BRPI0809558B1 - dispositivo de controle de motor de combustão interna - Google Patents

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BRPI0809558B1
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Tanaka Hiroyuki
Kawai Keisuke
Soejima Shinichi
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Toyota Motor Co Ltd
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Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE CONTROLE DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (73) Titular: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA. Endereço: 1, Toyota, Cho, Toyota-shi, aichi-Ken 471-8571, JAPÃO(JP) (72) Inventor: SHINICHI SOEJIMA; KEISUKE KAWAI; HIROYUKI TANAKA.
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 21/11/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 21/11/2018
Assinado digitalmente por:
Alexandre Gomes Ciancio
Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE CONTROLE DE MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA.
Área Técnica
A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de um motor de combustão interna, mais especificamente ao cálculo de uma pluralidade de quantidades de controle através das quais é possível controlar a energia gerada em um motor de combustão interna.
Técnica Antecedente
Um aparelho para controlar os elementos funcionais de um motor de combustão interna a fim de alcançar um certo torque estabelecido com base em uma quantidade de operação de aceleração por um motorista e a exigência de um sistema de acionamento ou similar são conhecidos por aqueles versados na técnica (ver, por exemplo, o Documento de Patente 1).
Também é conhecido por aqueles versados na técnica um aparelho para controlar a quantidade de injeção a fim de implementar uma carga de trabalho necessária que é exigida por uma quantidade de operação de aceleração (ver, por exemplo, o Documento de Patente 2). O aparelho apresentado no Documento de Patente 2 executa uma injeção auxiliar juntamente com a injeção principal. Mais especificamente, um equivalente de trabalho da injeção auxiliar é calculado a fim de controlar a injeção principal, de modo que a soma do equivalente de trabalho calculado e o equivalente de trabalho da injeção principal seja igual à carga de trabalho necessária descrita acima. Documento de Patente 1
Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública Ne 2006-183506
Documento de Patente 2
Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública Ne 2003-97330 Apresentação da Invenção
Problema a Ser Resolvido pela Invenção
A função exigida de um motor de combustão interna não está limitada à geração de um torque (trabalho) para a direção de um veículo de acordo com a intenção do motorista. Além da geração do torque (trabalho), uma função para o aumento da energia de exaustão e uma função para con trolar de forma otimizada a proporção de ar e combustível também são necessárias para aprimorar uma característica de emissão.
Entretanto, os Documentos de Patente 1 e 2 não apresentam as funções necessárias para um motor de combustão interna, com exceção da geração do torque exigido.
A presente invenção foi elaborada para resolver o problema acima. É objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo de controle de um motor de combustão interna que seja capaz de alcançar uma pluralidade de funções para um motor de combustão interna.
Meio para Solucionar o Problema
A fim de alcançar o propósito mencionado acima, o primeiro aspecto da presente invenção é um dispositivo de controle de motor de combustão interna que compreende:
meio de cálculo de quantidades de controle para calcular uma pluralidade de quantidades de controle através das quais a energia gerada pelo motor de combustão interna pode ser ajustada; e meio para controle de acionamento para execução de controles de acionamento para uma pluralidade de atuadores com base na pluralidade de quantidades de controle calculadas pelo meio de cálculo de quantidades de controle, as ditas variáveis guiadas calculadas pelo meio de cálculo de variáveis controladas, em que o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende:
meio de cálculo de valor desejado para calcular um valor desejado referente a uma potência do dito motor de combustão interna, um valor desejado referente à exaustão do dito motor de combustão interna e um valor desejado referente a uma perda de calor por resfriamento do dito motor de combustão interna, respectivamente ao tipo de energia; e meio para soma do valor desejado para somar cada valor desejado calculado pelo dito meio de cálculo do valor desejado a fim de determinar um valor desejado total, em que o dito meio de cálculo do valor desejado determina a dita plurali3 dade das quantidades de controle com base no dito valor desejado total.
O segundo aspecto da presente invenção é o dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, em que a dita pluralidade de quantidades de controle é constituída por uma quantidade de admissão e uma sincronização de ignição, e o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende ainda:
um meio de cálculo de quantidade de suprimento de combustível para calcular uma quantidade de suprimento de combustível necessária para gerar a dita quantidade total desejada;
um meio de cálculo de quantidade de admissão para calcular uma quantidade de admissão necessária para a implementação de uma proporção ar-combustível predeterminada quando é utilizada a dita quantidade de suprimento de combustível; e meio de cálculo de sincronização de ignição para calcular a dita sincronização de ignição quando é utilizado o dito valor desejado referente à exaustão.
O terceiro aspecto da presente invenção é um dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com o segundo aspecto da presente invenção, em que o dito meio de cálculo de sincronização de ignição compreende:
meio de cálculo de quantidade de gás de exaustão para calcular uma quantidade de gás de exaustão do dito motor de combustão interna quando são utilizadas as ditas quantidades de suprimento de combustível e de admissão; e meio de cálculo da temperatura no interior do cilindro para calcular uma temperatura do interior de um cilindro com base na dita quantidade de gás de exaustão e no dito valor desejado referente à exaustão, em que o dito meio de cálculo de sincronização de ignição calcula a dita sincronização de ignição com base na dita temperatura do interior do cilindro.
O quarto aspecto da presente invenção é o dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com o segundo aspecto da presente invenção, em que o dito motor de combustão interna está inserido em um veículo, e o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende:
um meio de cálculo de uma segunda sincronização de ignição para calcular uma segunda sincronização de ignição com base no dito valor desejado referente à potência; e um meio para seleção de sincronização de ignição para selecionar entre a sincronização de ignição calculada pelo dito meio de cálculo de sincronização de ignição e a dita segunda sincronização de ignição, com base em uma condição de acionamento do dito veículo.
