BR112015025244B1

BR112015025244B1 - Dispositivo de controle de motor de combustão interna e método de controle de um motor de combustão interna

Info

Publication number: BR112015025244B1
Application number: BR112015025244-3A
Authority: BR
Inventors: Shinobu Kamada; Taisuke Ikari; Sho Ohtsu
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2022-02-01
Also published as: US9784190B2; EP2990629B1; US20160076465A1; JPWO2014174969A1; EP2990629A1; EP2990629A4; CN105121816B; WO2014174969A1; JP6015853B2; MX2015014714A; CN105121816A; BR112015025244A2; MX345528B; RU2618146C1

Abstract

DISPOSITIVO DE CONTROLE DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E MÉTODO DE CONTROLE. Uma razão de compressão alvo (?(t+Tact)) depois de um tempo prescrito (Tact) a partir do tempo atual é calculada a partir do volume de entrada absorvido para dentro de um cilindro (7) depois do tempo prescrito (Tact) a partir do tempo atual e um comando de controle (t) para um motor elétrico (31) que aciona um mecanismo de razão de compressão variável (9) é calculado, de modo que a razão de compressão real (?r(t+Tact)) depois do tempo prescrito (Tact) é a mesma que a razão de compressão alvo (?(t+Tact) depois do tempo prescrito (Tact). Assim, a razão de compressão real segue precisamente a razão de compressão alvo.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001]A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de motor de combustão interna e a um método de controle para um motor de combustão interna.

TÉCNICA FUNDAMENTAL

[002]Nos motores de combustão interna configurados para mudar a razão de compressão do motor, a razão de compressão do motor é controlada para uma razão de compressão relativamente alta durante a operação com pouca carga e também controlada para uma razão de compressão relativamente baixa durante a operação com alta carga. Portanto, quando a condição de operação muda de uma condição de operação com pouca carga para uma condição de operação com muita carga, por exemplo, durante uma condição de aceleração, a razão de compressão no motor é reduzida de acordo com o aumento na carga. Assumindo que a razão de compressão real se torna mais alta do que a razão de compressão alvo devido a um retardo de resposta da razão de compressão do motor quando reduzindo a razão de compressão do motor de acordo com uma mudança na condição de operação na maneira precedente, a detonação pode ocorrer possivelmente.

[003]Por exemplo, o documento de patente 1 revela um dispositivo de controle do motor de combustão interna configurado para calcular uma segunda razão de compressão alvo executando um procedimento de avanço de fase, no qual o retardo da resposta da razão de compressão causado por um mecanismo de razão de compressão variável é considerado, com relação a uma primeira razão de compressão alvo calculada a partir de uma carga do motor atual (quantidade do ar de entrada), e para controlar a razão de compressão mais próxima da segunda razão de compressão alvo.

[004]Nesse documento de patente 1, no caso em que a sensibilidade da razão de compressão variada por um mecanismo de razão de compressão variável é superior à sensibilidade da quantidade do ar de entrada, a sensibilidade superior da razão de compressão permite que a segunda razão de compressão alvo seja calculada. Portanto, é possível trazer a razão de compressão real suficientemente mais próxima da primeira razão de compressão alvo correspondendo com a razão de compressão original.

[005]Entretanto, inversamente no caso em que a sensibilidade da quantidade do ar de entrada é superior à sensibilidade da razão de compressão variada pelo mecanismo de razão de compressão variável, existe uma possibilidade que a segunda razão de compressão alvo não possa seguir a primeira razão de compressão alvo.

LISTA DE CITAÇÃOLITERATURA DE PATENTE

[006]Documento de patente 1: Publicação Provisória da Patente Japonesa JP2005-163739

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007]Portanto, em vista do acima, o dispositivo de controle do motor de combustão interna da invenção é caracterizado por um meio de cálculo do volume do ar de entrada predito para calcular, com base na carga do motor do motor de combustão interna, o volume do ar de entrada predito depois que um tempo prescrito expirou de um ponto atual do tempo; um meio de cálculo da razão de compressão alvo para calcular, com base no volume do ar de entrada predito calculado pelo meio de cálculo do volume de ar de entrada predito, uma razão de compressão alvo depois da expiração do tempo prescrito a partir do ponto atual do tempo e um meio de cálculo do comando de controle para calcular um comando de controle para um mecanismo de razão de compressão variável, de modo a trazer a razão de compressão real de acordo com a razão de compressão alvo.

[008]De acordo com a invenção, mesmo quando a sensibilidade transitória do volume do ar de entrada é superior à sensibilidade transitória da razão de compressão, é possível fazer a razão de compressão real seguir a razão de compressão alvo precisamente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009][Figura 1] A figura 1 é uma vista explicativa ilustrando esquematicamente a configuração do sistema de um dispositivo de controle do motor de combustão interna da invenção.

[010][Figura 2] A figura 2 é uma vista explicativa ilustrando esquematicamente um mecanismo de razão de compressão variável que é aplicado no dispositivo de controle do motor de combustão interna da invenção.

[011][Figura 3] A figura 3 é uma vista explicativa ilustrando esquematicamente a postura do elo do mecanismo de razão de compressão variável e a figura 3A mostra a posição da razão de compressão alta, enquanto a figura 3B mostra a posição da razão de compressão baixa.

