BRPI0904318B1

BRPI0904318B1 - motor de combustão interna do tipo ignição por centelha

Info

Publication number: BRPI0904318B1
Application number: BRPI0904318-7A
Authority: BR
Inventors: Daisuke Akihisa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2020-11-03
Also published as: DE112009001849B8; US20110094479A1; CN101981295B; US8229649B2; JPWO2010146719A1; DE112009001849B4; BRPI0904318A2; CN101981295A; DE112009001849T5; JP4849188B2; WO2010146719A1

Abstract

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DO TIPO IGNIÇÃO CENTELHA. Em um motor de combustão interna, é proporcionado um mecanismo de taxa de compressão variável (A) capaz de alterar uma taxa de compressão mecânica e um mecanismo de temporização de válvula variável (B) capaz de alterar uma temporização de fechamento de uma válvula de admissão (7). Quando a quantidade de ar de admissão alimentada a uma câmara de combustão (5) for pequena, a temporização de fechamento de válvula de admissão (7) é mantida em uma temporização de fechamento limite, e geralmente, quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão (5) aumenta em uma certa medida, a ação de avanço de temporização de fechamento de válvula de admissão (7) é iniciada. Inversamente, quando a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão (5) for pequena, se a operação de aceleração rápida for realizada, a operação de avançar a temporização de fechamento da válvula de admissão (7) é iniciada imediatamente.

Description

CAMPO TÉCNICO

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

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Existem motores de combustão interna do tipo ignição por centelha providos de um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de alterar uma taxa de compressão mecânica e um mecanismo de temporização de válvula variável capaz de controlar a temporização de fechamento de uma válvula de admissão, sendo que a quantidade de ar de admissão alimentada a uma câmara de combustão é controlada principalmente alterando-se a temporização de fechamento da válvula de admissão, a taxa de compressão mecânica é aumentada até uma taxa de compressão máxima à medida que a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão é reduzida, a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão é reduzida à medida que a temporização de fechamento da válvula de admissão é movida em uma direção para longe do ponto morto inferior até uma temporização de fechamento limite, quando a temporização de fechamento da válvula de admissão atinge a temporização de fechamento limite, a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão se torna uma quantidade de ar de admissão limite de controle que é um limite de controle pelo mecanismo de válvula variável, e quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão é adicionalmente reduzida a partir da quantidade de ar de admissão limite de controle, uma válvula reguladora é utilizada para controlar a quantidade de admissão alimentada à câmara de combustão, e, nesse momento, a temporização de fechamento da válvula de admissão é mantida na temporização de fechamento limite (vide o Documento de Patente 1).

[003] No motor de combustão interna descrito, caso seja realizada uma operação de aceleração quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão for menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle, ou seja, quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão for controlada pela válvula reguladora, para obter o melhor consumo de combustível, seja qual for o grau de aceleração, primeiro, a válvula reguladora é aberta até a abertura total; em seguida, após a abertura total da válvula reguladora, inicia-se o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão a partir da temporização de fechamento limite em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão de modo a aumentar a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão. LISTA DE CITAÇÕES Literatura de Patentes Documento de Patente 1: Publicação de Patente JP (A) N2 2007-303423 SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema Técnico

[004] No entanto, se, para obter o melhor consumo de combustível quando a aceleração rápida é necessária, primeiro, a válvula reguladora é aberta até sua total abertura, depois, a temporização de fechamento da válvula de admissão é movido para o ponto morto inferior de admissão, ocorre o problema de que aumentar a quantidade do ar de admissão alimentado à câmara de combustão levará tempo, ou seja, o aumento do torque de saída do motor demandará tempo, impossibilitando a obtenção de uma boa aceleração, independente do fato de que a aceleração rápida é necessária.

[005] O objetivo da presente invenção é oferecer um motor de combustão interna do tipo ignição por centelha projetado para conferir boa aceleração quando a aceleração rápida é necessária.

Solução para o Problema

[006] De acordo com a presente invenção, propõe-se um motor de combustão interna do tipo ignição por centelha provido de um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de alterar uma taxa de compressão mecânica e um mecanismo de temporização de válvula variável capaz de controlar uma temporização de fechamento de uma válvula de admissão, sendo que a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão é controlada principalmente alterando-se a temporização de fechamento da válvula de admissão, a taxa de compressão mecânica é aumentada até uma taxa de compressão mecânica máxima à medida que a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão é reduzida, a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão é reduzida à medida que a temporização de fechamento da válvula de admissão é movida em uma direção para longe do ponto morto inferior de admissão até uma temporização de fechamento limite, e, quando a temporização de fechamento da válvula de admissão atinge a temporização de fechamento limite, a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão se torna uma quantidade de ar de admissão limite de controle que é um limite de controle pelo mecanismo de válvula variável, e quando a quantidade de ar de admissão ali-mentada para a câmara de combustão é adicionalmente reduzida a partir da quantidade de ar de admissão limite de controle, a temporização de fechamento da válvula de admissão é mantida na temporização de fechamento limite, sendo que, quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle, se o grau de aceleração necessário for maior do que um grau predeterminado, o movimento da temporização de fechamento a partir da temporização de fechamento limite em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado quando a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão for menor comparado com quando o grau de aceleração necessário é menor do que o grau predeterminado.

Efeitos vantajosos da Invenção

[007] Se o grau de aceleração necessário for alto, quando a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão for menor comparado a quando o grau de aceleração necessário é baixo, ou seja, em uma temporização inicial após a qual há uma solicitação por aceleração, a temporização de fechamento da válvula de admissão é alterada em direção ao ponto morto inferior de admissão para iniciar a ação de aumentar a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão. Como resultado, o aumento do torque de saída do motor ocorre mais cedo; portanto, pode-se obter uma boa aceleração proporcional à solicitação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A FIG. 1 é uma visão geral de um motor de combustão interna do tipo ignição por centelha, a FIG. 2 é uma vista em perspectiva explodida de um mecanismo de taxa de compressão variável, as FIGS. 3(A) e 3(B) são vistas em seção transversal de um motor de combustão interna ilustrado, a FIG. 4 é uma vista que ilustra um mecanismo de temporização de válvula variável, a FIG. 5 é uma vista que ilustra as quantidades de subida da válvula de admissão e da válvula de escape, as FIGS. 6(A), 6(B) e 6(C) são vistas que servem para explicar a taxa de compressão mecânica, a taxa de compressão real e a taxa de expansão, a FIG. 7 é uma vista que ilustra a relação entre uma eficiência térmica teórica e a taxa de expansão, as FIGS. 8(A) e 8(B) são vistas que servem para explicar um ciclo normal e um ciclo de taxa de expansão ultra-elevada, a FIG. 9 é uma vista que ilustra as alterações na taxa da compressão mecânica etc., de acordo com a carga do motor, a FIG. 10 é uma vista que ilustra as alterações na taxa de compressão mecânica etc. de acordo com o valor alvo GAt da quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão, a FIG. 11 é uma vista que ilustra um mapa do valor necessário da quantidade de ar de admissão GAO alimentada para a câmara de combustão, a FIG. 12 é uma vista que ilustra os valores necessários GAO e GAO2 e os valores alvo Gati e Gat2 da quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão, a FIG. 13 é uma vista que ilustra as alterações junto com o tempo da taxa de compressão mecânica etc. no momento da aceleração, a FIG. 14 é um fluxograma para controle operacional, e a FIG. 15 é um fluxograma para calcular o valor de correção KGA.

MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

[009] A FIG. 1 ilustra uma vista em seção transversal lateral de um motor de combustão interna do tipo ignição por centelha.

[010] Com referência à FIG. 1, o número 1 indica um cárter, 2 um bloco do motor, 2 um cabeçote, 4 um pistão, 5 uma câmara de combustão, 6 uma vela de ignição disposta no ponto superior da câmara de combustão 5, 7 uma válvula de admissão, 8 uma porta de admissão, 9 uma válvula de escape e 10 uma porta de escape. A porta de admissão 8 é conectada através de um tubo ramificado de admissão 11 a um tanque de compensação 12, enquanto cada tubo ramificado de admissão 11 é provido de um injetor de combustível 13 para injetar combustível em direção a uma porta de admissão correspondente 8. Note que cada injetor de combustível 13 pode ser disposto em cada câmara de combustão 5, em vez de ser conectado a cada tubo ramificado de admissão 11.

[011] O tanque de compensação 12 é conectado através de um duto de admissão 14 a um filtro de ar 15, enquanto que o duto de admissão 14 é disposto dentro dele com uma válvula reguladora 17 acionada por um atuador 16 e um detector de quantidade de ar de admissão 18 usando, por exemplo, um fio energizado. Por outro lado, a porta de escape 10 é conectada através de um coletor de escape 19 a um conversor catalítico 20 alojando, por exemplo, um catalisador de três vias, enquanto o coletor de escape 19 é provido, em seu interior, de um sensor de razão ar-combustível 21.

[012] Por outro lado, na modalidade ilustrada na FIG. 1, a parte de conexão do cárter 1 e do bloco do motor 2 é provida de um mecanismo de taxa de compressão variável A capaz de alterar as posições relativas do cárter 1 e do bloco do motor 2 na direção axial dos cilindros de modo a alterar o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão, e é adicionalmente provida de um mecanismo de alteração da temporização do início da ação de compressão B capaz de alterar a temporização de início de uma ação real de compressão. Note que, na modalidade ilustrada na FIG. 1, esse mecanismo de alteração da temporização de início da ação de compressão real B é composto de um mecanismo de temporização de válvula variável capaz de controlar a temporização de fechamento da válvula de admissão 7.

[013] A unidade eletrônica de controle 30 é composta de um computador digital provido de componentes conectados uns aos outros através de um barramento bidirecional 31, tal como uma ROM (memória somente para leitura) 32, RAM (memória de acesso aleatório) 33, CPU (microprocessador) 34, porta de entrada 35 e porta de saída 36. O sinal de saída do detector de quantidade de ar de admissão 18 e o sinal de saída do sensor de razão ar-com- bustível 21 são transmitidos por conversores AD correspondentes 37 para a porta de entrada 35. Além disso, o pedal acelerador 40 é conectado a um sensor de carga 41 gerando uma tensão de saída proporcional à quantidade de depressão L do pedal do acelerador 40. A tensão de saída do sensor de carga 41 é transmitida através de um conversor AD correspondente 37 para a porta de entrada 35. Além disso, a porta de entrada 35 é conectada a um sensor de ângulo do virabrequim 42 que gera um pulso de saída toda vez que o virabrequim gira, por exemplo, em 30°. Por outro lado, a porta de saída 36 é conectada através do circuito de acionamento 38 a uma vela de ignição 6, ao injetor de combustível 13, ao atuador de acionamento da válvula reguladora 16, ao mecanismo de taxa de compressão variável A e ao mecanismo de temporização de válvula variável B.

[014] A FIG. 2 é uma vista em perspectiva explodida do mecanismo de taxa de compressão variável A ilustrado na FIG. 1, ao passo que a FIG. 3 é uma vista em seção transversal do motor de combustão interna ilustrado. Com referência à FIG. 2, na parte inferior das duas paredes inferiores do bloco do motor 2, é formada uma multiplicidade de partes salientes 50 separadas uma das outras por uma certa distância. Cada parte saliente 50 é formada com um furo de inserção de carne de seção transversal circular 51. Por outro lado, a superfície superior do cárter 1 é formada com uma multiplicidade de partes salientes 52 separadas uma das outras por uma certa distância e encaixadas entre as partes salientes correspondentes 50. Essas partes salientes 52 também são formadas com furos de inserção de carne de seção transversal circular 53.

[015] Como mostra a FIG. 2, um par de eixos-comando de válvulas 54, 55 é disposto. Cada um dos eixos-comando de válvulas 54, 55 tem carnes circulares 56 fixados nele, capazes de serem inseridos rotativamente nos furos de inserção de carne 51 alternadamente. Esses carnes circulares 56 são coaxiais com os eixos geométricos de rotação dos eixos-comando de válvulas 54, 55. Por outro lado, entre os carnes circulares 56, como mostra a parte hachurada na FIG. 3, estendem-se eixos excêntricos 57 dispostos excentricamente em relação aos eixos geométricos de rotação dos eixos-comando de válvulas 54, 55. Cada eixo excêntrico 57 possui outros carnes circulares 58 conectados rotativamente a ele excentricamente. Como mostra a FIG. 2, esses carnes cirCulares 58 são dispostos entre os carnes circulares 56. Esses carnes circulares 58 são inseridos rotativamente nos furos de inserção de carne correspondentes 53.

[016] Quando os carnes circulares 56 fixos nos eixos-comando de válvulas 54, 55 são rotacionados em direções opostas, como mostram as setas de linha sólida na FIG. 3(A) a partir do estado ilustrado na FIG. 3(A), os eixos excêntricos 57 se movem em direção ao centro inferior, de modo que os carnes circulares 58 girem nas direções opostas aos carnes circulares 56 nos furos de inserção de carne 53, como mostram as setas em linhas pontilhadas na FIG. 3(A). Como mostra a FIG. 3(B), quando os eixos excêntricos 57 se movem em direção ao centro inferior, os centros dos carnes circulares 58 se movem para baixo dos eixos excêntricos 57.

[017] Como será entendido com base em uma comparação da FIG. 3(A) e da FIG. 3(B), as posições relativas do cárter 1 e do bloco do motor 2 são determinadas pela distância entre os centros dos carnes circulares 56 e os centros dos carnes circulares 58. Quando maior a distância entre os centros dos carnes circulares 56 e os centros dos carnes circulares 58, mais distante o bloco do motor 2 em relação ao cárter 1. Se o bloco do motor 2 se afastar do cárter 1, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado à medida que o ponto morto superior de compressão aumenta, portanto, fazendo os eixos-comando de válvulas 54, 55 girar, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 5 é posicionado como ponto morto superior de compressão pode ser alterado.

