BRPI0904616B1

BRPI0904616B1 - motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha

Info

Publication number: BRPI0904616B1
Application number: BRPI0904616-0A
Authority: BR
Inventors: Mamoru Yoshioka; Daisuke Akihisa; Eiichi Kamiyama; Yukihiro Nakasaka
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2020-10-20
Also published as: US8342143B2; US20100294245A1; WO2009091077A1; RU2436980C2; CN101910588B; RU2010107208A; DE112009000096T5; BRPI0904616A2; JPWO2009091077A1; DE112009000096B4; JP4858618B2; CN101910588A

Abstract

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DO TIPO DE IGNIÇÃO POR CENTELHA. É descrito um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, que compreende um mecanismo de relação de compressão variável (A) capaz de mudar a relação de compressão mecânica, e um mecanismo de sincronismo de válvula variável (B) capaz de controlar o sincronismo de fechamento de uma válvula de entrada )7).O fluxo de ar de entrada a ser alimentado no interior de uma câmara de combustão é controlado principalmente mudando o sincronismo de fechamento de uma válvula de uma válvula de entrada (7) de modo que a relação de compressão mecânica é determinada maior em um tempo de funcionamento de carga baixa do motor que aquela em um tempo de funcionamento de carga alta do motor. A relação de compressão mecânica no tempo de funcionamento de carga baixa do motor antes de conclusão do aquecimento do motor de combustão interna é menor que aquela no tempo de funcionamento de carga baixa do motor depois da concluso do aquecimento do motor de combustão interna.Embora a relação de expansão no tempo de funcionamento de carga baixa do motor é elevada para aperfeiçoar a milhagem, é possível em uma partida fria (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

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

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha conhecido na técnica é fornecido com um mecanismo de relação de compressão variável capaz de mudar uma relação de compressão mecânica e um mecanismo de sincronismo de válvula variável capaz de controlar um sincronismo de fechamento de uma válvula de admissão, realizar uma ação de supercarga por um supercompressor no momento da operação de carga média de motor e no momento da operação de carga alta de motor, e aumentar a relação de compressão mecânica e retardar o sincronismo de fechamento da válvula de admissão quando a carga de motor se torna menos em um estado de manter constante uma relação de compressão real nos momentos destas operações de carga alta e média de motor (por exemplo, ver Publicação de Patente Japonesa (A) N°. 2004- 218522).

[003] Neste aspecto, um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha aperfeiçoando uma eficiência térmica no momento de operação do veículo para obter uma eficiência de consumo de combustível melhor para tomar a relação de compressão mecânica máxima de modo a obter uma relação de expansão máxima no momento de operação de carga baixa de motor e tomando a relação de compressão real no momento de operação de carga baixa de motor substancialmente a mesma relação de compressão real quando o tempo de operação de carga média e alta de motor foi proposto pelo presente requerente. Em geral, em um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, quanto maior a relação de expansão, maior o tempo durante o qual uma força de rebaixamento atua no pistão no momento do percurso de expansão. Como resultado, a eficiência térmica sobe. No motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha proposto pelo requerente, a relação de expansão se torna máxima no momento de operação de carga baixa de motor, assim é possível obter uma alta eficiência térmica no momento de operação de carga baixa de motor.

[004] Por outro lado, no momento de partida fria do motor, a temperatura de um catalisador de purificação de escape fornecido no motor de combustão interna (por exemplo, um catalisador de três sentidos) é menor que a temperatura de ativação. Por esta razão, no momento de partida fria, é necessário elevar rapidamente a temperatura do catalisador de purificação de escape. Neste aspecto, como explicado acima, quanto maior a relação de expansão, maior o tempo que a força de rebaixamento atua no pistão no momento do percurso de expansão. Isto significa que quanto maior a relação de expansão, menor a temperatura do gás de escape exaurido do corpo do motor. Portanto, elevando a relação de expansão no momento da partida fria, não é mais possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de purificação de escape.

[005] Adicionalmente, no momento da partida fria do motor, a taxa de purificação de HC não queimado pelo catalisador de purificação de escape cai. Por esta razão, no momento de partida fria do motor, é necessário reduzir o HC contido no gás de escape exaurido do corpo do motor tanto quanto possível. Neste aspecto, elevando a relação de compressão real ou elevando a relação de expansão, o HC não queimado no gás de escape exaurido do corpo do motor tende a aumentar.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] Portanto, em vista dos problemas acima, um objetivo da presente invenção é fornecer um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha capaz de elevar a eficiência de consumo de combustível no momento de operação de carga baixa de motor e capaz de elevar rapidamente a temperatura do catalisador de purificação de escape e capaz de suprimir a deterioração da emissão de escape no momento de partida fria.

[007] A presente invenção, como meio para solucionar os problemas acima, fornece o motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, descrito nas reivindicações na seção de reivindicação.

[008] Em um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha fornecido com um mecanismo de relação de compressão variável capaz de mudar uma relação de compressão mecânica e um mecanismo de sincronismo de válvula variável capaz de controlar um sincronismo de fechamento de uma válvula de admissão, uma quantidade de ar de admissão suprido em uma câmara de combustão sendo principalmente controlado mudando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão, e a relação de com pressão mecânica se tornando maior no momento de operação de carga baixa de motor comparada com o tempo de operação de carga alta de motor, em que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor antes que o motor de combustão interna termine de aquecer torna uma relação de compressão menor que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor depois que o motor de combustão interna termina de aquecer, e em que antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, a relação de compressão real é menor quando a temperatura do catalisador de purificação de escape é baixa comparada com quando é alta.