O quinto aspecto da presente invenção é o dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com o quarto aspecto da presente invenção, em que o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende ainda um meio de correção para corrigir o dito valor desejado referente à exaustão quando a dita sincronização de ignição é novamente selecionada pelo dito meio para seleção de sincronização de ignição depois que a dita segunda sincronização de ignição for selecionada pelo dito meio para seleção de sincronização de ignição.
O sexto aspecto da presente invenção é o dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com o quinto aspecto da presente invenção, em que o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende ainda um meio para estimativa da energia de exaustão para estimar uma energia de exaustão real que surge durante o período em que a dita segunda sincronização de ignição é selecionada pelo dito meio para seleção de sincronização de ignição, e o dito meio para correção corrige o dito valor desejado referente à exaustão ao mesmo tempo em que considera a energia de exaustão real estimada pelo dito meio para estimativa de energia de exaustão.
Vantagens da Invenção
De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, um valor desejado referente a uma potência de motor, um valor desejado referente à exaustão e um valor desejado referente a uma perda de calor por resfriamento são calculados em um tipo de energia, respectivamente, para determinar um valor desejado total para o motor de combustão interna através da soma de cada valor desejado calculado. Então, com base no valor desejado total, são calculadas diversas quantidades de controle através das quais a energia gerada no motor de combustão interna pode ser ajustada. De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, os controles de acionamento de diversos atuadores são executados com base nas diversas quantidades de controle calculadas considerando-se não somente a potência do motor, mas também a exaustão e a perda de calor por resfriamento. A pluralidade de funções desejadas do motor de combustão interna pode, portanto, ser implementada acionando-se os diversos atuadores.
De acordo com o segundo aspecto da presente invenção, uma quantidade de suprimento de combustível é calculada de modo que o valor desejado referente a uma potência de motor, o valor desejado referente à exaustão e o valor desejado referente à perda de calor por resfriamento sejam satisfeitos. Além disso, a quantidade de admissão é calculada de modo que a proporção ar-combustível esteja de acordo com uma proporção arcombustível predeterminada enquanto a sincronização de ignição é calculada, de modo que o valor desejado referente à exaustão seja satisfeito. De acordo com o segundo aspecto da presente invenção, uma função referente à exaustão pode ser implementada, acrescida a uma função referente a uma potência de motor.
De acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, a quantidade de gás de exaustão do motor de combustão interna é calculada com base na quantidade de suprimento de combustível e na quantidade de admissão, que são determinadas com base no valor desejado total, e então é calculada uma temperatura no interior do cilindro utilizando-se a dita quantidade de gás de exaustão e o valor desejado referente à exaustão. A exigên cia referente à exaustão pode ser implementada de maneira precisa calculando-se uma sincronização de ignição considerando a temperatura no interior do cilindro, visto que a temperatura no interior do cilindro correlaciona-se com a sincronização de ignição.
No quarto aspecto da presente invenção, o motor de combustão interna faz parte de um veículo; a segunda sincronização de ignição é calculada com base no valor desejado referente à potência do motor, e é selecionada ou a sincronização de ignição com base no valor desejado referente à exaustão, ou a segunda sincronização de ignição. De acordo com o quarto aspecto da presente invenção, é possível responder a mudanças rápidas do valor desejado referente à potência do motor através da seleção da segunda sincronização de ignição.
O valor desejado referente à exaustão pode não ser satisfeito durante o período em que a segunda sincronização mencionada acima for selecionada. De acordo com o quinto aspecto da presente invenção, o valor desejado referente à exaustão é corrigido quando a sincronização de ignição é selecionada novamente. Por isso, a função referente à exaustão pode ser implementada mesmo no caso em que segunda sincronização de ignição é selecionada.
De acordo com o sexto aspecto da presente invenção, é feita uma estimativa da energia de exaustão real que surge durante o período em que a segunda sincronização de ignição é selecionada. Então, o valor desejado referente à exaustão é corrigido levando-se em conta a energia de exaustão real estimada. Conseqüentemente, a função referente à exaustão pode ser implementada com grande precisão.
Breve Descrição das figuras a figura 1 é uma ilustração que explica uma estrutura de um sistema de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção;
a figura 2 é uma ilustração que explica a distribuição da energia gerada em um motor;
a figura 3 é uma ilustração que explica um fluxo de cálculo de quantidade de controle executado em um ECU60 na primeira modalidade;
as figuras 4(A) a 4(C) são gráficos de tempo que mostram as mudanças de uma energia de exaustão alvo e uma sincronização de ignição alvo na primeira modalidade;
a figura 5 é uma ilustração que explica um fluxo de cálculo de quantidade de controle executado em uma ECU60 em uma segunda modalidade da presente invenção; e as figuras 6(A) a 6(D) são gráficos de tempo que mostram uma mudança de uma energia de exaustão alvo no momento em que uma sincronização de ignição é modificada a fim de modificar rapidamente um torque-alvo na segunda modalidade da presente invenção.
Melhor Método de Execução da Invenção
Será descrita agora uma modalidade da presente invenção, com referência às figuras. Os elementos comuns das figuras recebem o mesmo número de referência, e as descrições redundantes serão omitidas.
Primeira Modalidade
Descrição da Configuração do Sistema
A figura 1 é uma ilustração que explica uma estrutura de um sistema de acordo com a primeira modalidade da presente invenção. O sistema que aparece na figura 1 é equipado com um motor de combustão interna 1, que é um motor à gasolina com ignição por centelha (doravante chamado simplesmente de motor). O motor 1 possui uma pluralidade de cilindros 2. A figura 1 mostra somente um cilindro dentre os diversos.
O motor 1 possui um bloco de cilindro 6, com um pistão 4. O pistão 4 é conectado a um eixo de manivela 8 através de um mecanismo de manivela. Um sensor do ângulo da manivela 10 é instalado próximo ao eixo de manivela 8. O sensor do ângulo da manivela 10 é construído de modo a detectar um ângulo de giro (ângulo da manivela CA) do eixo de manivela 8. Além disso, um sensor de temperatura de água de resfriamento 12 é fornecido ao bloco de cilindros 6 para detectar uma temperatura de água de resfriamento Tw do motor 1.