[018] Como mostra a FIG. 2, para fazer os eixos-comando de válvulas 54, 55 girarem em direções opostas, o eixo mecânico de um motor de acionamento 59 é provido de um par de engrenagens helicoidais 61, 62 com direções de rosca opostas. As engrenagens 63, 64 engatando-se a essas engrenagens helicoidais 61, 62 são fixas em extremidades do eixo- comando de válvulas 54, 55. Nesta modalidade, o motor de acionamento 50 pode ser acionado para alterar o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão ao longo de uma extensão ampla. Note que o mecanismo de taxa de compressão variável A ilustrado na FIG. 1 à FIG. 3. ilustra um exemplo. Qualquer tipo de mecanismo de taxa de compressão variável pode ser utilizado.

[019] Já a FIG. 4 mostra um mecanismo de temporização de válvula variável B conectado à extremidade do eixo-comando de válvulas 70 para acionar a válvula de admissão 7 na FIG. 1. Referindo-se à FIG. 4, esse mecanismo de temporização de válvula variável B é provido de uma polia de temporização 71 girada por um virabrequim do motor através de uma correia sincronizadora na direção da seta, um alojamento cilíndrico 72 que gira junto com a polia sincronizadora 71, um eixo mecânico 73 capaz de girar junto com um eixo-comando de acionamento da válvula de admissão 70 e girar em relação ao alojamento cilíndrico 72, uma multiplicidade de partições 74 estendendo-se a partir de uma circunferência interna do alojamento cilíndrico 72 até uma circunferência externa do eixo mecânico 73, e palhetas 75 estendendo-se entre as partições 74 a partir da circunferência externa do eixo mecânico 73 para a circunferência interna do alojamento cilíndrico 72, os dois lados das palhetas 75 formados com câmaras hidráulicas para avanço 76 e usam câmaras hidráulicas para retardação 77.

[020] A alimentação do óleo de operação às câmaras hidráulicas 76, 77 é controlada por uma válvula de controle de alimentação de óleo de operação 78. Essa válvula de controle de alimentação de óleo de operação 78 é provida de portas hidráulicas 79, 80 conectadas às câmaras hidráulicas 76, 77, uma porta de alimentação 82 para o óleo de operação descarregado de uma bomba hidráulica 81, um par de portas de drenagem 83, 84 e uma válvula tipo carretel 85 para controle da conexão e desconexão das portas 79, 80, 82, 83, 84.

[021] Para avançar a fase dos carnes do eixo-comando de acionamento da válvula de admissão 70, na FIG. 4, a válvula tipo carretel 85 movida para a direita, o óleo de operação alimentado pela porta de alimentação 82 é alimentado através da porta hidráulica 79 para as câmaras hidráulicas para avanço 76, e o óleo de operação nas câmaras hidráulicas para retardação 77 é drenado da porta de drenagem 84. Nesse momento, o eixo mecânico 73 é induzido a girar em relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção da seta.

[022] Inversamente, para retardar a fase dos carnes do eixo-comando de acionamento da válvula de admissão 70, na FIG. 4, a válvula tipo carretel 85 é movida para a esquerda, o óleo de operação alimentado pela porta de alimentação 82 é alimentado através da porta hidráulica 80 para as câmaras hidráulicas para retardação 77, e o óleo de operação nas câmaras hidráulicas para avanço 76 é drenado da porta de drenagem 83. Nesse momento, o eixo mecânico 73 é induzido a girar em relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção oposta às setas.

[023] Quando o eixo mecânico 73 é induzido a girar em relação ao alojamento cilíndrico 72, se a válvula tipo carretel 85 for retornada à posição neutra ilustrada na FIG. 4, a operação para rotação relativa do eixo mecânico 73 é terminada, e o eixo mecânico 73 é mantido na posição rotativa relativa nesse momento. Portanto, é possível usar o mecanismo de temporização de válvula variável B de modo a avançar ou retardar a fase dos carnes do eixo-comando de acionamento da válvula de admissão 70 na quantidade exata desejada.

[024] Na FIG. 5, a linha sólida mostra quando o mecanismo de temporização de válvula variável B é usado para avançar a fase dos carnes do eixo-comando de acionamento da válvula de admissão 70 ao máximo, ao passo que a linha pontilhada mostra quando ele é usado para retardar a fase dos carnes do eixo-comando de acionamento da válvula de admissão 70 ao máximo. Portanto, o tempo de abertura da válvula de admissão 7 pode ser ajustado livremente entre a faixa ilustrada pela linha sólida na FIG. 5 e a faixa ilustrada pela linha pontilhada; portanto, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 pode ser ajustada para qualquer ângulo do virabrequim na faixa ilustrada pela seta C na FIG. 5.

[025] O mecanismo de temporização de válvula variável B ilustrado na FIG. 1 e na FIG. 4 é um exemplo. Por exemplo, pode-se usar um mecanismo de temporização de válvula variável ou outros diversos tipos de mecanismos de temporização de válvula variável capazes de alterar apenas a temporização de fechamento da válvula de admissão enquanto mantêm a temporização de abertura da válvula de admissão constante.

[026] A seguir, o significado dos termos utilizados no presente pedido será explicado com referência à FIG. 6. Note que a FIG. 6(A), 6(B) e (C) mostra, para fins de explicação, um motor com um volume das câmaras de combustão de 50 ml_ e um volume de curso do pistão de 500 ml_. Nas FIGs. 6(A), (B) e (C), o volume da câmara de combustão mostra o volume da câmara de combustão quando o pistão está no ponto morto superior de compressão.

[027] A FIG. 6(A) explica a taxa de compressão mecânica. A taxa de compressão mecânica é um valor determinado mecanicamente a partir do volume de curso do pistão e do volume da câmara de combustão no momento de um curso de compressão. Essa taxa de compressão mecânica é expressa por (volume da câmara de combustão + volume do curso) / volume da câmara de combustão. No exemplo ilustrado na FIG. 6(A), essa taxa de compressão mecânica se torna (50 ml_ + 500 ml_) /50 ml_ = 11.

[028] A FIG. 6(B) explica a taxa de compressão real. A taxa de compressão real é um valor determinado com base no volume de curso real do pistão a partir de quando a ação de compressão é realmente iniciada até quando o pistão atinge o ponto morto superior e o volume da câmara de combustão. Essa taxa de compressão real é expressa por (volume da câmara de combustão + volume real do curso) / volume da câmara de combustão. Isto é, como mostra a FIG. 6(B), mesmo se o pistão começar a subir no curso de compressão, nenhuma ação de compressão é realizada enquanto a válvula de admissão é aberta. A ação de compressão real é iniciada após o fechamento da válvula de admissão. Portanto, a taxa de compressão real é expressa como segue usando o volume real do curso. No exemplo ilustrado na FIG. 6(B), a taxa de compressão real se torna (50 ml_ + 450 ml_) /50 ml_ = 10.

