenção, a descarga sobreposta é iniciada depois de ter decorrido o tempo de retardo predeterminado. Consequentemente é possível se eliminar o desperdício de energia de descarga.

[013] Um aspecto preferido da presente invenção é que o tempo de retardo é igual ao período integral de transição da recirculação do gás de escapamento durante o qual o grau de recirculação do gás de escapamento na câmara de combustão atinge um estado estacionário que corresponde ao estado operacional do motor depois da mudança.

[014] Um outro aspecto preferido da presente invenção é que o tempo de retardo termina na metade do período de transição da recirculação do gás de esca- pamento.

[015] Na presente invenção, é possível e compensar, pela descarga sobreposta, uma deterioração de combustão do motor de combustão interna causada devido à recirculação do gás de escapamento. É especialmente possível se evitar, de modo confiável, uma falha de ignição e se eliminar um desperdício de combustão de energia com relação à mudança do estado operacional do motor entre a faixa de ativação da descarga sobreposta e a faixa de desativação da descarga sobreposta de acordo com a execução/não execução ou com o grau de execução da recircula- ção do gás de escapamento.

DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS

[016] A Figura 1 é uma vista esquemática de um motor de combustão inter- na ao qual é aplicável a presente invenção.

[017] A Figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de controle de ignição de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

[018] A Figura 3 é uma vista esquemática de uma parte substancial do sistema de controle de ignição.

[019] A Figura 4 é um diagrama esquemático mostrando o formato de onda de uma tensão secundária etc. durante a aplicação e a não aplicação de uma tensão de sobreposição.

[020] A Figura 5 é um diagrama característico mostrando um exemplo de mudança de faixa com a redução em carga.

[021] A Figura 6 é um cronograma mostrando um primeiro exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 5.

[022] A Figura 7 é um cronograma mostrando um segundo exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 5.

[023] A Figura 8 é um diagrama característico mostrando um outro exemplo de mudança de faixa com a redução em carga.

[024] A Figura 9 é um cronograma mostrando um primeiro exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 8.

[025] A Figura 10 é um cronograma mostrando um segundo exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 8.

[026] A Figura 11 é um digrama característico mostrando um exemplo de mudança de faixa com um aumento em carga.

[027] A Figura 12 é um cronograma mostrando um primeiro exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 11.

[028] A Figura 13 é um cronograma mostrando um segundo exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 11.

[029] A Figura 14 é um diagrama característico mostrando um outro exem- plo de mudança de faixa acompanhado com um aumento em carga.

[030] A Figura 15 é um cronograma mostrando um primeiro exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 14.

[031] A Figura 16 é um cronograma mostrando um segundo exemplo de controle de comutação na mudança de faixa da Figura 14.

[032] A Figura 17 é um diagrama esquemático mostrando o formato de onda de uma tensão secundária etc. durante o controle do tempo de aplicação e o valor de saída da tensão de sobreposição.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[033] Será descrita abaixo detalhadamente uma modalidade exemplar da presente invenção com referência aos desenhos.

[034] A Figura 1 é uma vista esquemática de um motor de combustão interna 1 ao qual é aplicado um sistema de controle de ignição de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção. Em uma passagem de admissão 2 do motor de combustão interna 1, um depurador de ar 3, um medidor do fluxo de ar 4 e uma válvula de estrangulamento 5 estão dispostos na ordem mencionada a partir do lado a montante. Em uma passagem de escape 6 do motor de combustão interna 1, um conversor catalítico do lado a montante 7, um conversor catalítico do lado a jusante 8 e um silenciador 9 estão dispostos na ordem em que são mencionados a partir do lado a montante. Um sensor de relação ar-combustível do lado a montante 10 e um sensor de relação ar-combustível do lado a jusante 11 são dispostos do lado a montante e a jusante do conversor catalítico do lado a montante 7, respectivamente. Uma passagem 13 de recirculação do gás de escapamento se ramifica a partir de uma parte da passagem de escape 6 entre o conversor catalítico do lado a montante 7 e o conversor catalítico do lado a jusante 8. Uma extremidade da passagem 13 de recirculação do gás de escapamento está conectada a uma parte da passagem de admissão 2 a jusante da válvula de estrangulamento 5 e, mais especifi- camente conectada a uma porção coletora 2a. A porção coletora 2a é formada tendo uma capacidade volumétrica relativamente grande e é conectada a uma multiplicidade de porções ramificadas 2b. As porções ramificadas 2b são formadas de um lado a jusante do coletor 2a e se ramificam para cilindros respectivos no motor.