[009] De acordo com o aspecto acima, antes que o motor de combustão interna termina de aquecer, a relação de com pressão mecânica é uma relação de compressão menor que depois que termina o aquecimento. Portanto, antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, a relação de expansão também não se torna máxima e, portanto a queda na temperatura do gás de escape é suprimida.

[010] Portanto, de acordo com o aspecto acima, antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, a queda na temperatura do gás de escape é suprimida. Portanto, no momento de partida fria do motor, é possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de purificação de escape, enquanto depois do motor de combustão interna terminar de aquecer, é possível aumentar a relação de expansão e elevar a eficiência de consumo de combustível no momento de operação de carga baixa de motor.

[011] Em um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, fornecido com um mecanismo de relação de compressão variável capaz de mudar uma relação de compressão mecânica e um mecanismo de sincronismo de válvula variável capaz de controlar um sincronismo de fechamento de uma válvula de admissão, uma quantidade de ar de admissão suprido em uma câmara de combustão sendo principalmente controlado mudando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão, e a relação de compressão mecânica se tornando maior no momento de operação de carga baixa de motor comparada com o tempo de operação de carga alta de motor, em que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor antes que o motor de combustão interna termine de aquecer torna uma relação de compressão menor que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor depois que o motor de combustão interna termina de aquecer, e em que antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, a relação de compressão real é menor quando a temperatura da água de refrigeração de escape é baixa comparado com quando é alto.

[012] Em um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha fornecido com um mecanismo de relação de compressão variável capaz de mudar uma relação de compressão mecânica e um mecanismo de sincronismo de válvula variável capaz de controlar um sincronismo de fechamento de uma válvula de admissão, uma quantidade de ar de admissão suprido em uma câmara de combustão sendo principalmente controlado mudando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão, e a relação de compressão mecânica se tornando maior no momento de operação de carga baixa de motor comparada com o tempo de operação de carga alta de motor, em que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor antes que o motor de combustão interna termine de aquecer torna uma relação de compressão menor que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor depois que o motor de combustão interna termina de aquecer, e em que antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é maior que uma temperatura, a relação de compressão real é menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é menor que a temperatura de referência, a relação de compressão real é maior quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada com quando é alta.

[013] Em um quarto aspecto da presente invenção, no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica se torna a relação de compressão mecânica máxima, e antes do motor de combustão interna terminar o aquecimento, mesmo no momento de operação de carga baixa, a relação de com pressão mecânica se torna uma relação de compressão menor que a relação de compressão máxima.

[014] Em um quinto aspecto da presente invenção, no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de expansão é feita 20 e, antes do motor de combustão interna terminar o aquecimento, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica é determinada de modo que a relação de expansão se torna menor que 20.

[015] Em um sexto aspecto da presente invenção, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão é movido em uma direção afastada do ponto morto inferior de admissão até o sincronismo de fechamento limite capaz de controlar a quantidade de ar de admissão suprido na câmara de combustão quando a carga de motor se torna menor, e antes do motor de combustão interna terminar o aquecimento, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão e movido somente para o sincronismo de fechamento no lado do porto morto inferior de admissão a partir do sincronismo de fechamento limite acima.

[016] Em um sétimo aspecto da presente invenção, antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão mecânica se torna menor quando a temperatura do catalisador de purificação de escape fornecida na passagem de escape de motor é baixa comparada com quando é alta.

[017] Em um oitavo aspecto da presente invenção, antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão mecânica se toma maior, quanto maior a temperatura do catalisador de purificação de escape.

[018] Em um nono aspecto da presente invenção, a relação de compressão mecânica é determinada baseada na temperatura do catalisador de purificação de escape no momento da partida do motor de modo que na relação de compressão mecânica se toma menor quando a temperatura do catalisador de purificação de escape é baixa comparada com quando é alta, e a relação de compressão mecânica é mantida na relação de compressão mecânica determinada baseada na temperatura do catalisador de purificação de escape no momento da partida do motor até que o motor de combustão interna termine de aquecer.

[019] Em um décimo aspecto da presente invenção, antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão real se toma menor quando a temperatura do catalisador de purificação de escape é baixa comparada com quando é alta.

[020] Em um décimo primeiro aspecto da invenção, Em um décimo segundo aspecto da presente invenção, antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é maior que uma temperatura de referência, a relação de compressão real se torna menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada com quando é alta, e na região de temperatura da água de refrigeração de motor é menor que a temperatura de referência, a relação de compressão real é maior quando a temperatura de refrigeração de motor é baixa comparada com quando é alta.

[021] Em um décimo segundo aspecto da presente invenção, depois de transcorrido um tempo constante, depois da partida do motor de combustão interna, mesmo na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é menor que uma temperatura de referência, a relação de compressão real se torna menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada com quando é alta.

[022] Em um décimo terceiro aspecto da presente invenção, o tempo constante acima se torna mais longo, quando menor a temperatura da águia de refrigeração de motor no momento da partida do motor.