O cabeçote do cilindro 14 é instalada na parte superior do bloco de cilindro 6. O espaço entre a superfície superior do pistão 4 e o cabeçote do cilindro 14 forma uma câmara de combustão 16. O cabeçote do cilindro 14 é equipada com um injetor 18 que injeta combustível diretamente na câmara de combustão 16. Além disso, o cabeçote do cilindro 14 é equipada com uma vela de ignição 20 para a ignição da mistura de ar e combustível presente na câmara de combustão 16.
O cabeçote do cilindro 14 é equipada com um orifício de admissão 22 que se comunica com a câmara de combustão 16. Uma válvula de admissão 24 é instalada em uma porção conectada entre o orifício de admissão 22 e a câmara de combustão 16. A válvula de admissão 24 é equipada com um mecanismo de válvula variável 26 que é capaz de modificar as características de abertura (tempo de fechamento/abertura da válvula, quantidade de elevação) da válvula de admissão 24.
O orifício de admissão 22 é conectada a um caminho de admissão 28. Um tanque de compensação 30 é instalado no caminho de admissão
28. Uma válvula do acelerador 32 é instalada a montante do tanque de compensação 30. A válvula do acelerador 32 é de um tipo que é controlada eletricamente e acionada por um motor de válvula do acelerador 34. A válvula do acelerador 32 é acionada com base em um ângulo do acelerador AA detectado por um sensor de ângulo do pedal do acelerador 38, ou similar. O sensor do ângulo da válvula do acelerador 36, que serve para detectar um ângulo-de válvula do acelerador TA, é instalado próximo à válvula do acelerador 32.
Um medidor de fluxo de ar 40 é instalado a montante da válvula do acelerador 32. O medidor de fluxo de ar 40 é construído de modo a detectar uma quantidade de ar de admissão (doravante chamada de quantidade de admissão) Ga.
Além disso, o cabeçote do cilindro 14 inclui um orifício de exaustão 42 que se comunica com a câmara de combustão 16. Uma válvula de exaustão 44 é instalada em uma porção conectada entre o orifício de exaustão 42 e a câmara de combustão 16. A válvula de exaustão 44 é equipada com um mecanismo de válvula variável 46, que é capaz de modificar as características de abertura (tempo de abertura/fechamento de válvula, quanti dade de elevação) da válvula de exaustão 44. O orifício de exaustão 42 é conectado a um caminho de exaustão 48. O caminho de exaustão é equipado com um catalisador de purificação de exaustão (doravante chamado de catalisador) 50 para purificar o gás de exaustão. O catalisador 50 é equipado com um sensor de temperatura do leito do catalisador 52 que detecta uma temperatura de leito do catalisador Tc. Além disso, um sensor de proporção ar-combustível 54 para detectar uma proporção de ar e combustível de exaustão é instalado a montante do catalisador 50.
O sistema de acordo com a presente invenção inclui um dispositivo de controle, ou seja, uma ECU (Unidade Eletrônica de Controle) 60. O lado da saída da ECU 60 é conectado ao injetor 18, à vela de ignição 20, ao mecanismo de válvula variável 26, 46 e ao motor de válvula do acelerador 34, ou similar. O lado da entrada da ECU 60 é conectado ao sensor do ângulo da manivela 10, ao sensor de temperatura da água de resfriamento 12, ao sensor do ângulo da válvula do acelerador 36 ao sensor do ângulo do pedal do acelerador 38, ao medidor de fluxo de ar 40, ao sensor de temperatura do leito do catalisador 52 e ao sensor de proporção de ar-combustível 54, ou similar.
A ECU60 calcula um número de rotações do motor NE com base em um ângulo de manivela CA. Além disso, a ECU60 calcula uma carga KL necessária para o motor 1 com base em um ângulo do acelerador AA.
A ECU60 executa o controle do motor 1 com base nas saídas de diversos sensores. Mais especificamente, uma quantidade-alvo de suprimento de combustível, uma quantidade-alvo de admissão e uma sincronização de ignição alvo são calculadas através de uma técnica descrita mais adiante para execução de controles de acionamento de diversos atuadores (o injetor 18, o motor do acelerador 34, os mecanismos de válvula variável 26, 46, a vela de ignição 20).
Característica da Primeira Modalidade
Conforme mostram os Documentos de Patente 1 e 2, a execução de controles de uma quantidade de suprimento de combustível e um controle de sincronização de ignição, ou similares, são técnicas conhecidas para a implementação de um torque-alvo determinado com base em um ângulo do acelerador ou similar.
Entretanto, a função exigida do motor não está limitada a um trabalho (potência) para acionar um veículo, mas inclui uma função para aumentar uma energia de exaustão, bem como uma função para controlar de maneira otimizada uma proporção de ar-combustível a fim de aprimorar uma característica de emissão. O controle que exige torque, e que está descrito nos Documentos de Patente 1 e 2 acima, não é capaz de executar todas as funções exigidas do motor.
Sabe-se que a energia gerada por um motor divide-se em (A) Trabalho, (B) Energia de Exaustão e (C) Perda por Resfriamento, conforme mostra a figura 2.
Assim, a presente modalidade tenta calcular a energia total gerada pelo motor 1 ao mesmo tempo em que leva em consideração as exigências individuais do trabalho, da energia de exaustão e da perda de calor por resfriamento para implementar todas as funções necessárias para o motor 1. Além disso, a fim de implementar essa energia, a presente modalidade tenta determinar as quantidades de controle tais como uma quantidade de injeção de combustível, uma quantidade de admissão e uma sincronização de ignição. Em seguida, será descrita a técnica para calcular as quantidades de controle.