[035] Uma válvula de controle 14 de recirculação do gás de escapamento está disposta na passagem 13 de recirculação do gás de escapamento de modo a controlar a taxa de recirculação do gás de escapamento. Um resfriador de gás 15 de EGR está disposto de um lado a montante (do lado do sistema de escapamento) da válvula de controle 14 de recirculação do gás de escapamento de modo a resfriar o gás de escapamento a uma alta temperatura por troca de calor com um refrigerante ou com o ar externo.

[036] A Figura 2 é uma vista esquemática do sistema de controle de ignição no motor de combustão interna 1. No motor de combustão interna 1, cada um de uma multiplicidade de cilindros 22 é equipado com um êmbolo 23. As portas de admissão e de escape 25 e 27 estão conectadas a cada um dos cilindros 22. Uma válvula de admissão 24 está disposta para abrir e fechar a porta de admissão 25, ao passo que uma válvula de escape 26 está disposta para abrir e fechar a porta de escape 27. As passagens de admissão e de escape 2 e 6 estão conectadas às portas de admissão e de escape 25 e 27, respectivamente. Uma válvula de injeção de combustível 28 está disposta no motor de combustão interna 1 de modo a injetar combustível em cada cilindro. O tempo da injeção de combustível e a quantidade de injeção de combustível da válvula de injeção de combustível 28 são controlados por uma unidade de controle de motor (ECU) 30. Além disso, uma vela de ignição 29 está disposta, por exemplo, no centro do topo do cilindro de modo a produzir a ignição da mistura ar-combustível formada pela válvula de injeção de combustível 28 no cilindro. Embora o motor de combustão interna na presente modalidade seja do tipo de injeção direta, o motor de combustão interna pode alternativamente ser do tipo de injeção na porta, em que a válvula de injeção de combustível está disposta na porta de admissão 25.

[037] A unidade de controle de motor 30 está em comunicação com diversos sensores, incluindo não somente o medidor do fluxo de ar 4 para detectar a quantidade de ar de admissão, mas também um sensor do ângulo de manivela 32 para detectar a velocidade de rotação do motor e um sensor de temperatura para detectar a temperatura do refrigerante, de modo que os sinais de detecção destes sensores sejam introduzidos na unidade de controle de motor 30.

[038] Uma unidade de ignição 41 está conectada á vela de ignição 29 e arranjada para aplicar uma tensão de descarga à vela de ignição 29 de acordo com um sinal de ignição proveniente da unidade de controle de motor 30. A unidade de controle 42 da tensão de sobreposição é arranjada para controlar a aplicação de uma tensão de sobreposição pela unidade de ignição 41 de acordo com um sinal de solicitação de tensão de sobreposição proveniente da unidade de controle de motor 30. Cada uma das unidades, a unidade de controle de motor 30, a unidade de ignição 41 e a unidade de controle de tensão de sobreposição 42 está conectada a uma bateria 43 de 14 volts montada no veículo.

[039] Conforme mostrado detalhadamente na Figura 3, a unidade de ignição 41 tem um conjunto de bobina de ignição 45 tendo uma bobina primária e uma bobina secundária (não mostradas especificamente), um ignitor 46 arranjado para controlar o fornecimento ou a interrupção de uma corrente primária à bobina primária do conjunto de bobina de ignição 45, um circuito de geração de tensão de sobreposição 47 equipado com um impulsionador de tensão. A vela de ignição 29 está conectadaà bobina secundária do conjunto de bobina de ignição 45. O circuito de geração de tensão de sobreposição 47 está adaptado para impulsionar uma tensão da bateria 43 para um nível predeterminado de tensão de sobreposição e, depois da iniciação de uma descarga da vela de ignição 29, fornecer a tensão de sobreposição à vela de ignição 29 de acordo com um sinal de controle proveniente da unidade de controle 42 da tensão de sobreposição. No presente documento, a tensão de sobreposição é aplicada pelo circuito de geração da tensão de sobreposição 47, durante a interrupção da corrente primária à bobina primária, na mesma direção da tensão de descarga originalmente aplicada entre os eletrodos da vela de ignição 29.