[023] Em um décimo quarto aspecto da presente invenção, antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão real se torna maior quando a taxa de vaporização do combustível suprido no motor de combustão interna é baixa com parada com quando é alta.

[024] Abaixo, a presente invenção será entendida mais claramente a partir dos desenhos anexos e a descrição das modalidades preferidas da presente invenção. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma vista geral de um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha. A Figura 2 é uma vista em perspectiva explodida de um mecanismo de relação de compressão variável. As Figuras 3A e 3B são vistas em seção transversal lateral de um motor de combustão interna ilustrado esquematicamente. A Figura 4 é uma vista mostrando um mecanismo de sincronismo de válvula variável. A Figura 5 é uma vista mostrando uma quantidade de elevação de uma válvula de admissão e uma válvula de escape. As Figuras 6A a 6C são vistas para explicar uma relação de compressão mecânica, uma relação de compressão real e uma relação de expansão. A Figura 7 é uma vista mostrando a relação da eficiência térmica teórica e relação de expansão. As Figuras 8A e 8B são vistas para explicar um ciclo normal e um ciclo de relação de expansão super elevada. A Figura 9 é uma vista mostrando as mudanças na relação de compressão mecânica, etc. de acordo com a carga de motor no caso de realizar controle de relação de expansão super elevada. A Figura 10 é uma vista mostrando mudanças na relação de compressão mecânica, etc. de acordo com a carga de motor no caso de realizar o controle de partida fria. A Figura 11 é um fluxograma mostrando a rotina de controle de controle operacional de um motor e combustão interna. As Figuras 12A e 12B são vistas mostrando a temperatura do catalisador de três sentidos e a relação de compressão mecânica e a relação de com pressão real antes que o motor de combustão interna termine de aquecer. A Figura 13 é uma vista mostrando as mudanças n relação de compressão mecânica, etc. de acordo com a carga de motor no caso de realizar o controle de partida fria da segunda modalidade. A Figura 14 é um fluxograma mostrando uma rotina de controle de controle operacional de um motor de combustão interna de uma segunda modalidade. As Figuras 15A e 15B são vistas mostrando a relação entre a temperatura da água de refrigeração de motor e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real antes que o motor de combustão interna termine de aquecer. As Figuras 16A e 16B são vistas mostrando a relação entre a temperatura da água de refrigeração de motor e a relação de compressão mecânica e a relação de com pressão real antes que o motor de combustão interna termine o aquecimento. As Figuras 17A e 17B são vistas mostrando a relação entre a temperatura da água de refrigeração de motor e a relação de compressão mecânica e a relação de com pressão real antes que o motor de combustão interna termine o aquecimento. A Figura 18 é um fluxograma mostrando uma rotina de controle de controle operacional de um motor de combustão interna de uma quarta modalidade. As Figuras 19A e 19B são vistas mostrando a relação da temperatura da água de refrigeração de motor e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real antes que o motor de combustão interna termine o aquecimento.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO

[025] Abaixo, as modalidades da presente invenção serão explicadas com referência aos desenhos. Note que os mesmos componentes ou similares nos desenhos são designados com as mesmas denominações.

[026] A Figura 1 é uma vista em seção transversal lateral de um motor de combustão interna do tipo de ignição por centelhas.

[027] Referindo-se à Figura 1, 1 indica uma caixa de eixo de manivela, 2 um bloco de cilindros, 3 um cabeçote de cilindro, 4 um pistão, 5 uma câmara de combustão, 6 uma vela disposta no centro superior da câmara de combustão 5, 7 uma válvula de admissão, 8 um orifício de admissão, 9 uma válvula de escape, e 10 um orifício de escape. O orifício de admissão 8 é conectado através de um tubo de ramificação de admissão 11 em um tanque de compensação 12, enquanto cada tubo de ramificação de admissão 11 é fornecido com um injetor de combustível 13 para injetar combustível em um orifício de admissão correspondente 8. Note que cada injetor de combustível 13 pode estar disposto em cada câmara de combustão 5 em vez de ser fixado em cada tubo de ramificação de admissão 11.

[028] O tanque de compensação 12 é conectado através de um conduto de admissão 14 em um filtro de ar 15, e o conduto de admissão 14 é fornecido dentro dele com uma válvula de estrangulamento 17 acionada por atuador 16 e um detector de quantidade de ar de admissão 18 usando, por exemplo, um arame quente. Por outro lado, o orifício de escape 10 é conectado através de uma tubulação de escape 19 em um conversor catalítico 20 alojando um catalisador de purificação de gás de escape (por exemplo, um catalisador de três sentidos). A tubulação de escape 19 é fornecida dentro dele com um sensor de relação de ar-combustível 22.

[029] Adicionalmente, na modalidade mostrada na Figura 1, a parte de conexão da caixa de eixo de manivela 1 e do bloco de cilindros 2, é fornecida com um mecanismo de relação de compressão variável A capaz de mudar as posições relativas da caixa de eixo de manivela 1 e bloco de cilindros 2 na direção axial do cilindro de modo a mudar o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão. O motor de combustão interna é ainda fornecido com um mecanismo de válvula variável B capaz de controlar o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 de modo a mudar o sincronismo de partida da ação de compressão real.