[012][Figura 4] A figura 4 é um diagrama característico ilustrando o movimento do êmbolo do mecanismo de razão de compressão variável.

[013][Figura 5] A figura 5 é uma vista explicativa ilustrando esquematicamente a relação posicional de um elo de controle e um eixo de controle e semelhantes na posição de razão de compressão baixa e na posição de razão de compressão alta do mecanismo de razão de compressão variável.

[014][Figura 6] A figura 6 é um gráfico de regulação do tempo ilustrando a mudança na eficiência do carregamento e a mudança na razão de compressão durante um período transitório.

[015][Figura 7] A figura 7 é um diagrama de blocos ilustrando esquematicamente o fluxo de controle para o mecanismo de razão de compressão variável.

[016][Figura 8] A figura 8 é um mapa de cálculo da razão de compressão alvo.

[017][Figura 9] A figura 9 é um diagrama de blocos ilustrando o procedimento de cálculo de uma eficiência de carregamento ITAC(t).

[018][Figura 10] A figura 10 é um diagrama de blocos ilustrando o procedimento de cálculo de um tempo prescrito Tact.

[019][Figura 11] A figura 11 é um diagrama de blocos ilustrando o procedimento de cálculo de uma eficiência de carregamento predita ITAC (t+Tact).

[020][Figura 12] A figura 12 é um fluxograma ilustrando o procedimento de cálculo de um volume do ar de entrada predito Qc (t+Tact).

[021][Figura 13] A figura 13 é um diagrama de blocos ilustrando o procedimento de cálculo de um comando de controle (t).

[022][Figura 14] A figura 14 é uma vista explicativa ilustrando um exemplo de um diagrama de resposta da razão de compressão.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[023]Uma modalidade da presente invenção é a seguir descrita em detalhes com referência aos desenhos. Antes de tudo, a configuração fundamental de um motor de combustão interna 1, no qual a invenção é aplicada, é explicada pelo uso da figura 1. O motor de combustão interna 1 é montado em um veículo como uma fonte de acionamento e equipado com um mecanismo de operação de válvula no lado da válvula de entrada 4 que aciona uma válvula de entrada 2, um mecanismo de operação de válvula no lado da válvula de exaustão 5 que aciona uma válvula de exaustão 3 e um mecanismo de razão de compressão variável 9 configurado para mudar a razão de compressão do motor mudando a posição do centro morto superior (TDC) de um êmbolo 8 que alterna no cilindro 7 de um bloco de cilindro 6.

[024]Por exemplo, cada um do mecanismo de operação de válvula no lado da válvula de entrada 4 e do mecanismo de operação de válvula no lado da válvula de exaustão 5 é um mecanismo de operação de válvula de ação direta convencional. O ângulo de trabalho e a fase do ângulo central de levantamento de cada uma da válvula de entrada 2 e da válvula de exaustão 3 são sempre mantidos constantes.

[025]Fornecidas na passagem de entrada 11 conectadas através da válvula de entrada 2 em uma câmara de combustão 10 estão uma válvula de estrangulamento 13 para ajustar a quantidade do ar de entrada (volume do ar de entrada) abrindo e fechando o lado a montante do coletor do ar de entrada 12 e uma válvula de injeção de combustível 14 localizada a jusante do coletor do ar de entrada 12 para injetar o combustível. A válvula de estrangulamento 13 é um estrangulamento eletronicamente controlado, cuja abertura de válvula pode ser ajustada independentemente da operação (aperto) de um pedal do acelerador pelo motorista. A válvula de estrangulamento é acionada por meio de um atuador (não mostrado).

[026]Também fornecidos na passagem de entrada 11 estão um superalimentador 15 e um fluxímetro de ar 16, ambos localizados a montante da válvula de estrangulamento 13.

[027]O superalimentador 15 é configurado para pressurizar o ar de entrada e para alimentar o ar de entrada pressurizado para dentro da câmara de combustão 10 do motor de combustão interna 1. Por exemplo, um superalimentador mecânico (simplesmente, um superalimentador) que é acionado por um eixo de manivela 17 do motor de combustão interna 1 ou um superalimentador de turbina de gás de exaustão (simplesmente, um turboalimentador) é aplicado. O fluxímetro de ar 16 fica localizado a montante do superalimentador 15.

[028]Ainda fornecidos na passagem de entrada 11 estão um sensor de pressão do ar de entrada 18 para detectar a pressão do ar de entrada e um sensor de temperatura do ar de entrada 19 para detectar a temperatura do ar de entrada, ambos localizados entre a válvula de estrangulamento 13 e o superalimentador 15.

[029]Fornecido em uma passagem de exaustão 20 conectado através da válvula de exaustão 3 na câmara de combustão 10 está um sensor da razão de ar/combustível 21 para detectar a razão do ar de exaustão e combustível.