[040] A Figura 4 mostra alterações nos formatos de ondas da corrente primária (corrente de energização da bobina primária), na tensão de sobreposição, na tensão secundária (tensão de descarga) e na corrente secundária durante a aplicação e a não aplicação da tensão de sobreposição.

[041] No caso de não aplicação da tensão de sobreposição, a unidade de ignição 41 exerce a mesma função que um dispositivo de ignição comum. Mais exatamente, a unidade de ignição 41 fornece a corrente primária à bobina primária do conjunto de bobina de ignição 45 por meio do ignitor 46 durante um período de tempo de energização predeterminado e desenvolve uma tensão de descarga elevada através da bobina secundária do conjunto de bobina de ignição 45 por interrupção da corrente primária. Com a aplicação de uma tensão tão elevada, a descarga é gerada entre os eletrodos da vela de ignição 29 em associação com o colapso elétrico da mistura de ar-combustível. A corrente secundária entre os eletrodos da vela de ignição 29 é reduzida de um modo relativamente brusco em um formato de onda triangular com a passagem do tempo a partir da iniciação da descarga.

[042] No caso de uma aplicação de uma tensão de sobreposição, a unidade de ignição 41 inicia a aplicação da tensão de sobreposição constante aproximadamente simultaneamente com a interrupção da corrente primária. Como a tensão de sobreposição constante é sobreposta à tensão secundária durante um período de tempo predeterminado, a tensão secundária pode ser mantida a um nível elevado durante um período de tempo relativamente longo a partir da iniciação da descarga, conforme mostrado no desenho. É, portanto, possível se obter uma continuação mais prolongada da corrente de descarga como uma descarga sobreposta.

[043] Na presente modalidade, a tensão de sobreposição é ligada ou desligada com base no estado operacional do motor de combustão interna 1, que é definido pela carga e pela velocidade de rotação do motor de combustão interna 1, de acordo com os ajustes da recirculação do gás de escapamento. Conforme mostrado esquematicamente na Figura 5, a faixa operacional do motor de baixa/média velocidade e carga média é ajustada como uma faixa de ativação de descarga sobreposta quando é aplicada a tensão de sobreposição; e a outra faixa operacional do motor de alta/baixa carga é ajustada como uma faixa de desativação de descarga sobreposta em que não é aplicada uma tensão de sobreposição. A faixa de desativação de descarga sobreposta corresponde à ocasião quando a recirculação do gás de escapamento através da passagem 13 de recirculação do gás de escapamento (denominada “EGR externa”) não é executada, ou então é executada a uma taxa baixa de recirculação do gás de escapamento. A faixa de ativação da descarga sobreposta corresponde à ocasião quando a recirculação do gás de escapamento é conduzida a uma taxa de recirculação do gás de escapamento relativamente alta.

[044] No motor de combustão interna de ignição por centelha com a válvula de estrangulamento 5, a recirculação de uma grande quantidade de gás de escapa- mento para a câmara de combustão leva a um aumento de eficiência de combustível por meio da redução da perda por bombeamento. Por outro lado, a recirculação de tal gás de escapamento inerte leva a uma deterioração no desempenho da ignição. No entanto, é possível se obter um bom desempenho de ignição quando a descarga sobreposta é conduzida com a aplicação da tensão de sobreposição durante a recir- culação do gás de escapamento a uma alta taxa citado acima.

[045] Considere-se agora que a carga do motor foi reduzida do ponto A da faixa de ativação da descarga sobreposta ao ponto B da faixa de desativação da descarga sobreposta em resposta à operação do pedal de acelerador do motorista ou semelhante, conforme mostrado por uma seta na Figura 5. Depois da mudança do estado operacional, a taxa alvo de recirculação do gás de escapamento é alterada do valor alto de taxa de recirculação do gás de escapamento para um valor baixo de taxa de recirculação do gás de escapamento (ou zero). Em conjunto com tal alteração na taxa de recirculação do gás de escapamento, a descarga sobreposta é comutada de um estado de ativação para um de desativação. Neste momento, na presente modalidade, é produzido um retardo na comutação entre a ativação e a desativação da descarga sobreposta.