A figura 3 é uma ilustração que explica um fluxo de cálculo de quantidade de controle executado em uma ECU60 nesta primeira modalidade.
A unidade de cálculo de trabalho-alvo 61, que aparece na figura 3, calcula um torque-alvo com base na exigência de um controlador (por exemplo, abertura do acelerador AA), em diversos controles de um veículo (por exemplo, direção em velocidade de cruzeiro) ou similar, calculando ainda um trabalho-alvo em um tipo de energia com base no torque-alvo calculado, ou seja, uma energia necessária para a realização do trabalho-alvo é calculada. O trabalho-alvo calculado é fornecido para uma unidade somadora 64.
Além disso, a unidade de cálculo de energia de exaustão alvo 62 calcula uma energia de exaustão alvo com base em uma condição de aquecimento do catalisador 50 enquanto empregando um modelo ou um mapa. Em outras palavras, a energia necessária para aquecer o catalisador é calculada. A condição de aquecimento do catalisador 50 pode ser determinada com base em uma temperatura do leito do catalisador Tc. A energia de exaustão alvo calculada é fornecida para a unidade somadora 64. Além disso, a energia-alvo é fornecida para uma unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67, descrita mais adiante.
Deve-se notar que, caso o motor seja equipado com um supercompressor, a energia de exaustão alvo poderá ser calculada levando-se em conta uma pressão de reforço-alvo, um número-alvo de rotações da turbina, ou similar, além da condição de aquecimento. Neste caso, a energia necessária para aquecer o catalisador e alcançar uma condição de reforço desejada é calculada.
Além disso, uma unidade de cálculo de perda de calor por resfriamento 63 faz uma estimativa de uma fricção mecânica com base em um número NE de rotações do motor e em uma temperatura Tw da água de resfriamento, empregando um modelo e um mapa, calculando ainda uma perda de calor por resfriamento como um tipo de energia baseado na estimativa de fricção mecânica. Em outras palavras, a energia consumida pela perda de calor por resfriamento é calculada. A perda de calor por resfriamento calculada é fornecida para a unidade somadora 64.
A unidade somadora 64 soma o trabalho-alvo, a energia de exaustão alvo e a perda de calor por resfriamento. O trabalho-alvo e a energia de exaustão alvo são calculados como um tipo de energia, conforme mencionado acima. Assim, uma energia-alvo total (doravante chamada de E_total) que deve ser gerada pelo motor 1 pode ser calculada pelo tratamento de adição executado pela unidade somadora 64. A E_total calculada é fornecida para uma unidade de cálculo da quantidade-alvo de suprimento de combustível 65.
A unidade de cálculo da quantidade-alvo de suprimento de com bustível 65 calcula um quantidade de suprimento de combustível que é necessária para gerar a E_total (doravante chamada de quantidade-alvo de suprimento de combustível) de acordo com a expressão abaixo (1).
Então, a ECU 60 determina uma quantidade de controle de acionamento do injetor 18 que é um atuador para realizar a quantidade-alvo de suprimento de combustível.
Quantidade-alvo de Suprimento de Combustível = E_total/(Valor de Aquecimento Inferior pelo Volume de Combustível da Unidade)(1)
Deve-se notar que o valor de aquecimento inferior de acordo com o volume de combustível da unidade na expressão acima (1) varia dependendo da composição do combustível. Portanto, ele pode ser obtido determinando-se a composição do combustível através da detecção ou estimativa, e obtendo-se um valor de aquecimento inferior de acordo com o componente determinado com o emprego de um mapa ou uma função.
A quantidade-alvo de suprimento de combustível calculada de acordo com a expressão acima (1) é fornecida para uma unidade de cálculo da quantidade-alvo de admissão 66. Além da quantidade-alvo de suprimento de combustível, é fornecida também para a unidade de cálculo da quantidade-alvo de admissão 66 uma proporção-alvo de A/F. Embora a A/F alvo seja normalmente estabelecida de acordo com a proporção teórica de arcombustível (=14,6), ela pode ser estabelecida de acordo com uma proporção rica de ar-combustível ou uma proporção pobre de ar-combustível caso a capacidade do motor 1 seja de operação com queima pobre.
A unidade de cálculo da quantidade-alvo de admissão 66 calcula uma quantidade de admissão necessária (doravante chamada de quantidade-alvo de admissão) para a implementação do A/F alvo enquanto utilizando a quantidade-alvo de suprimento de combustível. De forma concreta, a quantidade-alvo de admissão é obtida multiplicando-se o A/F alvo pela quantidade-alvo de suprimento de combustível, conforme mostra a expressão a seguir.
Quantidade-alvo de Admissão = Quantidade-alvo de Suprimento de Com13 bustível x A/F alvo(2)
Então, a ECU60 determina um ângulo TA da válvula do acelerador e uma característica de abertura da válvula de admissão (tempo de abertura-fechamento da válvula e quantidade de elevação) para a implementação da quantidade-alvo de admissão acima, determinando ainda as quantidades de controle de acionamento para os atuadores, ou seja, para o motor da válvula do acelerador 34 e o mecanismo de válvula variável 26.
Além disso, a unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67 calcula uma sincronização de ignição alvo enquanto utilizando a energia de exaustão alvo mencionada acima. No exemplo mostrado na figura 3, a sincronização de ignição alvo é calculada utilizando uma correlação entre uma energia de exaustão e uma temperatura de gás de combustão no interior do cilindro (doravante denominada temperatura no interior do cilindro), e uma correlação entre uma temperatura no interior do cilindro e uma sincronização de ignição. Deve-se notar que a temperatura no interior do cilindro mencionada aqui é aquela que prevalece quando a válvula de exaustão abre.