[029] A FIG. 6(C) explica a taxa de expansão. A taxa de expansão é um valor determinado com base no volume de curso do pistão no momento de um curso de expansão e com base no volume da câmara de combustão. Essa taxa de expansão é expressa por (volume da câmara de combustão + volume do curso) / volume da câmara de combustão. No exemplo ilustrado na FIG. 6(C), essa taxa de expansão se torna (50 ml_ + 500 ml_) /50 ml_ = 11.

[030] A seguir, os aspectos mais básicos da presente invenção serão explicados com referência à FIG. 7 e à FIG. 8. Note que a FIG. 7 mostra a relação entre a eficiência térmica teórica e a taxa de expansão, ao passo que a FIG. 8 mostra uma comparação entre o ciclo ordinário e o ciclo de taxa de expansão ultra-elevada usado seletivamente de acordo com a carga na presente invenção.

[031] A FIG. 8(A) mostra o ciclo comum quando a válvula de admissão se aproxima do ponto morto inferior e a ação de compressão pelo pistão é iniciada a partir de um ponto substancialmente próximo do ponto morto inferior de compressão. No exemplo ilustrado também na FIG. 8(A), da mesma forma que os exemplos ilustrados na FIG. 6(A), (B) e (C), o volume da câmara de combustão é de 50 ml_, e o volume de curso do pistão é de 500 ml_. Como pode ser visto na FIG. 8(A), em um ciclo comum, a taxa de compressão mecânica é de (50 ml_ + 500 ml_) / 50 ml_= 11, a taxa de compressão real é também aproximadamente igual a 11, e a taxa de expansão também se torna (50 ml_ + 500 ml_) / 50 ml_ = 11. Isto é, em um motor de combustão interna convencional, a taxa de compressão mecânica e a taxa de compressão real e a taxa de expansão se tornam substancialmente iguais.

[032] A linha sólida na FIG. 7 mostra a alteração na eficiência térmica teórica no caso em que a taxa de compressão real e a taxa de expansão são substancialmente iguais, isto é, no ciclo comum. Neste caso, sabe-se que quanto maior a taxa de expansão, ou seja, quanto maior a taxa de compressão real, maior a eficiência térmica teórica. Portanto, em um ciclo comum, para elevar a eficiência térmica teórica, a taxa de compressão real deve ser aumentada. No entanto, devido às restrições na ocorrência de batidas no momento da operação do motor sob carga elevada, a taxa de compressão real só pode ser elevada, mesmo no máximo, até aproximadamente 12; logo, em um ciclo comum, a eficiência térmica teórica não pode ser aumentada o suficiente.

[033] Por outro lado, sob essa situação, os inventores diferenciaram estritamente entre a taxa de compressão mecânica e a taxa de compressão real e estudaram a eficiência térmica teórica e, como resultado, descobriram que na eficiência térmica teórica, a taxa de expansão é dominante, e a eficiência térmica teórica não é afetada em quase nada pela taxa de compressão real. Isto é, se ao elevar a taxa de compressão real, a força explosiva aumentar, mas a compressão necessitar de mais energia, por consequência, mesmo se a taxa de compressão real fosse elevada, a eficiência térmica teórica não sofreria quase nenhum aumento.

[034] Inversamente, se aumentando a taxa de expansão, maior o período durante o qual uma força atua pressionando para baixo o pistão no momento do curso de expansão, maior o tempo em que o pistão transmite uma força rotativa ao virabrequim. Portanto, quanto maior a taxa de expansão, maior se torna a eficiência térmica teórica. A linha pontilhada ε=10 na FIG. 7 mostra a eficiência térmica teórica no caso de se fixar a taxa de compressão real em 10 e elevar a taxa de expansão nesse estado. Dessa forma, descobre-se que a quantidade de aumento da eficiência térmica teórica ao elevar a taxa de expansão no estado em que a taxa de compressão real é mantida em um valor baixo e a quantidade de elevação da eficiência térmica teórica no caso em que a taxa de compressão real é aumentada junto com a taxa de expansão, como mostra a linha sólida da FIG. 7, não divergirá tanto.

[035] Se a taxa de compressão real for mantida em um valor baixo dessa forma, não ocorrerá batidas do motor; portanto, no caso de elevar a taxa de expansão no estado em que a taxa de compressão real é mantida em um valor baixo, a ocorrência de batidas do motor pode ser evitada e a eficiência térmica teórica pode ser elevada consideravelmente. A FIG. 8(B) mostra um exemplo do caso em que se utiliza o mecanismo de taxa de compressão variável A e o mecanismo de temporização de válvula variável B para manter a taxa de compressão real em um valor baixo e elevar a taxa de expansão.

[036] Com referência à FIG. 8 (B), neste exemplo, o mecanismo de taxa de compressão variável A é usado para reduzir o volume da câmara de combustão de 50 ml_ para 20 ml_. Por outro lado, o mecanismo de temporização de válvula variável B é usado para retardar a temporização de fechamento da válvula de admissão até o volume real do curso do pistão se alterar de 500 ml_ para 200 ml_. Como resultado, neste exemplo, a taxa de compressão real se torna (20 ml_ + 200 mL) / 20 ml_=11 e a taxa de expansão se torna (20 ml_ + 500 ml_) / 20 ml_ = 26. No ciclo comum ilustrado na FIG. 8(A), como explicado acima, a taxa de compressão real é de aproximadamente 11 e a taxa de expansão é de 11. Comparado a esse caso, no caso ilustrado na FIG. 8(B), verifica-se que apenas a taxa de expansão é elevada a 26. É por essa razão que é chamado de “ciclo de taxa de expansão ultra-elevada".

[037] Como explicado acima, falando de modo geral, em um motor de combustão interna, quanto menor a carga do motor, pior a eficiência térmica, portanto, para melhorar a eficiência térmica no momento da operação do veículo, isto é, para melhorar o consumo de combustível, torna-se necessário melhorar a eficiência térmica no momento da operação do motor sob baixa carga. Por outro lado, no ciclo de taxa de expansão ultra-elevada ilustrado na FIG. 8(B), o volume real do curso do pistão no momento do curso de compressão se torna menor, de modo que a quantidade de ar de admissão que pode ser aspirada para a câmara de combustão 5 se torne menor; portanto, esse ciclo de taxa de expansão ultra-elevada só pode ser empregado quando a carga do motor estiver relativamente baixa. Portanto, na presente invenção, no momento da operação do motor sob baixa carga, o ciclo de taxa de expansão ultra-elevada apresentado na FIG. 8(B) é estabelecido, enquanto que no momento da operação do motor sob alta carga, o ciclo comum ilustrado na FIG. (A) é estabelecido. Este é o aspecto básico da presente invenção.

[038] A seguir, o controle operacional, como um todo, será explicado com referência à FIG. 9.

[039] A FIG. 9 mostra as alterações na taxa de compressão mecânica, na taxa de expansão, na temporização de fechamento da válvula de admissão 7, na taxa de compressão real, na quantidade de ar de admissão, no grau de abertura da válvula reguladora 17, e na perda de bombeamento junto com a carga do motor sob uma certa velocidade do motor. Note que, na modalidade de acordo com a presente invenção, convencionalmente a relação ar- combustível média na câmara de combustão 5 é controlada por realimentação para a relação ar-combustível estequiométrica baseado no sinal de saída do sensor de relação ar-combustí- vel 21, de modo que o catalisador de três vias no conversor catalítico 20 possa reduzir simultaneamente o HC, CO e NOxnão queimados no gás de escape.