[046] A Figura 6 é um cronograma mostrando alterações na carga do motor e na taxa de recirculação do gás de escapamento sob o controle de liga- ção/desligamento (aplicação ou não aplicação) da tensão de sobreposição em um estado de transição depois da mudança do estado operacional do ponto A para o ponto B da Figura 5. Neste caso, a abertura da válvula de controle 14 da recircula- ção do gás de escapamento é bruscamente reduzida, quando o estado operacional muda da faixa de ativação da descarga sobreposta para a faixa de desativação da descarga no tempo t1. Em seguida, altera-se a taxa alvo da recirculação do gás de escapamento de um modo gradual. Por outro lado a taxa real de recirculação do gás de escapamento é alterada de um modo relativamente lento e atinge no tempo t2 o valor alto da taxa de recirculação do gás de escapamento para o ponto B. Na presente modalidade, refere-se a um período TL, que vai do tempo t1 ao tempo t2, necessário para que a taxa de recirculação do gás de escapamento atinja um valor de estado estacionário que corresponda ao estado operacional depois da mudança de faixa, como sendo o “período de transição da recirculação do gás de escapamento”.

[047] No estado de transição da Figura 5, no entanto, ocorre um fenômeno em que a taxa real de recirculação do gás de escapamento é involuntariamente aumentada no estágio inicial do período de transição TL de recirculação do gás de es- capamento. O motivo deste fenômeno é o seguinte. O espaço volumétrico relativa- mente grande, tal como parte da passagem 13 da recirculação do gás de escapa- mento e da porção coletora 2a, se encontra do lado a jusante da válvula de controle 14 de recirculação do gás de escapamento, conforme mostrado na Figura 1. O gás de escapamento que existe em tal espaço corre para a câmara de combustão com algum retardo depois da redução da abertura da válvula de controle 14 de recircula- ção do gás de escapamento (ou depois do fechamento da válvula de controle 14 de recirculação do gás de escapamento). Simultaneamente a quantidade de ar de admissão é reduzida na carga (e, mais especificamente, é reduzida a abertura da vál-vula de estrangulamento 5). Consequentemente, a taxa de recirculação do gás de escapamento na câmara de combustão se torna temporariamente aumentada. Se a descarga sobreposta for interrompida no tempo t1 simultaneamente com a mudança de faixa, há uma possibilidade de ocorrer uma falha de ignição devido a uma taxa excessiva de recirculação do gás de escapamento.

[048] Para se evitar uma falha de ignição, o controle de ligação- desligamento da tensão de sobreposição é retardado de um tempo de retardo ΔT, que é substancialmente igual ao período de transição TL de recirculação do gás de escapamento, na modalidade da Figura 6. Em outras palavras, a descarga sobrepostaé continuada até ter decorrido o período do tempo de retardo ΔT e é interrompida no momento em que o tempo de retardo ΔT tiver decorrido (isto é, substancialmente simultaneamente com o tempo t2).

[049] A Figura 7 mostra um ajuste diferente do tempo de retardo ΔT. Na modalidade da Figura 7, o tempo de retardo ΔT é ajustado para ser ligeiramente mais breve do que o período de transição TL de recirculação do gás de escapamen- to. Em outras palavras, a descarga sobreposta é interrompida no tempo t3 antes do tempo t2 quando a taxa de recirculação do gás de escapamento atinge o valor de estado estacionário correspondente ao estado operacional depois da mudança de faixa. Neste caso, o tempo de retardo ΔT é ajustado de modo tal, que a taxa real de recirculação do gás de escapamento é reduzida a um nível que produz uma falha de ignição, mesmo que seja interrompida a descarga sobreposta.

[050] É, portanto, possível, na modalidade da Figura 6 se evitar, de modo confiável, a ocorrência de uma falha de ignição. É ainda possível, na modalidade na Figura 7, ao mesmo tempo que se evita a ocorrência de uma falha de ignição no estágio inicial do período de transição, se eliminar a energia de descarga em comparação com a modalidade da Figura 6.