[030]Uma unidade de controle do motor (ECU) 22 é um computador digital conhecido geralmente equipado com uma unidade de processamento central (CPU), uma memória de leitura (ROM), uma memória de acesso aleatório (RAM) e uma interface de entrada-saída (I/O). A ECU recebe vários sinais, tais como um sinal do sensor de pressão atmosférica de um sensor de pressão atmosférica 23 para detectar a pressão atmosférica, um sinal do sensor de estrangulamento (TVO(t)) de um sensor de estrangulamento 24 para detectar o grau de abertura da válvula de estrangulamento 13, um sinal do sensor de pressão no coletor de um sensor de pressão no coletor 25 para detectar a pressão no coletor do ar de entrada 12, um sinal do sensor de temperatura da água (Tw(t)) de um sensor de temperatura da água 26 para detectar a temperatura do refrigerante do motor de combustão interna 1, um sinal do sensor do ângulo de manivela (Ne(t)) de um sensor do ângulo de manivela 27 para detectar a velocidade de revolução do motor, um sinal do sensor de detonação de um sensor de detonação 28 para detectar a presença ou a ausência da detonação, um sinal de abertura do acelerador (APO(t)) de um sensor de abertura do acelerador 29 para detectar a quantidade de depressão do pedal do acelerador correspondendo com uma carga (uma carga exigida, exigida pelo motorista), um sinal do sensor do ângulo de rotação do motor elétrico de um sensor do ângulo de rotação do motor elétrico 32 para detectar o ângulo de rotação de um motor elétrico 31 configurado para acionar o mecanismo de razão de compressão variável 8, um sinal do sensor de temperatura do motor elétrico (Tmo(t)) de um sensor de temperatura do motor elétrico 33 para detectar a temperatura do motor elétrico 31 e um sinal do sensor de tensão da fonte (VB(t)) de um sensor de tensão da fonte 34 para detectar a tensão da fonte do motor elétrico 31 e assim por diante, além de um sinal de detecção do fluxímetro de ar 16, um sinal de detecção (Boost(t)) do sensor de pressão do ar de entrada 18, um sinal de detecção (Tm(t)) do sensor de temperatura do ar de entrada 19. A propósito, a razão de compressão real εr(t) correspondendo com a razão de compressão do motor atual causada pelo mecanismo de razão de compressão variável 9 pode ser determinada pelo ângulo de rotação do motor elétrico 31 detectado pelo sensor do ângulo de rotação do motor elétrico 32.

[031]Depois, a ECU 22 libera sinais de controle determinados com base nesses sinais de entrada para a válvula de injeção de combustível 14, uma vela de ignição 35 para inflamar a mistura de ar e combustível na câmara de combustão 10, a válvula de estrangulamento 13, o mecanismo de razão de compressão variável 9 assim por diante, respectivamente, para controlar integralmente a quantidade de injeção de combustível, a regulação da injeção do combustível, a regulação da ignição e a abertura de estrangulamento, a razão de compressão do motor e assim por diante.

[032]Como mostrado nas figuras 2 e 3, o mecanismo de razão de compressão variável 9 utiliza um mecanismo de manivela e êmbolo de múltiplos elos no qual o êmbolo 8 e um pino de manivela 40 do eixo de manivela 17 são mecanicamente unidos através de uma pluralidade de elos. O mecanismo de razão de compressão variável tem um elo inferior 41 instalado com rotação no pino de manivela 40, um elo superior 42 através do qual o elo inferior 41 e o êmbolo 8 são unidos, um eixo de controle 43 equipado com uma porção de eixo excêntrico 44 e um elo de controle 45 através do qual a porção do eixo excêntrico 44 e o elo inferior 41 são unidos. Uma extremidade do elo superior 42 é instalada com rotação em um pino do êmbolo 46, enquanto a outra extremidade é conectada com rotação no elo inferior 41 por meio de um primeiro pino de conexão 47. Uma extremidade do elo de controle 45 é conectada com rotação no elo inferior 41 por meio de um segundo pino de conexão 48, enquanto a outra extremidade é instalada com rotação na porção do eixo excêntrico 44.

[033]O eixo de controle 43 é disposto paralelo ao eixo de manivela 17 e suportado com rotação pelo bloco de cilindro 6. A propósito, o eixo de controle 43 é girado e acionado pelo motor elétrico através de mecanismo de engrenagem, de modo que a posição rotacional do eixo de controle 43 é controlada.

[034]Como mostrado na figura 3, a postura do elo inferior 41 é trocada via o elo de controle 45 mudando a posição rotacional do eixo de controle 43 por meio do motor elétrico 31. Portanto, a razão de compressão do motor é variada continuamente e controlada com uma mudança no movimento do êmbolo (característica do curso) do êmbolo 8, isto é, uma mudança na posição do centro morto superior e uma mudança na posição do centro morto inferior do êmbolo 8.

[035]Em virtude do mecanismo de razão de compressão variável que utiliza o mecanismo de manivela e êmbolo de múltiplos elos acima, a razão de compressão do motor pode ser otimizada dependendo da condição de operação do motor. Isso contribui para uma economia de combustível melhorada e rendimento realçado. Adicionalmente, no caso de tal mecanismo de manivela e êmbolo de múltiplos elos, a própria característica de curso do êmbolo (ver figura 4) pode ser otimizada mais próxima de uma característica substancialmente correspondendo com um movimento harmônico simples, quando comparado com um mecanismo de elo único, no qual um êmbolo e um pino de manivela são conectados através de um elo único. Também, o comprimento do curso do êmbolo com relação a um comprimento da manivela pode ser aumentado, quando comparado com um mecanismo de elo único. Isso contribui para uma altura geral do motor reduzida e maior razão de compressão. Além do que, a carga do empuxo agindo no êmbolo 8 ou no cilindro 7 pode ser reduzida e ajustada apropriadamente otimizando a inclinação do elo superior 42. Isso contribui para a leveza do êmbolo 8 ou do cilindro 7.