Conforme mostra a figura 3, a unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67 inclui uma unidade de cálculo da quantidade-alvo de gás de exaustão 67A, uma unidade de cálculo da temperatura-alvo no interior do cilindro 67B e uma unidade de determinação da sincronização de ignição alvo 67C.
Inicialmente, a unidade de cálculo da quantidade-alvo de gás de exaustão 67A calcula uma quantidade de gás de exaustão do motor 1 (doravante denominada quantidade de gás de exaustão) através da adição da quantidade-alvo de suprimento de combustível e da quantidade-alvo de admissão que são fornecidas. A quantidade de gás de exaustão calculada é fornecida para a unidade de cálculo da temperatura-alvo no interior do cilindro 67B. Então, a unidade de cálculo da temperatura-alvo no interior do cilindro 67B calcula uma temperatura-alvo no interior do cilindro utilizando a relação da expressão abaixo (3), ou seja, de acordo com a expressão seguinte (4), que é obtida transformando-se a expressão abaixo (3). Deve-se notar que o C das expressões (3) e (4) a seguir é um coeficiente. Energia de Exaustão = C x Temperatura no Interior do Cilindro x Quantidade de Gás de Exaustão (3)
Temperatura-alvo no Interior do Cilindro = Energia de Exaustão Alvo / (C x Quantidade de Gás de Exaustão (4)
A temperatura-alvo no interior do cilindro calculada de acordo com a expressão (4) acima é fornecida para a unidade de determinação da sincronização de ignição alvo 67C. A unidade de determinação da sincronização de ignição alvo 67C armazena um mapa em que uma temperaturaalvo no interior do cilindro e uma sincronização de ignição para realizar a temperatura-alvo no interior do cilindro (ou seja, a sincronização de ignição alvo) estão descritas. A unidade de determinação da sincronização de ignição alvo 67C determina a sincronização de ignição alvo de acordo com a temperatura-alvo no interior do cilindro que foi fornecida com referência a esse mapa.
Então, a ECU 60 determina uma quantidade de controle de acionamento da vela de ignição 20, que é o atuador para realizar a sincronização de ignição alvo determinada.
As figuras de 4 (A) a 4 (C) são gráficos de sincronização que mostram as mudanças de uma energia de exaustão alvo e uma sincronização de ignição alvo na primeira modalidade. Mais concretamente, a figura 4 (A) mostra uma mudança de um valor de integração de uma energia de exaustão alvo; a figura 4 (B) mostra uma mudança de uma energia de exaustão alvo de instância; e a figura 4 (C) mostra uma mudança de uma sincronização de ignição alvo.
A energia de exaustão alvo calculada pela unidade de calculo da energia de exaustão alvo 62 é a energia de exaustão alvo de instância, que muda conforme mostra a figura 4 (B).
Durante o processo de aquecimento do catalisador 50, não é possível elevar instantaneamente a temperatura Tc do leito do catalisador até uma temperatura-alvo. Assim, é feito um controle para elevar a tempera tura do leito do catalisador até a temperatura-alvo, demorando um certo período de tempo. Mais concretamente, a ECU 60 determina no tempo t1 a energia de exaustão alvo (integração) Ea (t2) que deve ser tomada no tempo t2, que é um ponto no tempo após o decorrer de um período predeterminado A, a partir do tempo t1, conforme mostra a figura 4 (A).
Então, a energia de exaustão alvo (integração) é dividida pelo período predeterminado A de modo a calcular a energia de exaustão alvo (instância) no tempo t1 que aparece na figura 4 (B). A unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67 calcula uma sincronização de ignição alvo para implementar a energia de exaustão alvo (instância), conforme mostra a figura 4 (C).
Conforme descrito acima, esta primeira modalidade calcula a energia-alvo total E total através da adição do trabalho-alvo, da energia de exaustão alvo e da perda de calor por resfriamento, calculando ainda a quantidade-alvo de suprimento de energia, a quantidade-alvo de admissão e a sincronização de ignição alvo com base na E_total. De acordo com esta primeira modalidade, a pluralidade de atuadores, como o injetor 18, a vela de ignição 20, o mecanismo de válvula variável 25 e o motor da válvula do acelerador 26 são impulsionados com base na quantidade-alvo de suprimento de combustível, na quantidade-alvo de admissão e na sincronização de ignição alvo, que são calculadas enquanto considera a energia de exaustão e a perda de calor por resfriamento, além da potência do motor. Quando os diversos atuadores são acionados conforme descrito acima, o trabalho-alvo pode ser realizado pelo motor 1, uma proporção de ar-combustível pode ser controlada para o A/F alvo e uma energia de exaustão que é necessária para o aquecimento do catalisador pode ser obtida. Portanto, é possível implementar uma pluralidade de funções exigidas do motor 1.
Embora a unidade de determinação da sincronização de ignição alvo 67C determine uma sincronização de ignição alvo fazendo referência a um mapa nesta primeira modalidade, a sincronização de ignição alvo pode ser determinada utilizando-se, em vez de um mapa, uma função que define a relação entre a temperatura-alvo no interior do cilindro e uma sincroniza16 ção de ignição alvo.
Além disso, a unidade de determinação da sincronização de ignição 67C pode considerar uma carga KL, um número NE de rotações do motor e uma temperatura Tw da água de resfriamento que conferem um efeito à relação entre a temperatura-alvo no interior do cilindro e a sincronização de ignição alvo quando estiver determinando a sincronização de ignição alvo. Isto quer dizer que a unidade de determinação da sincronização de ignição 67C pode receber entradas da carga KL mencionada acima, ou similar.
Embora a perda de calor por resfriamento seja calculada com base no NE e na Tw nesta primeira modalidade, uma técnica alternativa pode ser usada em que a temperatura Tw da água de resfriamento é controlada para um valor-alvo quando o sistema for capaz de controlar a temperatura Tw da água de resfriamento.