[051] No presente documento, a energia de descarga da descarga sobreposta aplicada durante o tempo de retardo ΔT pode ser ajustada para estar no mesmonível que tinha antes do t1 ou pode ser ajustada para estar em um nível superior ao que tinha antes do tempo t1, de modo a evitar, de modo mais confiável, a ocorrência de uma falha de ignição devida ao aumento na taxa de recirculação do gás de escapamento. O método de ajuste da energia de descarga será explicado detalhadamente mais tarde.

[052] Em seguida, com referência às Figuras 8 a 10, considera-se que o estado operacional muda do ponto C da faixa de desativação de descarga sobreposta para o ponto D da faixa de ativação de descarga sobreposta (conforme mostrado por uma seta na Figura 8) acompanhado com uma redução na carga.

[053] Depois da mudança do estado operacional no tempo t1, a taxa alvo da recirculação do gás de escapamento é alterada de um valor baixo de taxa de re- circulação do gás de escapamento (ou zero) para um valor alto de taxa de recircula- ção do gás de escapamento. Por outro lado, a taxa real da recirculação do gás de escapamento na câmara de combustão é alterada de modo relativamente lento e atinge, no tempo t2, o valor alto alvo de taxa de recirculação do gás de escapamen- to, conforme mostrado nas Figuras 9 e 10. Se a descarga sobreposta for iniciada no tempo t1, a descarga sobreposta será efetuada redundantemente produzindo desperdício da energia de descarga.

[054] O controle da ligação/desligamento da tensão de sobreposição é assim retardado de um tempo de retardo ΔT, que é substancialmente igual ao período de transição TL de recirculação do gás de escapamento que vai do tempo t1 ao tempo t2, na modalidade da Figura 9 como na modalidade da Figura 6 mencionada acima. Em outras palavras, a descarga sobreposta não é efetuada até o tempo t2 e é iniciada no tempo t2 no qual a taxa de recirculação do gás de escapamento realmente atinge o valor alto.

[055] Conforme mostrado na Figura 10, é alternativamente viável se ajustar o tempo de retardo ΔT para ser ligeiramente mais breve do que o período de transição TL de recirculação do gás de escapamento como na modalidade da Figura 7 mencionado acima. Em outras palavras, a descarga sobreposta é iniciada no tempo t3 antes do tempo t2 no qual a taxa de recirculação do gás de escapamento atinge o valor de estado estacionário que corresponde ao estado operacional depois da mudança de faixa.

[056] É, portanto, possível na modalidade da Figura 9 se obter uma redução máxima da energia de descarga. É ainda possível na modalidade da Figura 10, eliminando-se ao mesmo tempo a energia de descarga, se evitar, de modo confiável, a ocorrência de uma falha de ignição no momento em que a taxa de recirculação do gás de escapamento se aproxima do valor alto de taxa de recirculação do gás de escapamento que corresponde ao estado operacional posterior à mudança de faixa.

[057] Na modalidade da Figura 10, a energia de descarga da descarga sobreposta aplicada durante o período que vai do tempo t3 até o tempo t2 pode ser ajustada para estar no mesmo nível da posterior ao tempo t2 ou pode ser ajustada para um nível inferior ao da posterior ao tempo t2 de modo a se evitar, de um modo mais efetivo, o desperdício de energia de descarga.

[058] Com referência às Figuras 11 a 13, considera-se que o estado operacional muda do ponto B da faixa de desativação da descarga sobreposta para o pon- to A da faixa de ativação da descarga sobreposta (conforme mostrado por uma seta na Figura 11) juntamente com um aumento na carga.

[059] Depois da mudança do estado operacional no tempo t1, a taxa alvo de recirculação do gás de escapamento é alterada de um valor baixo de taxa de re- circulação do gás de escapamento (ou zero) para um valor alto de taxa de recircula- ção do gás de escapamento. Por outro lado, a taxa real de recirculação do gás de escapamento na câmara de combustão é alterada de modo relativamente lento e atinge no tempo t2, o valor alvo alto de taxa de recirculação do gás de escapamento, conforme mostrado nas Figuras 12 e 13. Mais especificamente, a taxa real da recir- culação do gás de escapamento na câmara de combustão é temporariamente reduzida a um valor mais baixo, e é temporariamente reduzida a um valor mais baixo, e então, gradualmente aumentada à medida que a quantidade de ar de admissão aumenta com o aumento da carga. Se a descarga sobreposta for iniciada no tempo t1, a descarga sobreposta será executada redundantemente, produzindo desperdício de energia de descarga.