[036]A propósito, como mostrado na figura 5, o mecanismo de razão de compressão variável 9 é configurado, tal que a velocidade da mudança da razão de compressão em uma razão de alta compressão é definida mais alta do que a velocidade da mudança da razão de compressão em uma razão de compressão baixa, considerando a detonação que pode ocorrer de forma transitória devido a um retardo da mudança da razão de compressão de uma alta razão de compressão para uma baixa razão de compressão. De forma concreta, quando comparado com a definição da velocidade da mudança da razão de compressão em uma posição de baixa razão de compressão, no caso da definição da velocidade da mudança da razão de compressão em uma alta razão de compressão, o ângulo entre a linha central do elo do elo de controle 45 e a linha de descentralização conectando o centro de rotação do eixo de controle 43 e o centro da porção do eixo excêntrico 44 se torna quase um ângulo reto. Portanto, o comprimento do braço do momento aumenta e, assim, o momento de acionamento produzido pelo motor elétrico 31 aumenta e como resultado a velocidade da mudança da razão de compressão aumenta.

[037]No motor de combustão interna 1 da modalidade como discutida acima, o volume do ar de entrada puxado para dentro do cilindro 7 depois de um tempo prescrito Tact, correspondendo com o tempo de retardo de resposta do mecanismo de razão de compressão variável 9, é predito, a razão de compressão alvo ε(t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact do ponto atual do tempo é calculada a partir do volume do ar de entrada predito e depois o motor elétrico 31 que aciona o mecanismo de razão de compressão variável 9 é controlado, de modo a trazer a razão de compressão real εr(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact de acordo com a razão de compressão alvo ε(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact.

[038]A figura 6 é o gráfico de regulação do tempo ilustrando a mudança na eficiência do carregamento e a mudança na razão de compressão durante um período transitório. No tempo t0 quando o pedal do acelerador é apertado pelo motorista, o volume do ar de admissão aumenta e, assim, a eficiência do carregamento (ITAC) aumenta como indicado pela curva característica L1. Também, com o pedal do acelerador apertado pelo motorista, a condição de operação muda de uma condição de pouca carga para uma condição de alta carga e, assim, a razão de compressão alvo muda como indicado pela curva característica L2 graças a uma mudança na eficiência do carregamento (ITAC). A razão de compressão alvo (isto é, a curva característica L2) é definida para um valor, tal que a combustão anormal, tais como detonação, pré-ignição, falha na ignição e assim por diante, pode ser impedida de ocorrer.

[039]Entretanto, quando a razão de compressão alvo acima mencionada (a curva característica L2) é usada como um comando de controle para o mecanismo de razão de compressão variável 9 (isto é, um comando de controle para o motor elétrico 31), devido a um retardo de resposta do mecanismo de razão de compressão variável 9, a razão de compressão transitória não pode seguir a razão de compressão alvo precisamente como verificado pela curva característica L3 indicada pela linha tracejada. Assim, a detonação pode ocorrer possivelmente.

[040]Portanto, no motor de combustão interna 1 da modalidade, antes de tudo, o volume do ar de entrada puxado para dentro do cilindro 7 depois de um tempo prescrito Tact, correspondendo com o tempo de retardo de resposta do mecanismo de razão de compressão variável 9, é predito. A curva característica L4 da figura 6 representa o volume do ar de entrada puxado para dentro do cilindro 7 depois que o tempo prescrito Tact expirou do ponto atual do tempo. A seguir, uma razão de compressão alvo ε(t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo é calculada a partir do volume do ar de entrada predito puxado para dentro do cilindro depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo e, então, um comando de controle (t) para o motor elétrico 31 que aciona o mecanismo de razão de compressão variável 9 é calculado de modo a trazer a razão de compressão real εr(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact de acordo com a razão de compressão alvo ε(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact. A curva característica L5 da figura 6 corresponde com um comando de controle (t) para o motor elétrico 31, cujo comando é convertido para uma razão de compressão.

[041]Quando o motor elétrico 31 é controlado com base no comando de controle (t) indicado pela curva característica L5, a razão de compressão real muda como indicado pela curva característica L6 da figura 6. Portanto, mesmo no caso em que a sensibilidade transitória do volume do ar de entrada é superior à sensibilidade transitória da razão de compressão devido ao retardo da resposta da razão de compressão durante o período transitório, a razão de compressão real (a curva característica L6) não excede a razão de compressão alvo (a curva característica L2). Assim, é possível fazer a razão de compressão real (a curva característica L6) seguir a razão de compressão alvo (a curva característica L2) precisamente. Adicionalmente, em virtude da precisão de controle melhorada da razão de compressão, é possível impedir a ocorrência da detonação durante o período transitório.

[042]A figura 7 é o diagrama de blocos ilustrando esquematicamente o fluxo de controle para o mecanismo de razão de compressão variável 9.

[043]A etapa S1 representa um meio de cálculo da eficiência de carregamento (detalhado mais tarde) para calcular a eficiência de carregamento atual ITAC(t) e o volume do ar de entrada atual Qc(t) puxado para dentro do cilindro 7, com base na pressão do ar de entrada Boost(t) detectada pelo sensor de pressão do ar de entrada 18, a abertura do acelerador APO(t) detectada pelo sensor de abertura do acelerador 29, a temperatura do ar de entrada Tm(t) detectada pelo sensor de temperatura do ar de entrada 19 e a velocidade de revolução do motor Ne(t) detectada pelo sensor do ângulo de manivela 27.