[030] A unidade de controle eletrônico 30 é compreendida de um computador digital fornecido com componentes conectados um no outro através de um barramento bidirecional 31, tais como uma ROM (memória de leitura) 32, RAM (memória de acesso randômico) 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 relação ar-combustível 22 são introduzidos através de conversores AD 37 para a porta de entrada 35. Adicionalmente, o pedal de acelerador 40 é conectado a um sensor de carga 41 que gera uma voltagem de saída proporcional a uma quantidade de depressão do pedal de acelerador 40. A voltagem de saída do sensor de carga 41 é introduzida através de um conversor AD 37 para a porta de entrada 35. Adicionalmente, a porta de entrada 35 é conectada a um sensor de ângulo de eixo de manivela 42 gerando um pulso de saída cada vez que um eixo de manivela roda por, por exemplo, 30°. Por outro lado, a porta de saída 36 é conectada aos circuitos de controle de acionamento de motor 17 e 18 e é ∞nectada através dos circuitos de acionamento ∞rrespondentes 38 em uma vela 6, injetor de combustível 13, atuador de acionamento de válvula de estrangulamento 16, mecanismo de relação de compressão variável A e mecanismo de sincronismo de válvula variável B.

[031] A Figura 2 é uma vista em perspectiva explodida do mecanismo de relação de compressão variável A mostrado na Figura 1, enquanto a Figura 3A e a Figura 3B são vistas em seção transversal lateral do motor de combustão interna esquematicamente ilustrado. Referindo-se à Figura 2, no fundo das duas paredes laterais do bloco de cilindros 2, são formadas várias partes projetadas 50 separadas uma da outra por certa distância. Cada parte projetada 50 é formada com um furo de inserção de carne de seção transversal circular 51. Por outro lado, a superfície de topo da caixa de eixo de manivela 1 é formada com várias partes projetadas 52 separadas uma da outra por certa distância e encaixadas entre as partes projetadas ∞rrespondentes 50. Estas partes projetadas 52 são também formadas ∞m furos de inserção de carne de seção transversal circular 53.

[032] Como mostrado na Figura 2, um par de eixos de carne 54, 55 é fornecido. Cada um dos eixos de carne 54, 55 tem carnes circulares 56 fixados nele capazes de ser rotativamente inseridos nos furos de inserção de carne 51 a cada outra posição. Estes carnes circulares 56 são coaxiais ∞m os eixos de rotação dos eixos de carne 54, 55. Por outro lado, entre os carnes circulares 56, ∞mo mostrado pelo tra∞jado na Figura 3A e Figura 3B, se estendem eixos excêntricos 57 dispostos ex∞ntricamente ∞m respeito aos eixos de rotação dos eixos de carne 54, 55. Cada eixo excêntrico 57 tem outros carnes circulares 58 rotativamente fixados nele ex∞ntricamente. Como mostrado na Figura 2, estes carnes circulares 58 são dispostos entre os carnes circulares 56. Estes carnes circulares 58 são rotativamente inseridos nos furos de inserção de carne ∞rrespondentes 53.

[033] Quando os carnes circulares 56 presos nos eixos de carne 54, 55 são rodados em direções opostas ∞mo mostrado pelas setas em linha sólida na Figura 3A, a partir do estado mostrado na Figura 3A, os eixos excêntriras 57 se movem para o centro inferior, de modo que os carnes circulares 58 rodam em direções opostas dos carnes circulares 56 nos furos de inserção de carne 53, como mostrado pelas setas em linha tracejada na Figura 3A. Como mostrado na Figura 3B, quando os eixos excêntricos 57 se movem para o ∞ntro inferior, os ∞ntros dos carnes circulares 58 se movem para baixo dos eixos excêntricos 57.

[034] Como será entendido a partir de uma comparação da Figura 3A e Figura 3B, as posições relativas da caixa de eixo de manivela 1 e o bloco de cilindros 2 são determinadas pela distância entre os centros dos carnes circulares 56 e os centros dos carnes circulares 58. Quanto maior a distância entre os centros dos carnes circulares 56 e os centros dos carnes circulares 58, mais afastado o bloco de cilindros 2 da caixa de eixo de manivela 1. Se o bloco de cilindros 2 se move para longe da caixa de eixo de manivela 1, aumenta o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão, portanto fazendo os eixos de carne 54, 55 rodar, o volume da câmara de combustão 5, quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão, pode ser mudado.

[035] Como mostrado na Figura 2, para fazer os eixos de carne 54, 55 rodar em direções opostas, o eixo de um motor de acionamento 59 é fornecido com um par de engrenagens sem fim 61, 62 com direções de rosca opostas. As engrenagens 63, 64 que engatam com estas engrenagens sem fim 61, 62 são presas nas extremidades dos eixos de carne 54, 55. Nesta modalidade, o motor de acionamento 59 pode ser acionado para mudar o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 é posicionado no ponto morto superior de compressão sobre uma ampla faixa. Note que o mecanismo de relação de compressão variável A, mostrado da Figura 1 à Figura 3B, mostra um exemplo. Qualquer tipo de mecanismo de relação de compressão variável pode ser usado.