[060] O controle de ligação/desligamento da tensão de sobreposição é assim retardado de um tempo de retardo ΔT, que é substancialmente igual ao período de transição TL de recirculação do gás de escapamento que vai do tempo t1 ao tempo t2, na modalidade da Figura 12 como na modalidade da Figura 9 mencionada acima. Em outras palavras, a descarga sobreposta não é executada até o tempo t2 e iniciada no tempo t2 quando a taxa de recirculação do gás de escapamento realmente atinge o valor alto.

[061] Conforme mostrado na Figura 13, é alternativamente viável se ajustar o tempo de retardo ΔT para ser ligeiramente mais curto do que o período de transição TL da recirculação do gás de escapamento como na modalidade da Figura 10 mencionada acima. Em outras palavras, a descarga sobreposta é iniciada no tempo t3 antes do tempo t2 quando a taxa de recirculação do gás de escapamento atinge o valor de estado estacionário correspondente ao estado operacional depois da mudança de faixa.

[062] É consequentemente possível, na modalidade da Figura 12, se obter uma redução máxima da energia de descarga. É ainda possível na modalidade da Figura 13, ao mesmo tempo que se elimina a descarga de energia, se eliminar de modo confiável a ocorrência de uma falha de ignição no momento em que a taxa de recirculação do gás de escapamento se aproxima do valor alto de taxa de recircula- ção do gás de escapamento que corresponde ao estado operacional depois da mudança de faixa.

[063] Na modalidade da Figura 13, tal como na modalidade da Figura 10 mencionada acima, a energia de descarga da descarga sobreposta aplicada durante o período que vai do tempo t3 ao tempo t2 pode ser ajustada para o mesmo nível posterior ao tempo t2 ou então pode ser ajustada para um nível inferior ao posterior ao tempo t2, de modo a ser evitado de modo mais efetivo o desperdício de energia de descarga.

[064] Com referência às Figuras 14 a 16, considera-se ainda que o estado operacional muda do ponto D da faixa de ativação da descarga sobreposta para o ponto C da faixa de desativação da descarga sobreposta (conforme mostrado por uma seta na Figura 14) acompanhado com um aumento na carga.

[065] Depois da mudança do estado operacional no tempo t1, a taxa alvo da recirculação do gás de escapamento é alterada de um valor alto de taxa de recir- culação do gás de escapamento para um valor baixo de taxa de recirculação do gás de escapamento (ou zero). Por outro lado, a taxa real de recirculação do gás de es- capamento na câmara de combustão e altera de um modo relativamente lento e atinge, no tempo t2, o valor alvo baixo de taxa de recirculação do gás de escapa- mento conforme mostrado nas Figuras 15 e 16. Como é aumentada a quantidade de ar de admissão com o aumento na carga, a taxa de recirculação do gás de escapa- mento não se torna temporariamente aumentada como nas modalidades das Figuras 6 e 7. Mesmo assim, a redução da taxa de recirculação do gás de escapamento é lenta. Continua a haver a possibilidade de ocorrer uma falha de ignição se a descarga sobreposta for interrompida no tempo t1.

[066] O controle da ligação-desligamento da tensão de sobreposição é, portanto, retardado de um tempo de retardo ΔT, que é substancialmente igual ao período de transição TL de recirculação do gás de escapamento, na modalidade da Figura 15 como na modalidade da Figura 6 mencionada acima. Em outras palavras, a descarga sobreposta é continuada até o tempo t2 e interrompida no tempo t2 quando a taxa de recirculação do gás de escapamento realmente atinge o valor baixo.

[067] Conforme mostrado na Figura 16, é viável alternativamente se ajustar o tempo de retardo ΔT para ser ligeiramente mais breve do que o período de transição TL de recirculação do gás de escapamento como na modalidade da Figura 7 mencionada acima. Em outras palavras, a descarga sobreposta é interrompida no tempo t3 antes do tempo t2 quando a taxa de recirculação do gás de escapamento atinge o valor de estado estacionário que corresponde ao estado operacional depois da mudança de faixa.