[044]A etapa S2 representa um meio de cálculo da razão de compressão alvo (detalhado mais tarde) para calcular a razão de compressão alvo ε(t), com base na eficiência do carregamento ITAC(t) calculada na etapa S1 e a velocidade de revolução do motor Ne(t) detectada pelo sensor do ângulo de manivela 27. A razão de compressão alvo ε(t) é definida para ficar menor, quando a condição de operação muda para carga mais alta ou velocidade mais alta, pelo uso do mapa de cálculo da razão de compressão alvo, como mostrado na figura 8, por exemplo.

[045]A etapa S3 representa um meio de cálculo do tempo prescrito (detalhado mais tarde) para calcular um tempo prescrito Tact, com base na temperatura do motor elétrico Tmo(t) detectada pelo sensor de temperatura do motor elétrico 33 e na tensão da fonte VB(t) detectada pelo sensor de tensão da fonte 34. O tempo prescrito Tact é um tempo correspondendo com o tempo de retardo da resposta do mecanismo de razão de compressão variável 9. Por exemplo, o tempo prescrito é uma duração de tempo, tal como aproximadamente 200 milissegundos. A propósito, o tempo prescrito Tact pode ser definido para um tempo mais longo do que o tempo do retardo da resposta do mecanismo de razão de compressão variável 9.

[046]A etapa S4 representa um meio de predição da eficiência do carregamento (detalhado mais tarde) para calcular a eficiência do carregamento predito ITAC (t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo, com base na pressão do ar de entrada Boost(t), na abertura do acelerador APO(t), na temperatura do ar de entrada Tm(t), na velocidade de revolução do motor Ne(t), na abertura do estrangulamento TVO(t), no volume do ar de entrada Qc(t) calculado na etapa S1 e no tempo prescrito Tact calculado na etapa S3.

[047]A etapa S5 representa um meio de predição da razão de compressão alvo (detalhado mais tarde) para calcular a razão de compressão alvo predita ε(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact, com base na eficiência do carregamento predito ITAC (t+Tact) calculada na etapa S4 e na velocidade de revolução do motor Ne(t). A razão de compressão alvo predita ε(t+Tact) é definida para ficar mais baixa, quando a condição de operação muda para carga mais alta ou velocidade mais alta, pelo uso do mapa de cálculo da razão de compressão alvo, como mostrado na figura 8, por exemplo.

[048]A etapa S6 representa um meio de cálculo do comando de controle (detalhado mais tarde) para calcular um comando de controle (t) para o motor elétrico 31 que aciona o mecanismo de razão de compressão variável 9, com base na razão de compressão alvo ε(t) calculada na etapa S2, no tempo prescrito Tact calculado na etapa S3, na razão de compressão alvo predita ε(t+Tact) calculada na etapa S5 e na razão de compressão real atual εr(t) detectada pelo sensor do ângulo de rotação do motor elétrico 32. A propósito, o comando de controle (t) corresponde com a curva característica L5 previamente discutida da figura 6.

[049]O meio de cálculo da eficiência do carregamento previamente discutido (etapa S1 da figura 7) é abaixo descrito em detalhes, usando a figura 9.

[050]A etapa S11 representa o meio de estimativa da condição do ar de entrada para calcular o valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t) e o valor de estimativa da eficiência volumétrica ITAV(t), com base na pressão do ar de entrada Boost(t), na abertura do acelerador APO(t), na temperatura do ar de entrada Tm(t) e na velocidade de revolução do motor Ne(t). A etapa S12 representa um meio de cálculo do volume do ar de entrada para calcular o volume do ar de entrada Qc(t) puxado para dentro do cilindro 7, com base na temperatura do ar de entrada Tm(t), na velocidade de revolução do motor Ne(t), e no valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t) e no valor de estimativa da eficiência volumétrica ITAV(t), ambos calculados na etapa S11. A seguir, assumindo que a capacidade volumétrica do cilindro 7 é representada por “Vc” (um valor fixo), uma constante de gás é representada por “R”, a velocidade de revolução do motor Ne(t) (unidade: rpm) é convertida na unidade em uma velocidade angular o (unidade: rad/s), o volume doar de entrada Qc(t) é calculado pela seguinte expressão aritmética (1).

[051]A etapa S13 representa um meio de conversão da eficiência de carregamento para calcular a eficiência do carregamento ITAC(t), com base na velocidade de revolução do motor Ne(t) e no volume do ar de entrada Qc(t) calculado na etapa S12.

[052]O meio de cálculo do tempo prescrito previamente discutido (etapa S3 da figura 7) é descrito, a seguir, em detalhes, usando a figura 10.

[053]A sensibilidade do motor elétrico 31 que aciona o mecanismo de razão de compressão variável 9 é afetada pela condição de temperatura do motor elétrico 31 e a tensão da fonte do motor elétrico 31. Portanto, o tempo prescrito Tact correspondendo com o tempo de resposta do mecanismo de razão de compressão variável 9 é calculado corrigindo o seu valor nominal (um valor fixo), com base na temperatura do motor elétrico 31 e na tensão da fonte do motor elétrico 31. A seguir, o valor nominal acima mencionado é considerado como sendo equivalente a um tempo de mudança da razão de compressão quando a razão de compressão é alterada devido ao aperto do pedal do acelerador pelo motorista. Na modalidade mostrada, o valor nominal é definido para a duração de tempo quando a razão de compressão é alterada de “14” para “12” via o mecanismo de razão de compressão variável 9 sob um estado prescrito.