[036] Por outro lado, a Figura 4 mostra um mecanismo de sincronismo de válvula variável B fixado na extremidade do eixo de carne 70 para acionar a válvula de admissão 7 na Figura 1. Como mostrado na Figura 4, o mecanismo de sincronismo de válvula variável B é fornecido com uma polia de sincronismo 71 feita rodar por um eixo de manivela do motor através de uma correia de sincronismo na direção da seta, um alojamento cilíndrico 72 que roda junto com a polia de sincronismo 71, um eixo 73 capaz de rodar junto com um eixo de carne 70 e rodar com relação ao alojamento cilíndrico 72, várias divisórias 74 se estendendo de uma circunferência interior do alojamento cilíndrico 72 para uma circunferência exterior do eixo 73, e palhetas 75 se estendendo entre as divisórias 74 a partir da circunferência exterior do eixo 73 para a circunferência interior do alojamento cilíndrico 72, os dois lados das palhetas 75 formados com câmaras hidráulicas para avançar 76 e usam câmaras hidráulicas para retardar 77.

[037] A alimentação de óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas 76, 77 é controlada por uma válvula de controle de alimentação de óleo de trabalho 85. Esta válvula de controle de alimentação de óleo de trabalho 85 é fornecida com orifícios hidráulicos 78, 79 conectados nas câmaras hidráulicas 76, 77, um orifício de alimentação 81 para o óleo de trabalho descarregado de uma bomba hidráulica 80, um par de orifícios de drenagem 82, 83, e uma válvula de carretel 84 para controlar a conexão de desconexão dos orifícios 78, 79, 81,82, 83.

[038] Para avançar a fase dos carnes do eixo de carne 70, a válvula de carretel 84 é feita se mover para a direita na Figura 4, o óleo de trabalho alimentado pelo orifício de alimentação 81 é alimentado através do orifício hidráulico 78 para as câmaras hidráulicas para avançar 76, e o óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas para retardar 77 é drenado pelo orifício de drenagem 83. Neste momento, o eixo 73 é feito rodar com relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção da seta.

[039] Como oposto a isto, para retardar a fase dos carnes do eixo de carne 70, a válvula de carretel 84 é feita se mover para a esquerda na Figura 4, o óleo de trabalho alimentado pelo orifício de alimentação 81 é alimentado através do orifício hidráulico 79 para as câmaras hidráulicas para retardar 77, e o óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas para avançar 76 é drenado pelo orifício de drenagem 82. Neste momento, o eixo 73 é feito rodar com relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção oposta à direção da seta.

[040] Quando o eixo de rotação 73 é feito rodar com relação ao alojamento cilíndrico 72, se a válvula de carretel 84 é retornada para a posição neutra mostrada na Figura 4, a operação para rotação relativa do eixo 73 está terminada, e o eixo 73 é mantido na posição rotacional relativa neste momento. Portanto, é possível usar o mecanismo de sincronismo de válvula variável B de modo a avançar ou retardar a fase do carne do eixo de carne 70 exatamente a quantidade desejada.

[041] Na Figura 5, a linha sólida mostra o caso em que a fase dos carnes do eixo de carne 70 é avançada ao máximo pelo mecanismo de sincronismo de válvula variável B, e a linha tracejada mostra o caso onde a fase dos carnes do eixo de carne 70 é retardada ao máximo. Portanto, o período de abertura da válvula de admissão 70 pode ser livremente determinado entre o período mostrado na linha sólida e o período mostrado na linha tracejada na Figura 5, e assim o sincronismo de fechamento da válvula de admissão pode ser determinado para qualquer ângulo de eixo de manivela na faixa indicada pela seta C na Figura 5.

[042] Note que o mecanismo de sincronismo de válvula variável B mostrado nas Figuras 1 e 4 mostra um exemplo. É também possível usar vários tipos de mecanismos de sincronismo de válvula variável, tal como um mecanismo de sincronismo de válvula variável capaz de mudar o sincronismo de fechamento da válvula de admissão com o sincronismo de abertura da mesma mantido constante. Adicionalmente, embora o mecanismo de sincronismo de válvula variável B seja usado para mudar o sincronismo de partida da ação de compressão real na presente invenção, é também possível usar vários tipos de mecanismos de mudança de sincronismo de partida de ação de compressão real capazes de mudar o sincronismo de partida de ação de compressão real, diferente do mecanismo de sincronismo de válvula variável.

[043] A seguir, o significado dos termos usados na presente aplicação será explicado com referencia à Figura 6A a 6C. Note que a Figura 6A, Figura 6B, e Figura 6C mostram para propósitos explanatórios um motor com um volume das câmaras de combustão de 50 ml e um volume de percurso do pistão de 500 ml. Nestas Figuras Figura 6A, Figura 6B, e Figura 6C, o volume da câmara de combustão mostra o volume da câmara de combustão quando o pistão está em ponto morto superior de compressão.

[044] A Figura 6A explica a relação de compressão mecânica. A relação de compressão mecânica é um valor mecanicamente determinado do volume de percurso do pistão e volume da câmara de combustão no momento de um percurso de compressão. Esta relação de compressão mecânica é expressa por (volume de câmara de combustão + volume de percurso)/volume de câmara de combustão. No exemplo mostrado na Figura 6A, esta relação de compressão mecânica se torna (50 ml + 500 ml)/50ml = 11.