[040] Agora, como explicado acima, no momento da operação do motor sob alta carga, o ciclo comum ilustrado na FIG. 8(A) é executado. Portanto, como mostra a FIG. 9, nesse momento, uma vez que a taxa de compressão mecânica é diminuída, a taxa de expansão se torna baixa. Como mostra a linha sólida na FIG. 9, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é avançada como mostra a linha sólida na FIG. 5. Além disso, nesse momento, a quantidade de ar de admissão é grande. Nesse momento, o grau de abertura da válvula reguladora 17 é mantido totalmente aberto ou substancialmente totalmente aberto, de modo que a perda de bombeamento se torne zero.

[041] Por outro lado, como mostra a linha sólida na FIG. 9, se a carga do motor se tornar baixa, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é retardada e a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é reduzida. Além disso, nesse momento, a taxa de compressão mecânica é aumentada à medida que a carga do motor se torna menor, como mostra a FIG. 9, de modo que a taxa de compressão real seja mantida substancialmente constante. Portanto, à medida que a carga do motor se torna menor, a taxa de expansão também é aumentada. Note que, ainda nesse momento, a válvula reguladora 17 é mantida no estado totalmente aberto ou no estado substancialmente aberto. Portanto, a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão 5 é controlada sem consideração à válvula reguladora 17 alterando a temporização de fechamento da válvula de admissão 7. Também nesse momento, a perda por bombeamento se torna zero.

[042] Dessa forma, quando a carga do motor cai a partir do estado de operação de alta carga do motor, a taxa de compressão mecânica é aumentada à medida que a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é reduzida sob uma taxa de compressão real substancialmente constante. Ou seja, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge o ponto morto superior de compressão é reduzido em proporção à redução na quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5. Portanto, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge o ponto morto superior de compressão se altera proporcionalmente à quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5. Observe que, nesse momento, no exemplo ilustrado na FIG. 9, a relação ar- combustível na câmara de combustão 5 se torna a relação de ar-combustível estequiométrica, portanto, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge o ponto morto superior de compressão se altera proporcionalmente à quantidade de combustível.

[043] Quando a carga do motor cai ainda mais, a taxa de compressão mecânica é aumentada ainda mais. Se a carga do motor cair para uma carga média l_2 relativamente próxima à carga baixa, a taxa de compressão mecânica atinge a taxa de compressão mecânica máxima, formando o limite estrutural da câmara de combustão 5. Quando a taxa de compressão mecânica atinge a taxa de compressão mecânica máxima, na região em que a carga é menor do que a carga do motor l_2 quando a taxa de compressão mecânica atinge a taxa de compressão mecânica máxima, a taxa de compressão mecânica é mantida na taxa de compressão mecânica máxima. Portanto, no momento da operação do motor sob carga média no lado de baixa média e no momento da operação do motor sob carga baixa, ou seja, no lado de operação do motor sob carga baixa, a taxa de compressão mecânica se torna a máxima e a taxa de expansão também se torna a máxima. Em outras palavras, no lado de operação do motor sob baixa carga, a taxa de compressão mecânica é levada ao máximo de modo a obter a taxa de expansão máxima.

[044] Por outro lado, na concretização ilustrada na FIG. 9, mesmo se a carga do motor se tornar menor do que L2, como mostra a linha sólida na FIG. 9, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é retardada à medida que a carga do motor se torna menor. Quando a carga do motor cai para Li, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 se torna a temporização de fechamento limite capaz de controlar a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5. Quando a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 atinge a temporização de fechamento limite, em uma região em que a carga é menor do que a carga do motor Li quando a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 atinge a temporização de fechamento limite, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é mantida na temporização de fechamento limite.

[045] Se a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 for mantida na temporização de fechamento limite, a quantidade de ar de admissão não pode mais ser controlada alterando-se a temporização de fechamento da válvula de admissão 7. Na modalidade ilustrada na FIG. 9, nesse momento, isto é, na região em que a carga é inferior à carga do motor Li quando a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 atinge a temporização de fechamento limite, a válvula reguladora 17 é usada para controlar a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5. No entanto, se for realizado o controle da quantidade do ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 pela válvula reguladora 17, como mostra a FIG. 9, a perda por bombeamento é aumentada.

[046] Por outro lado, como mostra a FIG. 9, no lado de operação do motor sob alta carga em que a carga do motor é maior do que l_2, a taxa de compressão real é mantida substancialmente na mesma taxa de compressão real em relação à mesma velocidade do motor. Inversamente, quando a carga do motor é menor do que L2, ou seja, quando a taxa de compressão mecânica é mantida na taxa de compressão mecânica 7limite, a taxa de compressão real é determinada pela temporização de fechamento da válvula de admissão 7. Se a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 for retardada de modo que a carga do motor fique entre Li e L2, a taxa de compressão real cai. Se a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 for mantida na temporização de fechamento limite de modo que a carga do motor fique na região de operação inferior a Li, a taxa de compressão real é mantida constante.

[047] Nesse aspecto, como explicado acima, no ciclo de taxa de expansão ultra-elevada ilustrado na FIG. 8(B), a taxa de expansão é de 26. Quanto maior essa taxa de expansão melhor, mas, como será compreendido com base na FIG. 7, se 20 ou mais, com respeito à taxa de compressão real limite inferior viável na prática ε=5, uma eficiência térmica teórica consideravelmente alta pode ser obtida. Portanto, na presente invenção, o mecanismo de taxa de compressão variável A é formado de modo que a taxa de expansão se torne 20 ou mais.

[048] Por outro lado, como mostra a linha pontilhada na FIG. 9, a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 pode ser controlada com respeito à válvula reguladora 17 mesmo pelo avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 à medida que a carga do motor se torna menor. Portanto, no caso se expressar a invenção de modo a incluir tanto o caso ilustrado pela linha sólida quanto o caso ilustrado pela linha pontilhada na FIG. 9, na modalidade de acordo com a presente invenção, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é movida em uma direção para longe do ponto morto inferior de admissão BDC até a temporização de fechamento limite Li capaz de controlar a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 à medida que a carga do motor se torna menor.

[049] Agora, na concretização de acordo com a presente invenção, a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7, e o grau de abertura da válvula reguladora 17 são controlados de modo que a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 se torne um valor alvo (daqui em diante chamado de “quantidade de ar de admissão alvo”) GAt de acordo com o estado de operação do motor. A FIG. 10 mostra as alterações na taxa de compressão mecânica, na temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e no grau de abertura da válvula reguladora 17 em relação à quantidade de ar de admissão alvo GAt quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 se torna a quantidade de ar de admissão alvo QAt. Observe que o GLi e GI-2 na abscissa da FIG. 10 correspondem ao Li e l_2 na abscissa da FIG. 9. Além disso, no exemplo ilustrado na FIG. 10, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é avançada junto com um aumento na quantidade de ar de admissão alvo GAt, ou seja, é movida em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão BDC. A relação ilustrada na FIG. 10 é armazenada antecipadamente na ROM 32. A taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e o grau de abertura da válvula reguladora 17 são geralmente controlados de acordo com a relação ilustrada na FIG. 10 de acordo com as alterações na quantidade de ar de admissão alvo GAt.