[054]A etapa S31 representa um meio de cálculo do valor de correção da temperatura para calcular o valor de correção da temperatura com base na temperatura do motor elétrico Tmo(t), usando um mapa preestabelecido.

[055]Por exemplo, o valor de correção da temperatura é definido para se tornar “0” (isto é, sem correção) quando a temperatura do motor elétrico Tmo(t) é uma temperatura de referência predeterminada e para se tornar um valor positivo quando a temperatura do motor elétrico Tmo(t) é mais alta do que a temperatura de referência predeterminada e para se tornar um valor negativo quando a temperatura do motor elétrico Tmo(t) é mais baixa do que a temperatura de referência predeterminada. O valor de correção da temperatura é calculado, tal que o tempo prescrito Tact prolonga, quando a temperatura do motor elétrico Tmo(t) aumenta a partir da temperatura de referência predeterminada. Também, o valor de correção da temperatura é calculado, tal que o tempo prescrito Tact encurta, quando a temperatura do motor elétrico Tmo(t) diminui a partir da temperatura de referência predeterminada. A propósito, no cálculo do valor de correção da temperatura, ao invés de usar a temperatura do motor elétrico Tmo(t), a temperatura do refrigerante Tw(t) do motor de combustão interna 1 pode ser usada.

[056]A etapa S32 representa um meio de cálculo do valor de correção da tensão para calcular o valor de correção da tensão com base na tensão da fonte VB(t), usando um mapa preestabelecido.

[057]Por exemplo, o valor de correção da tensão é definido para se tornar “0” (isto é, sem correção) quando a tensão da fonte VB(t) é uma tensão de referência predeterminada e para se tornar um valor negativo quando a tensão da fonte VB(t) é mais alta do que a tensão de referência predeterminada e para se tornar um valor positivo quando a tensão da fonte VB(t) é mais baixa do que a tensão de referência predeterminada. O valor de correção da tensão é calculado, tal que o tempo prescrito Tact encurta, quando a tensão da fonte VB(t) aumenta a partir da tensão de referência predeterminada. Também, o valor de correção da tensão é calculado, tal que o tempo prescrito Tact prolonga, quando a tensão da fonte VB(t) diminui a partir da tensão de referência predeterminada.

[058]Na etapa S33, o valor nominal, que é um valor fixo, é corrigido por ambos o valor de correção da temperatura calculado na etapa S31 e o valor de correção da tensão calculado na etapa S32, de modo a calcular o tempo prescrito Tact.

[059]O meio de predição da eficiência do carregamento previamente discutido (etapa S4 da figura 7) é a seguir descrito em detalhes, usando a figura 11.

[060]A etapa S41 representa um meio de estimativa da condição do ar de entrada para calcular o valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t), o valor de estimativa da eficiência volumétrica ITAV(t) e o valor da resistência Cv(t), que é uma resistência de entrada no sistema de entrada, com base na pressão do ar de entrada Boost(t), na abertura do acelerador APO(t), na temperatura do ar de entrada Tm(t) e na velocidade de revolução do motor Ne(t). Na etapa S41, o valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t), o valor de estimativa da eficiência volumétrica ITAV(t) e o valor da resistência Cv(t) são calculados, tal que a pressão do ar de entrada Boost(t) e o valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t) se tornam iguais, usando um modelo físico do sistema de entrada geral. A propósito, a pressão do ar de entrada Boost(t) pode ser liberada da etapa S41 para a etapa S42 no lugar do valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t).

[061]A etapa S42 representa um meio de cálculo do volume do ar de entrada predito para calcular o volume do ar de entrada predito Qc(t+Tact) puxado para dentro do cilindro 7 depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto de tempo atual, com base na abertura do estrangulamento TVO(t), na temperatura do ar de entrada Tm(t), na velocidade de revolução do motor Ne(t), no volume do ar de entrada Qc(t) calculado na etapa S1, no tempo prescrito Tact calculado na etapa S3, no valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t) e no valor de estimativa da eficiência volumétrica ITAV(t) e valor da resistência Cv(t) calculado na etapa S41, usando um modelo físico geral.

[062]A etapa S43 representa um meio de conversão da eficiência do carregamento predito para calcular a eficiência do carregamento predito ITAC(t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo, com base na velocidade de revolução do motor Ne(t), no volume do ar de entrada predito Qc(t+Tact) calculado na etapa S42.

[063]O meio de cálculo do volume do ar de entrada predito previamente discutido (etapa S42 da figura 11) é a seguir descrito em detalhes, usando a figura 12.

[064]Na etapa S101, o volume do ar de entrada Qc(t), a abertura do estrangulamento TVO(t), o tempo prescrito Tact, o valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t), o valor de estimativa da eficiência volumétrica ITAV(t), o valor da resistência Cv(t), a temperatura do ar de entrada Tm(t) e a velocidade de revolução do motor Ne(t) são lidos.