Além disso, a técnica para calcular a sincronização de ignição alvo a fim de realizar a energia de exaustão alvo não está limitada àquela descrita nesta primeira modalidade, e outras técnicas podem ser utilizadas.
Deve-se notar que, nesta primeira modalidade, o motor 1 está de acordo com o motor de combustão interna do primeiro aspecto da presente invenção; a ECU60 corresponde ao meio de cálculo de quantidade de controle e ao meio para controle de acionamento do primeiro aspecto da presente invenção; e o injetor 18, a vela de ignição 20, o mecanismo de válvula variável 26 e o motor da válvula do acelerador 34 correspondem à pluralidade de atuadores do primeiro aspecto da presente invenção.
Além disso, no primeiro aspecto da presente invenção, a unidade de cálculo do trabalho-alvo 61, a unidade de cálculo da energia de exaustão alvo 62 e a unidade de cálculo da perda de calor por resfriamento 63 correspondem ao meio de cálculo do valor desejado; e a unidade somadora 64 corresponde ao meio para adição do valor desejado do primeiro aspecto da presente invenção.
Além disso, no primeiro aspecto da presente invenção, a unidade de cálculo da quantidade-alvo de suprimento de combustível 65 corres ponde ao meio de cálculo da quantidade de suprimento de combustível do segundo aspecto da presente invenção; a unidade de cálculo da quantidade de admissão alvo 66 corresponde ao meio para cálculo da quantidade de admissão no segundo aspecto da presente invenção; a unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67 corresponde ao meio de cálculo da sincronização de ignição do segundo aspecto da presente invenção; a unidade de cálculo da quantidade de gás de exaustão 67A corresponde ao meio de cálculo da quantidade de gás de exaustão do terceiro aspecto da presente invenção; e a unidade de cálculo da temperatura-alvo no interior do cilindro 67B corresponde ao meio de cálculo da temperatura no interior do cilindro do terceiro aspecto da presente invenção.
Segunda Modalidade
A seguir, a segunda modalidade da presente invenção será descrita, com referências à figuras 5 e às figuras de 6 (A) a 6 (D).
O hardware que aparece na figura 1 pode ser utilizado em um sistema de acordo com esta segunda modalidade.
Característica da Segunda Modalidade
Na primeira modalidade, descrita acima, o trabalho-alvo é realizado principalmente pela quantidade-alvo de suprimento de combustível e pela quantidade-alvo de admissão. Em outras palavras, a sincronização de ignição é determinada de modo que seja realizada, principalmente, a energia de exaustão. A primeira modalidade, descrita acima, não tem qualquer problema específico nos casos em que o torque-alvo não muda rapidamente ou em que a capacidade de resposta exigida como capacidade de acionamento do veículo é satisfeita apenas por um controle da quantidade de admissão, como, por exemplo, durante uma direção constante ou em controle de velocidade de cruzeiro.
Deve-se notar que o torque-alvo pode ser modificado rapidamente dependendo de uma condição de acionamento do veículo. Tal mudança pode ocorrer, por exemplo, no momento da mudança de marcha, ou durante a execução de um controle de estabilidade do veículo (VSC). Neste caso, a capacidade de resposta para seguir o torque-alvo pode não ser sufi cientemente obtida apenas com o controle da quantidade de admissão, ou seja, pode ser impossível seguir a mudança rápida do torque-alvo, mesmo que o ângulo TA da válvula do acelerador seja controlado e o controle variável das características de abertura da válvula (tempo de aberturafechamento da válvula e quantidade de elevação) seja executado.
X.
Nesta segunda modalidade, portanto, será descrito um caso em que, para tornar possível lidar com as mudanças rápidas do torque-alvo e do trabalho-alvo, pode ser selecionada uma sincronização de ignição alvo baseada em uma energia de exaustão alvo ou uma segunda sincronização de ignição alvo baseada em um trabalho-alvo.
A figura 5 é uma ilustração que explica um fluxo de cálculo de quantidade de controle executado em uma ECU60 nesta segunda modalidade.
A ECU 60 que aparece na figura 5 inclui um meio de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo 68, uma unidade seletora 69 e uma unidade de estimativa de energia de exaustão 70, além da construção mostrada na figura 3. A seguir, estes diversos pontos serão descritos.
O trabalho-alvo calculado pela unidade de cálculo de trabalhoalvo 61 é fornecido não só para a unidade somadora 64, mas também para o meio de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo 68. O meio de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo 68 calcula uma sincronização de ignição para realizar o trabalho-alvo (doravante denominada segunda sincronização de ignição alvo).
A segunda sincronização de ignição alvo calculada pela unidade de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo 68 é fornecida para o seletor 69. O seletor 69 também recebe a sincronização de ignição alvo calculada pela unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67 descrita acima, isto é, a sincronização de ignição alvo para realizar a energia de exaustão alvo.
O seletor 69 seleciona uma 01 sincronização de ignição alvo para realizar a energia de exaustão alvo, e a segunda sincronização de ignição alvo para realizar o trabalho-alvo, dependendo de uma condição de acionamento do motor 1. A seleção por unidade seletora 69 é executada com base, por exemplo, no resultado de uma decisão entre exigências de diversos controles do veículo.
Mais especificamente, a unidade seletora 69 seleciona a segunda sincronização de ignição alvo quando é necessário lidar com as mudanças rápidas do torque-alvo e do trabalho-alvo (por exemplo, no momento da mudança de marcha ou no controle VSC). Do contrário, ou seja, quando não é necessário lidar com mudanças rápidas do torque-alvo ou do trabalho-alvo (por exemplo, durante o tempo de acionamento de cruzeiro), a unidade seletora 69 seleciona a sincronização de ignição alvo.