[050] Ou seja, como pode ser visto na FIG. 10, na concretização de acordo com a presente invenção, a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão 5 é controlada principalmente alterando-se a temporização de fechamento da válvula de admissão 7. À medida que a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão 5 é reduzida, a taxa de compressão mecânica é aumentada até a taxa de compressão mecânica máxima, a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é reduzida à medida que a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é movida em uma direção para longe do ponto morto inferior de admissão até a temporização de fechamento limite GLi, quando a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 atinge a temporização de fechamento limite, a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 se torna a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi que é o limite de controle pelo mecanismo de válvula variável B, e, quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é reduzida ainda mais a partir da quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é mantida na temporização de fechamento limite.

[051] Além disso, na modalidade de acordo com a presente invenção, se a quantidade de arde admissão alimentada para a câmara de combustão 5 se tornar menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, o grau de abertura da válvula reguladora 17 é reduzido à medida que a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 se torna menor. Isto é, quando a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão 5 for menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é controlada pela válvula reguladora 17. Além disso, como explica a FIG. 10, se a quantidade de arde admissão alimentada à câmara de combustão 5 for reduzida e atingir Gl_2, a taxa de compressão mecânica se torna a máxima, enquanto que se a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 se tornar menor do que Gl_2, a taxa de compressão mecânica é mantida na taxa de compressão mecânica máxima.

[052] O valor necessário da quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 no momento da operação do veículo (daqui em diante chamado de “quantidade de ar de admissão necessária”) GAO é armazenado em função da quantidade de depressão Acc do pedal do acelerador 40 e da velocidade do motor N na forma de um mapa, como mostra a FIG. 11, antecipadamente na ROM 32. Normalmente, essa quantidade de ar de admissão necessária GAO é a quantidade de ar de admissão alvo GAL Portanto, normalmente, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 etc. são alteradas de acordo com a quantidade de ar de admissão necessária GAO, como mostra a FIG. 10.

[053] No entanto, a alteração da taxa de compressão mecânica, alteração da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e a alteração do grau de abertura da válvula reguladora 17 demandam tempo. Portanto, há um limite à velocidade de alteração da taxa de compressão mecânica, à alteração da temporização de fechamento da válvula de admissão 7, e à alteração do grau de abertura da válvula reguladora 17, isto é, a velocidade pela qual a quantidade de ar de admissão alvo GAt pode ser alterada. Portanto, na modalidade de acordo com a presente invenção, quando a quantidade de ar de admissão necessária GAO se altera rapidamente, a quantidade de ar de admissão alvo GAt é alterada pela velocidade pela qual a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e o grau de abertura da válvula reguladora 17 podem ser alterados.

[054] A seguir, esse fato será explicado com referência à FIG. 12.

[055] A FIG. 12 mostra as alterações, ao longo do tempo, da quantidade de ar de admissão necessária GAO e da quantidade de ar de admissão alvo GAt quando uma operação de aceleração é realizada. Observe que, na FIG. 12, a linha tracejada GAtmax mostra a velocidade máxima permissível de alteração da quantidade de ar de admissão alvo GAt permitindo a alteração da taxa de compressão mecânica, da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e do grau de abertura da válvula reguladora 17. Como mostra a FIG. 12, na modalidade de acordo com a presente invenção, quando o grau de aceleração está baixo, ou seja, quando, como mostra a linha pontilhada GAO2, a velocidade de alteração da quantidade de ar de admissão necessária GAO é menor do que a velocidade máxima permissível de alteração GAtmax, a relação ar-combustível de admissão alvo GAt, como mostra a linha sólida GAtz, é alterada acompanhando as alterações na quantidade de ar de admissão necessária GAO.

[056] Inversamente, quando o grau de aceleração é alto, ou seja, como mostra a linha pontilhada GAO1, quando a velocidade de alteração da quantidade de ar de admissão necessária GAO é maior do que a velocidade máxima permissível de alteração AGtmax, como mostra a linha sólida GAti, a quantidade de ar de admissão alvo GAt é alterada pela velocidade máxima permissível de alteração AGtmax. Nesse momento, a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7, e o grau de abertura da válvula reguladora 17 são controlados com base nas alterações na quantidade de ar de admissão alvo GAt. Observe que, na concretização de acordo com a presente invenção, essa velocidade máxima permissível de alteração AGtmax se torna o valor constante, mas esse AGtmax também pode ser alterado de acordo com a quantidade de depressão Acc do pedal do acelerador 40 e a velocidade do motor N.

[057] Agora, no caso de controlar a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7, e o grau de abertura da válvula reguladora 17 de acordo com a relação ilustrada na FIG. 10 de acordo com a quantidade de ar de admissão alvo GAt, a eficiência térmica se torna a mais alta, e, portanto, o melhor consumo de combustível é obtido. Portanto, na concretização de acordo com a presente invenção, normalmente a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e o grau de abertura da válvula reguladora 17 são controlados de acordo com a relação ilustrada na FIG. 10 de acordo com a alteração da quantidade de ar de admissão alvo GAt.

[058] Portanto, como será entendido pela FIG. 10, por exemplo, se uma operação de aceleração for realizada quando a quantidade de ar de admissão alvo GAt for menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, primeiro a válvula reguladora 17 é aberta até a abertura total. Em seguida, se a válvula reguladora 17 se abrir, a ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é iniciada. Quando o grau de aceleração necessário é baixo, ocorre o problema de que, no caso de controlar a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e o grau de abertura da válvula reguladora 17 de acordo com a relação ilustrada na FIG. 10.

[059] No entanto, quando a aceleração rápida é necessária, para se obter o melhor consumo de combustível, caso se abra primeiro a válvula reguladora 17 totalmente de acordo com a relação ilustrada na FIG. 10, em seguida iniciando a ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7, o aumento a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão 5 demandará tempo, ou seja, o aumento do torque de saída do motor demandará tempo, surgindo o problema de que não é possível obter uma aceleração satisfatório, independente de se a aceleração rápida é necessária.

[060] Portanto, na presente invenção, quando a aceleração rápida é solicitada, para se obter uma boa aceleração, a ação de avançar a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é iniciada antes de a quantidade de ar de admissão alvo GAt subir até a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi. A seguir, esse fato será explicado com referência à FIG. 13.