[065]Na etapa S102, o valor inicial do valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t) é definido como Pm(t). Na etapa S103, o valor inicial ITAV(0) do valor de estimativa da eficiência volumétrica é definido como ITAV(t). Na etapa S104, o valor inicial do valor da resistência Cv(0) é definido como Cv(t). Na etapa S105, o valor inicial do tempo I é definido como “0”.

[066]Na etapa S106, uma verificação é feita para determinar se o tempo “i” alcança o tempo prescrito Tact. Quando o tempo “i” não alcança o tempo prescrito Tact, a rotina prossegue para a etapa S107. Inversamente, quando o tempo “i” alcança o tempo prescrito Tact, a rotina prossegue para a etapa S110. Na etapa S107, o tempo é incrementado ou somado por um tempo Δt, que é um valor fixo, e depois a rotina prossegue para a etapa S108.

[067]Na etapa S108, o valor ΔPm é calculado. Assumindo que a capacidade volumétrica do coletor do ar de entrada 12 é representada por “Vm”, a constante de gás é representada por “R” e o volume do ar de entrada passando no estrangulamento é representado por “Qt”, o valor ΔPm é calculado pela expressão aritmética seguinte (2).

[068]A propósito, assumindo que a pressão atmosférica é representada por “P0” e a área da abertura do estrangulamento calculada pela abertura do estrangulamento TVO(t) é representada por “A(t)”, o volume do ar de entrada passando o estrangulamento Qt na expressão acima (2) é calculado pela seguinte expressão aritmética (3).

[069]Além do que, assumindo que a razão do calor específico érepresentada por “k” e o valor de adaptação é representado por “Const”, o valor θ(t) na expressão acima (3) é representado pelas seguintes expressões aritméticas (4) e (5).

[070]Na etapa S109, o valor da estimativa da pressão negativa da entrada Pm(i) depois que o tempo “i” expirou é definido como o valor somado obtido adicionando o valor ΔPm atualmente calculado na etapa S108 no valor prévio Pm(i- 1) e depois a rotina prossegue para a etapa S106.

[071]Na etapa S110, o valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo é definido como o último valor de estimativa da pressão negativa da entrada atualizado Pm(i) calculado na etapa S109 e depois a rotina prossegue para a etapa S111.

[072]Na etapa S111, o volume do ar de entrada predito Qc(t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo é calculado pelo valor de estimativa da pressão negativa da entrada Pm(t+Tact) calculado na etapa S110.

[073]O meio de cálculo do comando de controle previamente discutido (etapa S6 da figura 7) é a seguir descrito em detalhes, usando a figura 13.

[074]A etapa S61 representa um meio de predição da resposta do motor elétrico para calcular a razão de compressão real εr(t+Tact) depois da expiração do tempo prescrito Tact a partir do ponto atual do tempo, com base na razão de compressão real atual εr(t) detectada pelo sensor do ângulo de rotação do motor elétrico 32 e a razão de compressão alvo ε(t) calculada na etapa S2, usando um modelo físico geral.

[075]Na etapa S62, o resultado da subtração obtido subtraindo a razão de compressão real εr(t+Tact) calculada na etapa S61 a partir da razão de compressão alvo predita ε(t+Tact) calculado na etapa S5 é liberado para a etapa S64.

[076]Na etapa S63, a variação da razão de compressão transitória Δε é calculada, usando o tempo prescrito Tact calculado na etapa S3. Por exemplo, no caso do mecanismo de razão de compressão variável 9 configurado para mudar a razão de compressão de “14” para “8”, a variação da razão de compressão Δε pode ser calculada calculando quanto a razão de compressão depois do tempo prescrito (Tact) alterou quando mudando de forma escalonada a razão de compressão que é um valor alvo para “8” a partir de um estado onde a razão de compressão real é “14”.

[077]De modo concreto, a variação da razão de compressão Δε pode ser calculada pelo uso do diagrama de resposta da razão de compressão como mostrado na figura 14. A figura 14 mostra uma mudança na razão de compressão alterada via o mecanismo de razão de compressão variável 9 quando mudando de forma escalonada a razão de compressão que é um valor alvo para “8” a partir de um estado onde a razão de compressão real é “14”. A razão de compressão depois que a expiração do tempo prescrito (Tact) a partir do tempo quando mudando de modo escalonado de um valor alvo da razão de compressão para “8” iniciou é “S(Tact)”. A variação da razão de compressão Δε que é um valor de referência da quantidade de operação do mecanismo de razão de compressão variável pode ser calculada subtraindo “S(Tact)” de “14” (isto é, Δε = (razão de compressão máxima) - S(Tact)).

[078]Na etapa S64, o resultado da divisão obtido dividindo a saída da etapa S62 pela variação da razão de compressão Δε calculada na etapa S63 é liberado para a etapa S65.

[079]Na etapa S65, o resultado da adição obtido adicionando a saída da etapa S64 na razão de compressão alvo ε(t) calculada na etapa S2 é liberado como um comando de controle (t) para o motor elétrico 31 que aciona o mecanismo de razão de compressão variável 9.

[080] Isso quer dizer, quando o mecanismo de razão de compressão variável 9 é controlado na razão de compressão alvo atual ε(t), o meio de cálculo do comando de controle calcula o comando de controle (t) para o motor elétrico 31, de forma responsiva à diferença entre a razão de compressão real εr(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact e a razão de compressão alvo prescrita ε(t+Tact) depois do tempo prescrito Tact.