[045] A Figura 6B explica a relação de compressão real. Esta relação de compressão real é um valor determinado a partir do volume de percurso real do pistão a partir de quando a ação de compressão é realmente iniciada para quando o pistão atinge o ponto morto superior e o volume da câmara de combustão. Esta relação de compressão real é expressa por (volume de câmara de combustão + volume de percurso real)/volume da câmara de combustão. Isto é, como mostrado na Figura 6B, mesmo se o pistão começa a subir no percurso de compressão, nenhuma ação de compressão é realizada enquanto a válvula de admissão está aberta. A ação de compressão real é iniciada depois que a válvula de admissão fecha. Portanto, a relação de compressão real é expressa como segue usando o volume de percurso real. No exemplo mostrado na Figura 6B, a relação de compressão real se torna (50 ml + 450 ml)/50 ml = 10.

[046] A Figura 6C explica a relação de expansão. A relação de expansão é um valor determinado a partir do volume de percurso do pistão no momento de um percurso de expansão e o volume da câmara de combustão. Esta relação de expansão é expressa por (volume de câmara de combustão + volume de percurso)/volume da câmara de combustão. No exemplo mostrado na Figura 6C, esta relação de expansão se torna (50 ml + 500 mol)/50 ml = 11.

[047] A seguir, os aspectos mais básicos da presente invenção serão explicados com referência à Figura 7, Figura 8A e Figura 8B. Note que a Figura 7 mostra a relação entre a eficiência térmica teórica e a relação de expansão, enquanto a Figura 8A e Figura 8B mostram uma comparação entre o ciclo normal e o ciclo de relação de expansão super elevada usados seletivamente de acordo com a carga na presente invenção.

[048] A Figura 8A mostra o ciclo normal quando a válvula de admissão fecha perto do ponto morto interior e a ação de compressão do pistão é iniciada substancialmente perto do ponto morto inferior de compressão. No exemplo mostrado na Figura 8A também, da mesma maneira que os exemplos mostrados na Figura 6A, 6B e 6C, o volume da câmara de combustão é 50 ml, e o volume de percurso do pistão é 500 ml. Como será entendido a partir da Figura 8A, em um ciclo normal, a relação de compressão mecânica é (50 ml + 500 ml)/50 ml = 11, a relação de compressão real é também cerca de 11, e a relação de expansão se torna (50 ml + 500 ml)/50 ml = 11. Isto é, em um motor de combustão interna normal, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real e a relação de expansão se tomam substancialmente iguais.

[049] A linha sólida na Figura 7 mostra a mudança na eficiência térmica teórica no caso em que a relação de compressão real e a relação de expansão são substancialmente iguais, isto é, no ciclo normal. Neste caso, entende-se que quanto maior a relação de expansão, isto é quanto maior a relação de compressão real, maior a eficiência térmica teórica. Portanto em um ciclo normal, para elevar a eficiência térmica teórica, a relação de compressão real deve se tomar maior. No entanto, devido às restrições na ocorrência de batida no momento de operação de carga alta de motor, a relação de compressão real pode ser somente elevada mesmo no máximo a cerca de 12, consequentemente, em um ciclo normal, a eficiência térmica teórica não pode ser suficientemente alta.

[050] Por outro lado, sob esta situação, os inventores diferenciaram estritamente entre a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real e estudaram a eficiência térmica teórica e como resultado descobriram que na eficiência térmica teórica, a relação de expansão é dominante, e a eficiência térmica teórica não é muito afetada pela relação de compressão real. Isto é, se elevar a relação de compressão real, a força explosiva sobre, mas a compressão exige uma grande energia, consequentemente mesmo se elevar a relação de compressão real, a eficiência térmica teórica não subirá muito.

[051] Quando oposto a isto, se aumentar a relação de expansão, quanto mais longo o período durante o qual uma força atua pressionando para baixo o pistão no momento do percurso de expansão, mais longo o tempo que o pistão fornece uma força rotacional ao eixo de manivela. Portanto, quanto maior a relação de expansão, maior se toma e eficiência térmica teórica. A linha tracejada de ε=10 na Figura 7 mostra a eficiência térmica teórica no caso de fixar as relações de compressão real em 10, e elevar as relações de expansão neste estado. Entende-se que a quantidade de subida da eficiência térmica teórica quando se eleva a relação de expansão no estado onde a relação de compressão real é mantida a um valor baixo ma maneira acima e a quantidade de subida da eficiência térmica teórica no caso em que a relação de com pressão real é aumentada com a relação de expansão como mostrado pela linha sólida da Figura 7 não diferirá nesta quantidade.

[052] Se a relação de compressão real ε é mantida a um valor baixo desta maneira, não ocorrerá batida, portanto se a elevação da relação de expansão no estado em que a relação de compressão real é mantida a um valor baixo, a ocorrência de batida pode ser impedida e a eficiência térmica teórica pode ser enormemente elevada. A Figura 8B mostra um exemplo do caso em que se usa o mecanismo de relação de compressão variável A e o mecanismo de sincronismo de válvula variável B para manter a relação de compressão real a um valor baixo e elevar a relação de expansão.