[061] A FIG. 13 mostra as alterações ao longo do tempo na taxa de compressão mecânica, na temporização de fechamento da válvula de admissão 7, no grau de abertura da válvula reguladora 17 e na quantidade de ar de admissão efetivamente alimentada à câmara de combustão 5 quando uma operação de aceleração rápida é realizada e a quantidade de ar de admissão alvo GAt é alterada, como representado por GAti na FIG. 12. Observe que, na FIG. 13, as linhas sólidas mostram o caso em que a taxa de compressão mecânica, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e o grau de abertura da válvula reguladora 17 são controlados de acordo com a relação ilustrada na FIG. 10 de acordo com a alteração da quantidade de ar de admissão alvo GAt, tal como quando o grau de aceleração necessário é baixo. Neste caso, a quantidade real de ar de admissão alimentada na câmara de combustão 5 é aumentada gradualmente, como mostra a FIG. 13.

[062] inversamente, na concretização de acordo com a presente invenção, como mostra a linha pontilhada na FIG. 13, se a aceleração for iniciada, a ação de avançar a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é imediatamente iniciada. No caso de se iniciar imediatamente a ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 quando a aceleração é iniciada dessa maneira, a quantidade de ar de admissão efetivamente alimentada para a câmara de combustão 5 aumenta por uma velocidade mais rápida, como mostra a linha pontilhada, comparado ao caso ilustrado pela linha sólida. Portanto, o torque de saída do motor aumenta rapidamente, e, como conseqüência, obtém-se uma operação de aceleração satisfatória.

[063] Isto é, expressando isso de forma geral, na modalidade de acordo com a presente invenção, quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, se o grau de aceleração necessário for maior do que um grau predeterminado, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 a partir da temporização de fechamento limite na direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado imediatamente. Quando o grau de aceleração é inferior ao grau predeterminado, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é mantida na temporização de fechamento limite até a quantidade de ar de admissão alimentada para a câmara de combustão 5 atingir a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi. Após a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 atingir a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, inicia-se o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 a partir da temporização de fechamento limite na direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão.

[064] Observe que, dessa forma, a ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é, de preferência, realizada imediatamente quando a aceleração é iniciada, mas também é possível retardar bastante a temporização de início da ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 a partir do momento do início da aceleração. Portanto, no caso de expressar a presente invenção de modo abrangente incluindo também este caso, quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, se o grau de aceleração necessário for maior do que um grau predeterminado, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 a partir da temporização de fechamento limite na direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 for menor comparado com quando o grau de aceleração necessário é inferior ao grau predeterminado.

[065] Note que, na concretização de acordo com a presente invenção, se uma operação de aceleração for realizada quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 for menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi, independente de se o grau de aceleração necessário é maior ou menor do que o grau predeterminado, a ação de aumentar o grau de abertura da válvula reguladora 17 é iniciada imediatamente.

[066] No caso de também incluir a operação desta válvula reguladora 17, na modalidade de acordo com a presente invenção, quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão alimentada à câmara de combustão 5 é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GL1, se o grau de aceleração necessário for maior do que um grau predeterminado, a ação de aumentar o grau de abertura da válvula reguladora é iniciada e o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 a partir da temporização de fechamento limite na direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciada imediatamente. Quando o grau de aceleração necessário é menor do que o grau predeterminado, a ação de aumentar o grau de abertura da válvula reguladora é iniciada imediatamente, e, após o grau de abertura da válvula reguladora estar no máximo, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 a partir da temporização de fechamento limite na direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado.

[067] Além do mais, mesmo quando se tenta iniciar a ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 imediatamente após o início da aceleração, a relação entre a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e a taxa de compressão mecânica ilustrada na FIG. 10 é mantida na forma original. Portanto, como mostra a linha pontilhada na FIG. 13, se a temporização de início da ação para avançar a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 for avançada, a temporização na qual a taxa de compressão mecânica começa a cair a partir da taxa de compressão mecânica máxima também é avançada.

[068] Por outro lado, na modalidade de acordo com a presente invenção, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e a taxa de compressão mecânica para quando a temporização de início da ação de avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 são encontrados na relação representada na FIG. 10. Isto é, supondo-se que a quantidade de ar de admissão alvo GAt no momento do início da operação de aceleração seja GLO, se a quantidade de ar de admissão alvo aparente GAt for aumentada a partir de GL1, nesse momento, e caso se utilize essa quantidade de ar de admissão alvo aparente GAt para encontrar a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 e a taxa de compressão mecânica com base na relação ilustrada na FIG. 10, é possível iniciar a ação para avanço da temporização de fechamento da válvula de admissão 7 imediatamente no momento de uma operação de aceleração. Portanto, na concretização de acordo com a presente invenção, como a quantidade de ar de admissão alvo aparente GAt usada para encontrar a taxa de compressão mecânica e a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 baseado na FIG. 10, utiliza-se um valor obtido somando-se a quantidade de ar de admissão alvo GAt nesse momento ao valor de correção KGA, que é a diferença entre a quantidade de ar de admissão alvo GLo no momento do início da aceleração e a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi.

[069] Inversamente, o grau de abertura da válvula reguladora 17 é controlado com base na relação apresentada na FIG. 10 baseando-se na quantidade de ar de admissão alvo GAt nesse momento.

[070] A FIG. 14 mostra a rotina de controle operacional para controlar a operação do motor, enquanto que a FIG. 15 mostra a rotina para descobrir um valor de correção KGA que é a diferença entre a quantidade de ar de entrada alvo GLo e a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi no momento do início da aceleração. Essas rotinas são executadas pela interrupção de cada intervalo de tempo constante.

[071] Com referência à FIG. 14, primeiro, na etapa 90, a quantidade de ar de admissão necessária GAO é calculada a partir do mapa ilustrado na FIG. 11. Em seguida, na etapa 91, avalia-se se a quantidade de ar de admissão necessária GAO é maior do que a quantidade de ar de admissão alvo GAt por um valor constante pequeno predeterminado α ou maior. Quando GAO-GAt>α, a rotina prossegue para a etapa 92, onde um valor de constante predeterminado ΔGA é adicionado à quantidade de ar de admissão alvo GAt. Em seguida, a rotina prossegue para a etapa 95. Portanto, por exemplo, como ilustrado em GAO1 na FIG. 12, quando a quantidade de ar de admissão necessária GAO é rapidamente aumentada, contanto que GAO-GAt>α, como ilustrado em GAT1, a quantidade de ar de admissão alvo GAt é aumentada a cada intervalo de tempo determinado por um valor de constante de ΔGA cada um.

[072] Por outro lado, quando se determina, na etapa 91, que GAO-GAt<α, a rotina prossegue para a etapa 93, onde se determina se a quantidade de ar de admissão necessária GAO é menor do que a quantidade de ar de admissão alvo GAt por um valor constante α ou maior. Quando GAt-GAO>α, a rotina prossegue para a etapa 94, onde a taxa de ar-combus- tível alvo GAt é reduzida pelo valor de constante ΔGA; em seguida, a rotina prossegue para a etapa 95. Inversamente, quando se determina, na etapa 93, que GAt-GAO<a, o seja, quando GAt-α<GAθ5GAT+<x, a rotina prossegue para a etapa 95 sem alterar a quantidade de ar de admissão alvo GAt. Ou seja, como mostra GAO2 na FIG. 12, quando o grau de aceleração é baixo, mesmo se for determinado, na etapa 91, que GAO-GAT<cc, é determinado, durante vários ciclos de processamento, que, na etapa 91, GAO-GAt<cc, de modo que a quantidade de ar de admissão alvo GAt se altere seguindo a quantidade de ar de admissão necessária GAt.