[081]A propósito, como um mecanismo de operação de válvula no lado da válvula de entrada 4, um mecanismo de operação de válvula variável configurado para mudar a regulação de abertura da válvula e a regulação de fechamento da válvula da válvula de entrada 2 pode ser usado. Nesse caso, no cálculo de uma eficiência de carregamento predita ITAC(t+Tact), a informação sobre a regulação de abertura da válvula e a regulação de fechamento da válvula da válvula de entrada 2 é também necessária e, portanto, a informação sobre a regulação de abertura da válvula e a regulação de fechamento da válvula da válvula de entrada 2 tem que ser inserida no meio de predição da eficiência do carregamento previamente discutido (etapa S4 da figura 7).

[082]Na modalidade precedente, no cálculo do volume do ar de entrada predito Qc(t+Tact) ou do volume do ar de entrada Qc(t), a abertura do estrangulamento TVO(t) (ou a abertura do acelerador) é usada. O volume do ar de entrada predito Qc(t+Tact) ou o volume do ar de entrada Qc(t) pode ser calculado com base no valor de detecção detectado por um sensor de pressão no coletor 25 no lugar da abertura do estrangulamento TVO(t). Nesse caso, a pressão negativa da entrada pode ser detectada diretamente pelo sensor previamente mencionado e assim é possível calcular o volume do ar de entrada predito Qc(t+Tact) ou o volume do ar de entrada Qc(t) precisamente. Portanto, é possível calcular um comando de controle (t) para o motor elétrico 31 precisamente e, como resultado, é possível fazer a razão de compressão real seguir a razão de compressão alvo mais precisamente.

Claims

1. Dispositivo de controle de motor de combustão interna que compreende:um mecanismo de razão de compressão variável (9) configurado para mudar a razão de compressão de um motor de combustão interna (1);um motor elétrico (31) para conduzir o mecanismo de razão de compressão variável (9);um meio de cálculo do volume do ar de entrada predito (S42) para calcular, com base na carga de motor do motor de combustão interna (1), um volume do ar de entrada predito (Qc(t+Tact)) arrastado para um cilindro (7) depois que um tempo prescrito (Tact) expirou a partir de um ponto atual de tempo, o tempo prescrito (Tact) sendo um tempo correspondente a um tempo de atraso de resposta do mecanismo de razão de compressão variável (9);um meio de cálculo da razão de compressão alvo (S5) para calcular, com base no volume do ar de entrada predito (Qc(t+Tact)) calculado pelo meio de cálculo de volume de ar de entrada predito (S42), uma razão de compressão alvo (ε(t+Tact)) depois da expiração do tempo prescrito (Tact) a partir do ponto atual de tempo; eum meio de cálculo de comando de controle (S6, S61-S65) para calcular um comando de controle (t) para o mecanismo de razão de compressão variável (9), de modo a trazer uma razão de compressão real (εr(t+Tact)) de acordo com a razão de compressão alvo (ε(t+Tact)),CARACTERIZADO pelo fato de que:o tempo prescrito (Tact) é corrigido com base em uma temperatura (Tmo(t)) do motor elétrico (31) e uma tensão da fonte (VB(t)) do motor elétrico (31).

2. Dispositivo de controle de motor de combustão interna, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que:a carga do motor é calculada com base em uma abertura do acelerador (APO(t)).

3. Dispositivo de controle de motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que:o volume de ar de entrada predito (Qc(t+Tact)) é calculado com base em pelo menos uma entre uma abertura de acelerador atual (APO(t)) e uma pressão negativa de entrada atual (Pm(t)).

4. Dispositivo de controle de motor de combustão interna, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que:a razão de compressão alvo (ε(t+Tact)) é definida para uma razão de compressão, tal que combustão anormal pode ser impedida de ocorrer para o volume de ar de entrada predito (Qc(t+Tact)).

5. Método de controle de um motor de combustão interna (1) equipado com um mecanismo de razão de compressão variável (9) configurado para mudar uma razão de compressão do motor de combustão interna (1), e um motor elétrico (31) para conduzir o mecanismo de razão de compressão variável (9), compreendendo:calcular, com base em uma carga de motor do motor de combustão interna (1), um volume de ar de entrada predito (Qc(t+Tact)) arrastado para um cilindro (7) depois que um tempo prescrito (Tact) expirou a partir de um ponto atual de tempo, o tempo prescrito (Tact) sendo um tempo correspondente a um tempo de atraso de resposta do mecanismo de razão de compressão variável (9);calcular, com base no volume de ar de entrada predito (Qc(t+Tact)), uma razão de compressão alvo (ε(t+Tact)) depois da expiração do tempo prescrito (Tact) a partir do ponto atual de tempo;calcular um comando de controle (t) para o mecanismo de razão de compressão variável (9), de modo a colocar uma razão de compressão real (εr(t+Tact)) de acordo com a razão de compressão alvo (ε(t+Tact)); econtrolar o mecanismo de razão de compressão variável (9) com base no comando de controle (t), CARACTERIZADO pelo fato de que:o tempo prescrito (Tact) é corrigido com base em uma temperatura (Tmo(t)) do motor elétrico (31) e uma tensão da fonte (VB(t)) do motor elétrico (31).