[053] Referindo-se à Figura 8B, neste exemplo, o mecanismo de relação de compressão variável A é usado para diminuir o volume da câmara de combustão de 50 ml para 20 ml. Por outro lado, o mecanismo de sincronismo de válvula B é usado para retardar o sincronismo de fechamento da válvula de admissão até que o volume de percurso real do pistão muda de 500 ml para 200 ml. Como resultado, neste exemplo, a relação de compressão real se torna (20 ml + 200 ml)/20 ml = 11 e a relação de expansão se torna (20 ml + 500 ml)/20 ml = 26. No ciclo normal mostrado na Figura 8A, como explicado acima, a relação de compressão real é cerca de 11 e a relação de expansão é 11. Comparado com este caso, no caso mostrado na Figura 8B, entende-se que somente a relação de expansão é elevada para 26. Esta é a razão que é chamada de “ciclo de relação de expansão super elevada”

[054] Como explicado acima, falando em geral, em um motor de combustão interna, quanto menor a carga de motor, pior a eficiência térmica, portanto para aperfeiçoar a eficiência térmica no momento de operação do veículo, isto é, para aperfeiçoar o consumo de combustível, se toma necessário aperfeiçoar a eficiência térmica no momento da operação de carga baixa de motor. Por outro lado no ciclo de relação de expansão super elevada mostrado na Figura 8B, o volume de percurso real do pistão no momento do percurso de compressão é menor, assim a quantidade de ar de admissão que pode ser sugado dentro da câmara de combustão 5 se torna menor, portanto este ciclo de relação de expansão super elevada pode ser somente empregado quando a carga de motor é relativamente baixa. Portanto, na presente invenção, no momento de operação de carga baixa de motor, o ciclo de relação de expansão super elevada mostrado na Figura 8B é determinado, enquanto no momento de operação de carga alta, o ciclo normal mostrado na Figura 8A é determinado.

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

[056] A Figura 9 mostra as mudanças na relação de compressão mecânica, a relação de expansão, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7, a relação de com pressão real , a quantidade de ar de admissão, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17, e a perda de bombeamento de acordo com a carga de motor. Note que nas modalidades de acordo com a presente invenção, para permitir que o catalisador de três sentidos 21 no conversor catalítico 20 para reduzir simultaneamente o HC, CO e NOx não queimados no gás de escape, ordinariamente a relação de ar-combustível média na câmara de combustão 5 é realimentada, controlada para a relação de ar-combustível estequiométrica baseada no sinal de saída do sensor de relação de ar-combustível 22.

[057] Como explicado acima, no momento de operação de carga alta de motor, o ciclo normal mostrado na Figura 8A é executado. Portanto, como mostrado na Figura 9, neste momento, a relação de com pressão mecânica é baixa de modo que a relação de expansão é baixa e, como mostrado pela linha sólida na Figura 5, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é avançado. Adicionalmente, neste momento, a quantidade de ar de admissão é grande, e neste momento, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é mantida completamente aberta ou substancialmente aberta completamente, assim a perda de bombeamento se torna zero.

[058] Por outro lado, ∞mo mostrado na Figura 9, ∞m a redução na carga de motor, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão é retardado ∞mo mostrado pela linha sólida na Figura 9, de modo a reduzir a quantidade de ar de admissão. Adicionalmente, neste momento, ∞m a redução na carga de motor, a relação de ∞mpressão mecânica é aumentada de modo que a relação de compressão real é mantida substancialmente ∞nstante, portanto a relação de expansão é também aumentada. Note que neste momento também, a válvula de estrangulamento 17 é mantida no estado ∞mpletamente aberto ou substancialmente aberto ∞mpletamente, portanto a quantidade de ar de admissão alimentado na câmara de rambustão 5 é ∞ntrolada não pela válvula de estrangulamento 17, mas mudando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7. Neste momento também, a perda de bombeamento se toma zero.

[059] Desta maneira, quando a carga de motor se torna menor a partir do estado de operação de carga alta de motor, a relação de compressão mecânica é aumentada com a redução na quantidade de ar de admissão sob uma relação de compressão real substancialmente constante. Isto é, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge o ponto morto superior de compressão é reduzido proporcionalmente à redução na quantidade de ar de admissão. Portanto, o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge o ponto morto superior de compressão muda em proporção à quantidade de ar de admissão. Note que, neste momento, a relação de ar-combustível na câmara de combustão 5 se torna a relação de ar-combustível estequiométrica, de modo que o volume da câmara de combustão 5 quando o pistão 4 atinge o ponto morto superior de compressão muda em proporção à quantidade de combustível.

[060] Se a carga de motor se torna ainda menor, a relação de compressão mecânica é ainda aumentada. Se a relação de compressão mecânica atinge a relação de compressão mecânica limite servindo como o limite superior estrutural da câmara de combustão 5, na região onde a carga é menor que a carga de motor Li quando a relação de compressão mecânica atinge a relação de compressão mecânica limite, a relação de compressão mecânica é mantida na relação de compressão mecânica limite. Portanto, no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica se torna máxima e a relação de expansão também se torna máxima. Em outras palavras, na presente invenção, no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica é feita máxima de modo que a relação de expansão máxima é obtida. Adicionalmente, neste momento, a relação de compressão real é mantida substancialmente na mesma relação de compressão real no momento de operação de carga média e alta de motor.