O estado selecionado da unidade seletora 69 é fornecido para uma unidade de estimativa de energia de exaustão 70. Quando a segunda sincronização de ignição alvo é selecionada pela unidade seletora 69, a energia de exaustão real diverge da energia de exaustão alvo (integração), conforme descrito mais adiante. Assim, o valor integrado de uma energia de exaustão real (doravante denominada energia de exaustão (integração)) é estimada com base na segunda sincronização de ignição alvo pela unidade de estimativa da energia de exaustão 70. A energia de exaustão real (integração) estimada é fornecida para a unidade de cálculo da energia de exaustão alvo 62. Quando uma sincronização de ignição alvo é novamente selecionada pela unidade seletora 69, a unidade de cálculo de energia de exaustão alvo 62 calcula uma energia de exaustão alvo (instância) enquanto considera a energia de exaustão real (integração).
As figuras 6 (A) a 6 (D) são gráficos de tempo que mostram a mudança de uma energia de exaustão alvo no momento em que uma sincronização de ignição é modificada a fim de modificar rapidamente um torque-alvo nesta segunda modalidade. De maneira concreta, a figura 6 (A) mostra uma mudança do torque-alvo; a figura 6 (B) mostra uma mudança do valor integrado da energia de exaustão alvo; a figura 6 (C) mostra uma mudança do valor instantâneo da energia de exaustão alvo; e a figura 6 (D) mostra uma mudança da sincronização de ignição alvo.
O aquecimento do catalisador começa em um tempo t11. Neste tempo t11, é determinada a energia de exaustão alvo (integração) Ea(t14) para o tempo t14 que virá após o decorrer de um período de tempo A predeterminado. Além disso, esta energia de exaustão alvo (integração) Ea(t14) é dividida pelo período de tempo A predeterminado a fim de calcular a energia de exaustão alvo (instância) para o tempo t11, conforme mostra a figura 6 (C). E ainda, conforme mostra a figura 6 (D), a sincronização de ignição alvo para implementar a energia de exaustão alvo (instância) é calculada.
Deve-se notar que a segunda sincronização de ignição alvo para implementar o trabalho-alvo é calculada pela unidade de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo 68 ao mesmo tempo em que a sincronização de ignição alvo acima é calculada, embora isto não esteja ilustrado. No tempo t11, a unidade seletora 69 seleciona a sincronização de ignição alvo, visto que não há mudanças rápidas do torque-alvo para serem administradas.
Conforme mostra a figura 6 (A), o torque-alvo muda rapidamente (diminui repentinamente) no tempo t12. No presente exemplo, o torque-alvo é reajustado para o valor anterior no tempo t13, que vem depois do decorrer de um período de tempo B predeterminado a partir do tempo t12. Assim, o torque-alvo é implementado por prioridade durante o período de tempo B do tempo t12 ao tempo t13. Conseqüentemente, a unidade seletora 69, descrita acima, seleciona a segunda sincronização de ignição alvo a fim de lidar com esta mudança rápida do torque-alvo.
Em particular, uma sincronização de ignição alvo com um retardo maior do que aquela que prevaleceu durante o tempo t11 ao tempo t12 é estabelecida no tempo t12, conforme mostra a figura 6 (D). Isto faz com que a proporção da energia de exaustão para a energia total gerada no motor 1 aumente. Por isso, a energia de exaustão real (instância) torna-se maior do que a energia de exaustão alvo (instância) durante o período de tempo B predeterminado, conforme mostra a hachura H da figura 6 (C). Em outras palavras, a energia de exaustão alvo (instância) não é realizada durante o período de tempo B predeterminado quando o torque-alvo é realizado por prioridade.
Mais especificamente, conforme mostra a figura 6 (B), a energia de exaustão real (integração) torna-se maior do que a energia de exaustão alvo (integração) durante este período de tempo B. Isto é, a energia de exaustão alvo (integração) não é realizada durante o período de tempo B.
Então, a energia de exaustão alvo (instância) é recalculada no tempo t13 quando o torque-alvo é reajustado para o valor anterior e o período de tempo B, durante o qual o torque-alvo é realizado por prioridade, termina. Aqui, a unidade de estimativa de energia de exaustão 70 calcula a energia de exaustão real (integração) com base na segunda energia de exaustão alvo durante o período de tempo B. Da mesma forma, a unidade de estimativa de energia de exaustão alvo 70 calcula, no tempo t13, a energia de exaustão alvo (instância), considerando a energia de exaustão real (integração), de modo que a energia de exaustão alvo (integração) Ea (t14), calculada anteriormente, seja alcançada no tempo t14.
Concretamente, a unidade de cálculo da energia de exaustão alvo 62 calcula a energia de exaustão alvo (instância) para o tempo t14 dividindo a diferença entre a energia de exaustão real (integração) do tempo t13 e a energia de exaustão alvo (integração) Ea (t14) pelo período de tempo entre o tempo t13 e o tempo t14.
Mais especificamente, a unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67, descrita acima, calcula uma sincronização de ignição alvo para realizar a energia de exaustão alvo (instância) recalculada. Então, a sincronização de ignição alvo para realizar a energia de exaustão alvo (instância) é selecionada pela unidade seletora 69.
Conforme descrito acima, esta segunda modalidade pode executar a seleção entre a sincronização de ignição alvo e a segunda sincronização de ignição alvo a fim de seguir as mudanças rápidas do torque-alvo que não podem ser seguidas utilizando o controle de quantidade de admissão. Durante o período de tempo B, quando a segunda sincronização de ignição é selecionada, a energia de exaustão real (integração) neste período de tempo B é estimada, visto que é impossível alcançar a energia de exaustão alvo (instância, integração). Então, quando a sincronização de ignição alvo é selecionada novamente, a energia de exaustão alvo (integração) é recalculada considerando a energia de exaustão real (integração) estimada. Assim, a energia de exaustão alvo (integração) Ea (t14) calculada anteriormente pode ser alcançada mesmo em caso de mudança rápida do torque-alvo.