[068] É consequentemente possível na modalidade da Figura 15 se evitar, de modo confiável, a ocorrência de uma falha de ignição como na modalidade da Figura 7. Ainda é possível, na modalidade da Figura 16, como na modalidade da Figura 7, evitando-se ao mesmo tempo a ocorrência de uma falha de ignição no estágio inicial do período transitório, se eliminar a energia de descarga quando se compara com a modalidade da Figura 16.

[069] A energia de descarga da descarga sobreposta aplicada durante o tempo de retardo ΔT pode ser ajustado para o mesmo nível de antes do tempo t1 ou pode ser ajustado para um nível mais alto do que antes do tempo t1, do mesmo modo como foi mencionado acima.

[070] Em cada uma das modalidades mencionadas acima, a energia de descarga é ajustada controlando-se o tempo de aplicação da tensão de sobreposição ou o valor de saída da tensão de sobreposição aplicada conforme mostrado na Figura 17.

[071] A Figura 17 mostra alterações nas formas de ondas da corrente primária (corrente de energização da bobina primária), na tensão de sobreposição, na tensão secundária e na corrente secundária como na Figura 14. A coluna à esquerda da Figura 17 mostra as características básicas da descarga sobreposta. A coluna central da Figura 17 mostra as características da descarga sobreposta no caso em que o tempo de aplicação da tensão de sobreposição é ajustado para ser mais prolongado. Isto torna possível se manter a corrente secundária a um nível alto durante um período de tempo maior para conferir uma energia maior à mistura ar- combustível. A coluna à direita da Figura 17 mostra as características da descarga sobreposta no caso em que o valor de saída da tensão de sobreposição é ajustado para ser maior do que o das características básicas. Isto torna possível se manter a energia secundária a um nível mais elevado para conferir uma energia maior à mistura de ar-combustível. Embora o método para aumentar a energia de descarga tenha sido explicado acima, é viável se reduzir a energia de descarga até um nível inferior por um método análogo na modalidade da Figura 10 etc.

[072] Além disso, o tempo de retardo ΔT pode ser determinado como sendo um período fixo (tempo fixado, ângulo de manivela fixado etc.) ou pode ser determinado como ótimo para cada estado operacional levando-se em conta os parâmetros operacionais do motor (carga e velocidade de rotação).

[073] No caso em que a execução/não execução ou o grau de execução da recirculação do gás de escapamento varia, dependendo das condições de temperatura do motor de combustão interna 1, por exemplo, a faixa de ativação da descarga sobreposta e a faixa de desativação da descarga sobreposta são ajustadas de acor- do com os ajustes reais da recirculação do gás de escapamento, levando-se em conta as condições de temperatura.

[074] A presente invenção pode ser aplicada ao caso em que o sistema de recirculação denominado sistema de recirculação interna do gás de escapamento é usado para conduzir a recirculação do gás de escapamento por meio do controle da sobreposição de válvulas entre as válvulas de admissão e escape 24 e 26, embora a modalidade acima se refira ao caso em que a recirculação do gás de escapamento é conduzida por meio de um sistema denominado recirculação externa do gás de es- capamento com a passagem 13 de recirculação do gás de escapamento. No sistema de recirculação externa do gás de escapamento há uma maior influência da capacidadevolumétrica a jusante da válvula 14 de recirculação do gás de escapamento, de modo que é necessário se ajustar o tempo de retardo ΔT para um valor mais prolongado para impedir uma falha de ignição.

Claims

1. Sistema de controle de ignição (41) para um motor de combustão interna (1), sendo capaz de recircular uma quantidade de gás de escapamento e compreendendo um conjunto de bobina de ignição (45) tendo bobinas primária e secundária e uma vela de ignição (29) conectada à bobina secundária para permitir, depois do fornecimento de uma corrente primária à bobina primária, que a bobina secundária aplique uma tensão de descarga entre eletrodos da vela de ignição (29) por meio da interrupção da corrente primária, em que o sistema de controle de ignição (41) compreende ainda um circuito de geração de tensão de sobreposição (47) que, depois da iniciação de uma descarga com a aplicação da tensão de descarga pela bobina secundária, aplica uma tensão de sobreposição entre os eletrodos da vela de ignição (29) na mesma direção que a tensão de descarga de modo a continuar uma corrente de descarga como uma descarga sobreposta, em que o sistema de controle de ignição tem meios que viram a tensão de sobreposição em relação a um estado operacional do motor de combustão interna (1), o qual é definido por uma carga e uma velocidade rotacional do motor de combustão interna (1), de acordo com a execução/não execução ou com o grau de execução de recirculação do gás de escapamento, ligado em uma faixa de ativação de descarga sobreposta e desligado em uma faixa de desativação de descarga sobreposta, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de controle de ignição (41) tem meios de retardo para comutar entre ativação e desativação da descarga sobreposta após um tempo de retardo predeterminado em um estado de transição depois de mudança a partir de uma das duas faixas para a outra faixa.

2. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de retardo é igual a um período de transição de recirculação do gás de escapamento durante o qual o grau de recirculação do gás de escapamento em uma câmara de combustão atinge um estado estacionário correspondendo ao estado operacional depois da mudança.

3. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo de retardo termina na metade de um período de transição da recirculação do gás de escapamento durante o qual o grau de recirculação do gás de escapamento em uma câmara de combustão atinge um estado estacionário correspondendo ao estado operacional depois da mudança.

4. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de ativação da descarga sobreposta para a faixa de desativação da descarga sobreposta com redução em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição aplicada durante o tempo de retardo é igual ao anterior à mudança.

5. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de ativação da descarga sobreposta para a faixa de desativação da descarga sobreposta com redução em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição aplicada durante o tempo de retardo é superior ao anterior à mudança.

6. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de desativação da descarga sobreposta para a faixa de ativação da descarga sobreposta com redução em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição iniciada na metade da recirculação do gás de escapa- mento é igual ao posterior à mudança.

7. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de desativação da descarga sobreposta para a faixa de ativação da descarga sobreposta com redução em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição iniciada na metade da recirculação do gás de escapa- mento é inferior ao posterior à mudança.

8. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de desativação da descarga sobreposta para a faixa de ativação da descarga sobreposta com aumento em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição iniciada na metade da recirculação do gás de escapa- mento é igual ao posterior à mudança.

9. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de desativação da descarga sobreposta para a faixa de ativação da descarga sobreposta com aumento em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição iniciada na metade da recirculação do gás de escapa- mento é inferior ao posterior à mudança.

10. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de ativação da descarga sobreposta para a faixa de desativação da descarga sobreposta com aumento em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição aplicada durante o tempo de retardo é igual ao anterior à mudança.

11. Sistema de controle de ignição (41) para o motor de combustão interna (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que, na mudança a partir da faixa de ativação da descarga sobreposta para a faixa de desativação da descarga sobreposta com aumento em carga, o nível de energia de descarga da tensão de sobreposição aplicada durante o tempo de retardo é inferior ao anterior à mudança.

12. Método de controle de ignição para um motor de combustão interna (1), o motor de combustão interna (1) sendo capaz de recircular uma quantidade de gás de escapamento e compreendendo um conjunto de bobina de ignição (45) tendo bobinas primária e secundária e uma vela de ignição (29) conectada à bobina secundária para permitir, depois do fornecimento de uma corrente primária à bobina primária, que a bobina secundária aplique uma tensão de descarga entre eletrodos da vela de ignição (29) por meio da interrupção da corrente primária, o método de controle de ignição compreendendo: após a iniciação de uma descarga com a aplicação da tensão de descarga pela bobina secundária, aplicar uma tensão de sobreposição entre os eletrodos da vela de ignição (29) na mesma direção que a tensão de descarga para continuar uma corrente de descarga como uma descarga sobreposta; e virar a tensão de sobreposição em relação a um estado operacional do motor de combustão interna (1), o qual está definido por uma carga e uma velocidade rotacional do motor de combustão interna (1), de acordo com a execução/não execução ou com o grau de execução de recirculação do gás de escapamento, ligado em uma faixa de ativação de descarga sobreposta e desligado em uma faixa de desativação de descarga sobreposta, CARACTERIZADO pelo fato de que o método de controle de ignição compreende ainda comutar entre ativação e desativação da descarga sobreposta depois de um tempo de retardo predeterminado em um estado de transição depois de mudança a partir de uma das duas faixas para a outra faixa.