[073] Na etapa 95, a partir da relação ilustrada na FIG. 10, o grau de abertura da válvula reguladora 17 é controlado com base na quantidade de ar de admissão alvo GAt. Em seguida, na etapa 96, o valor de correção KGA calculado na rotina apresentada na FIG. 15 é lido, e depois, na etapa 97, esse valor de correção KGA é adicionado à quantidade de ar de admissão alvo GAt. Esse valor de correção KGA é zero a não ser no momento da operação de aceleração rápida, quando a quantidade de ar de admissão alvo GAt é menor do que a quantidade de ar de admissão limite GLi. Em seguida, na etapa 98, a partir da relação ilustrada na FIG. 10, a taxa de compressão mecânica é controlada com base na quantidade de ar de admissão alvo GAt calculada na etapa 97, depois, na etapa 99, a partir da relação apresentada na FIG. 10, a temporização de fechamento da válvula de admissão 7 é controlada com base na quantidade de ar de admissão alvo GAt calculada na etapa 97.

[074] Em seguida, a rotina para cálculo do valor de correção KGA apresentado na FIG. 15 será explicada.

[075] Com referência à FIG. 15, primeiro, na etapa 100, a quantidade de ar de admissão necessária GAO é calculada a partir do mapa ilustrado na FIG. 11. A seguir, na etapa 101, é determinado se o indicador de aceleração rápida, definido no momento da aceleração rápida, foi definido. Quando o indicador de aceleração rápida não está definido, a rotina prossegue para a etapa 102, onde se determina se está no momento da aceleração rápida.

[076] Neste caso, quando o grau de aceleração necessário é maior do que o grau predeterminado, é determinado se é o momento da aceleração rápida. Observe que, neste caso, como a quantidade representando o grau de aceleração, por exemplo, é possível usar a quantidade ou aumentar a velocidade da quantidade de ar de admissão necessária GAO. Por exemplo, quando a quantidade de aumento da quantidade de ar de admissão necessária GAO é uma quantidade definida ou maior, e a velocidade de alteração da quantidade de ar de admissão necessária GAO é uma velocidade definida ou maior, determina-se que está no momento da aceleração rápida. Quando não está no momento da aceleração rápida, a rotina prossegue para a etapa 108, onde o valor de correção KGA se torna zero.

[077] Inversamente, quando se determina, na etapa 102, que está no momento da aceleração rápida, a rotina prossegue para a etapa 103, onde se determina se a quantidade de ar de admissão alvo atual GAt calculada na rotina apresentada na FIG. 14 é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle GLi. Quando GAt>GLi, a rotina prossegue para a etapa 108, onde o valor de correção KGA se torna zero. Inversamente, quando se determina, na etapa 103, que GAt<GLi, a rotina prossegue para a etapa 104, onde o valor (GLi-GAt) obtido subtraindo-se a quantidade de ar de admissão alvo atual GAt da quantidade de ar de admissão limite de controle GLi se torna o valor de correção KGA. Em seguida, a rotina prossegue para a etapa 105, onde o indicador de aceleração rápida é definido.

[078] Quando o indicador de aceleração rápida é definido, no próximo ciclo de pro-cessamento, a rotina prossegue da etapa 101 para a etapa 106, onde se determina se a diferença (GAO-GAt) entre a quantidade de ar de admissão necessária GAO e a quantidade de ar de admissão alvo GAt se torna um valor de constante α ou menor.

[079] Quando GAO-GAt<α, a rotina prossegue para a etapa 107, onde o indicador de aceleração rápida é redefinido. Em seguida, a rotina prossegue para a etapa 108, onde o valor de correção KGA se torna zero. Isto é, quando GAt<GLi, se a aceleração rápida for realizada, o valor de correção KGA é calculado. O valor de correção assim calculado é mantido até a quantidade de ar de admissão alvo GAt se aproximar da quantidade de ar de admissão necessária GAO. LISTA DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 1 virabrequim 2 bloco do motor 3 cabeçote 4 pistão 5 Câmara de combustão 7 Válvula de admissão 17 válvula reguladora 70 eixo-comando para acionamento da válvula de admissão A mecanismo de taxa de compressão variável B mecanismo de temporização de válvula variável

Claims

1. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelha provido com um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de alterar uma taxa de compressão mecânica e um mecanismo de temporização de válvula variável capaz de controlar uma temporização de fechamento de uma válvula de admissão, CARACTERIZADO pelo fato de que a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão é controlada principalmente alterando-se a temporização de fechamento da válvula de admissão, a taxa de compressão mecânica é aumentada até uma taxa de compressão mecânica máxima à medida que a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão é reduzida, a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão é reduzida à medida que a temporização de fechamento da válvula de admissão é movida em uma direção para longe do ponto morto inferior de admissão até uma temporização de fechamento limite, e, quando a temporização de fechamento da válvula de admissão atinge a temporização de fechamento limite, a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão se torna uma quantidade de ar de admissão limite de controle que é um limite de controle pelo mecanismo de válvula variável, e quando a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão é adicionalmente reduzida a partir da quantidade de ar de admissão limite de controle, a temporização de fechamento da válvula de admissão é mantida na temporização de fechamento limite, em que, quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle, se o grau de aceleração necessário for maior do que um grau predeterminado, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão a partir da temporização de fechamento limite, em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão, é iniciado quando a quantidade de ar de admissão fornecida para a câmara de combustão for menor comparada com quando o grau de aceleração necessário é menor do que o grau predeterminado.

2. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle, se o grau de aceleração necessário for maior do que o grau predeterminado, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão a partir da temporização de fechamento limite em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é imediatamente iniciado e, se o grau de aceleração necessário for menor do que o grau predeterminado, até a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão atingir a quantidade de ar de admissão limite de controle, a temporização de fechamento da válvula de admissão é mantida na temporização de fechamento limite, e, após a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão atingir a quantidade de ar de admissão limite de controle, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão a partir da temporização de fechamento limite em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado.

3. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma válvula reguladora é disposta em uma passagem de admissão do motor, e quando a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle, a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão é controlada pela válvula reguladora.

4. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que quando uma operação de aceleração é realizada quando a quantidade de ar de admissão fornecida à câmara de combustão é menor do que a quantidade de ar de admissão limite de controle, se o grau de aceleração necessário for maior do que o grau predeterminado, a ação de aumentar o grau de abertura da válvula reguladora é iniciada e o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão a partir da temporização de fechamento limite em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado imediatamente, e se o grau de aceleração necessário for menor do que o grau predeterminado, a ação de aumentar o grau de abertura da válvula reguladora é iniciada imediatamente, e após o grau de abertura da válvula reguladora atingir seu o valor máximo, o movimento da temporização de fechamento da válvula de admissão a partir da temporização de fechamento limite em uma direção que se aproxima do ponto morto inferior de admissão é iniciado.