Nesta segunda modalidade, a unidade de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo 68 corresponde ao meio de cálculo da segunda sincronização de ignição no quarto aspecto da presente invenção; a unidade seletora 69 corresponde ao meio para seleção de sincronização de ignição no quarto aspecto da presente invenção; a unidade de cálculo da energia de exaustão alvo 62 corresponde ao meio de correção no quinto ou no sexto aspectos da presente invenção; e a unidade de estimativa de energia de exaustão 70 corresponde ao meio para estimar a energia de exaustão no sexto aspecto da presente invenção.
Listagem de Referência motor injetor vela de ignição válvula de admissão mecanismo de válvula variável válvula de acelerador motor da válvula do acelerador
ECU unidade de cálculo do trabalho-alvo unidade de cálculo da energia de exaustão alvo unidade de cálculo da perda de calor por resfriamento unidade somadora unidade de cálculo da quantidade-alvo de suprimento de combustível unidade de cálculo da quantidade-alvo de ar de admissão unidade de cálculo da sincronização de ignição alvo 67A unidade de cálculo da quantidade de gás de exaustão
67B unidade de cálculo da temperatura-alvo no interior do cilindro 67C unidade de determinação da sincronização de ignição alvo unidade de cálculo da segunda sincronização de ignição alvo unidade seletora unidade de estimação da energia de exaustão

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de controle de motor de combustão interna caracterizado por compreende:
    meio de cálculo de quantidades de controle para calcular uma pluralidade de quantidades de controle através das quais uma energia gerada pelo motor de combustão interna pode ser ajustada; e meio para controle de acionamento para executar controles de acionamento para uma pluralidade de atuadores com base na pluralidade de quantidades de controle calculadas pelo meio de cálculo de quantidades de controle, as ditas variáveis guiadas calculadas pelo meio de cálculo de variáveis controladas, em que o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende:
    meio de cálculo de trabalho pretendido para calcular um valor desejado referente a uma potência do dito motor de combustão interna em um tipo de energia baseado, pelo menos, em um ângulo de abertura do acelerador, seguindo uma forma de cálculo que é armazenada antecipadamente, meios de cálculo da energia de exaustão pretendida para o cálculo de um valor desejado referente à energia de exaustão que é necessária para aquecer um catalisador em um tipo de energia baseado, pelo menos, em uma temperatura de leito de catalisador seguindo uma maneira de cálculo que é armazenada antecipadamente, meios de cálculo de perda de calor por resfriamento para cálculo de um valor desejado referente a uma perda de calor por resfriamento do dito motor de combustão interna, em um tipo de energia com base, pelo menos, em uma velocidade do motor e em uma temperatura da água de resfriamento, seguindo uma forma de cálculo que é armazenada antecipadamente; e meio para soma do valor desejado para somar cada valor desejado calculado pelos meios de cálculo de trabalho pretendido, os meios de cálculo de energia de exaustão pretendido, e os meios de cálculo de perda de calor por resfriamento para determinar um valor total desejado, em que o dito meio de cálculo de quantidades de controle determina a dita pluralidade
    Petição 870180037831, de 08/05/2018, pág. 7/12 das quantidades de controle com base no dito valor desejado total.
  2. 2. Dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pluralidade de quantidades de controle é constituída por uma quantidade de admissão e uma sincronização de ignição, e o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende ainda:
    um meio de cálculo de quantidade de suprimento de combustível para calcular uma quantidade de suprimento de combustível necessária para gerar a dita quantidade total desejada;
    um meio de cálculo de quantidade de admissão para calcular uma quantidade de admissão necessária para a implementação de uma proporção ar-combustível predeterminada quando é utilizada a dita quantidade de suprimento de combustível; e meio de cálculo de sincronização de ignição para calcular a dita sincronização de ignição enquanto é utilizado o dito valor desejado referente à energia de exaustão.
  3. 3. Dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito meio de cálculo de sincronização de ignição compreende:
    meio de cálculo de quantidade de gás de exaustão para calcular uma quantidade de gás de exaustão do dito motor de combustão interna enquanto são utilizadas as ditas quantidades de suprimento de combustível e de admissão; e meio de cálculo da temperatura no interior do cilindro para calcular uma temperatura no interior de um cilindro com base na dita quantidade de gás de exaustão e no dito valor desejado referente à energia de exaustão, em que o dito meio de cálculo de sincronização de ignição calcula a dita sincronização de ignição com base na dita temperatura no interior do cilindro.
  4. 4. Dispositivo de controle de motor de combustão interna de
    Petição 870180037831, de 08/05/2018, pág. 8/12 acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito motor de combustão interna está inserido em um veículo, e o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende:
    meio de cálculo de uma segunda sincronização de ignição para calcular uma segunda sincronização de ignição com base no dito valor desejado referente à potência; e um meio para seleção de sincronização de ignição para selecionar entre a sincronização de ignição calculada pelo dito meio de cálculo de sincronização de ignição ou a dita segunda sincronização de ignição, com base em uma condição de acionamento do dito veículo.
  5. 5. Dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende ainda um meio de correção para corrigir o dito valor desejado referente à energia de exaustão quando a dita sincronização de ignição é novamente selecionada pelo dito meio para seleção de sincronização de ignição depois que a dita segunda sincronização de ignição for selecionada pelo dito meio para seleção de sincronização de ignição.
  6. 6. Dispositivo de controle de motor de combustão interna de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito meio de cálculo de quantidade de controle compreende ainda um meio para estimativa da energia de exaustão para estimar uma energia de exaustão real que surge durante o período em que a dita segunda sincronização de ignição é selecionada pelo dito meio para seleção de sincronização de ignição, e o dito meio para correção corrige o dito valor desejado referente à energia de exaustão ao mesmo tempo em que considera a energia de exaustão real estimada pelo dito meio para estimativa de energia de exaustão.
    Petição 870180037831, de 08/05/2018, pág. 9/12
    1/5
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