[061] Por outro lado, como mostrado pela linha sólida na Figura 9, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é retardado com a queda na carga de motor até que o sincronismo de fechamento limite, no qual a quantidade de ar de admissão suprido na câmara de combustão 5 pode ser controlada mudando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7. Na região onde a carga é menor que a carga de motor l_2 quando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 atinge o sincronismo de fechamento limite, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é mantido no sincronismo de fechamento limite. Se o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é mantido no sincronismo de fechamento limite, é necessário controlar a quantidade de ar de admissão por algum outro tipo de método desde que o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 pode não ser mais usado para controlar a quantidade de ar de admissão.

[062] Na modalidade mostrada na Figura 9, neste momento, isto é, na região de uma carga menor que a carga de motor l_2 quando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 atinge o sincronismo de fechamento limite, a válvula de estrangulamento 17 é usada para controlar a quantidade de ar de admissão alimentado na câmara de combustão 5. No entanto, se a válvula de estrangulamento 17 é usada para controlar a quantidade de ar de saída, como mostrado na Figura 9, a perda de bombeamento aumenta.

[063] Note que a fim de impedir tal perda de bombeamento de ocorrer, na região de uma carga menor que a carga de motor l_2 quando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 atinge o sincronismo de fechamento limite, a relação de ar-combustível pode se ornar maior quanto menor a carga de motor, no estado que retém a válvula de estrangulamento 17 completamente aberta ou substancialmente aberta completamente. Neste momento, o injetor de combustível 13 é de preferência disposto na câmara de combustão 5 para realizar combustão estratificada.

[064] Como mostrado na Figura 9, no momento de velocidade baixa de motor, independente da carga de motor, a relação de compressão real é mantida substancialmente constante. A relação de compressão real neste momento é determinada dentro da faixa de cerca de ±10% com respeito à relação de compressão real no momento da operação de carga média e alta de motor, de preferência ±5%. Note que na presente modalidade, a relação de compressão real no momento de velocidade baixa de motor é cerca de 10±1, isto é de 9 a 11. No entanto, se a velocidade do motor se toma maior, ocorre turbulência na mistura de ar-combustível na câmara de combustão 5, e como resultado a batida tende a não ocorrer, portanto na modalidade de acordo com a presente invenção, quanto maior a velocidade do motor, maior a relação de compressão real.

[065] Por outro lado, como explicado acima, no ciclo de relação de expansão super elevada, mostrado na Figura 8B, a relação de expansão é 26. Quanto maior esta relação de expansão, a mais preferível, mas como será entendido na Figura 7, mesmo para a relação de compressão de limite inferior praticamente usável ε=5, pode ser obtida uma eficiência térmica teórica consideravelmente alta se 20 ou mais. Portanto, na presente invenção, o mecanismo de relação de compressão variável A é formado de modo que a relação de expansão se torna 20 ou mais.

[066] Adicionalmente, no exemplo mostrado na Figura 9, a relação de compressão mecânica é continuamente mudada de acordo com a carga de motor. No entanto, a relação de compressão mecânica pode também ser mudada em estágios de acordo com a carga de motor.

[067] Por outro lado, como mostrado pela linha tracejada na Figura 9, quando a carga de motor se torna menor, avançando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 também, é possível controlar a quantidade de ar de admissão sem mudar o grau de abertura da válvula de estrangulamento. Portanto, para expressar de modo compreensível o caso mostrado pela linha sólida e o caso mostrado pela linha tracejada na Figura 9, na modalidade de acordo com a presente invenção, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é deslocado, quando a carga de motor se torna menor, em uma direção afastada do ponto moto inferior de compressão BDC até o sincronismo de fechamento limite l_2, permitindo o controle da quantidade de ar de admissão alimentado na câmara de combustão.

[068] Note que, na modalidade acima, a relação de compressão mecânica e o sincronismo de fechamento da válvula de admissão são controlados de modo a manter a relação de compressão real substancialmente constante independente da carga de motor. No entanto, não é necessariamente exigido o controle destes, de modo que a relação de compressão real é mantida substancialmente constante. No entanto, mesmo se não houver controle destes para manter a relação de compressão real substancialmente constante, basicamente é necessário aumentar a relação de compressão mecânica quando a carga de motor se toma menor e mover o sincronismo de fechamento da válvula de admissão para longe do ponto morto inferior de admissão.

[069] Neste aspecto, como explicado acima, aumentando a relação de expansão, pó tempo durante o qual uma força de rebaixamento atua no pistão durante o percurso de expansão se torna mais longa. Como resultado, o tempo durante o qual o pistão fornece uma força rotativa ao eixo de manivela se torna mais longo. Isto é, aumentando a relação de expansão, a relação da energia térmica na câmara de combustão 5 gerada devido à combustão convertida em energia cinética do pistão se torna maior. Por esta razão, quando a relação de expansão é grande, isto é,. Quando executa um ciclo de relação de expansão super elevada, a energia térmica do gás de escape exaurido do corpo do motor é pequena e, portanto a temperatura do gás de escape é baixa.

[070] Por outro lado, no catalisador de três sentidos 21 disposto na passagem de escape de motor de combustão interna, é necessário que a temperatura do catalisador de três sentidos 21 se torna uma certa temperatura (por exemplo, temperatura de ativação) ou mais de modo a purificar de modo ótimo o HC, CO e NOx não queimados contidos no gás de escape que se desloca através do catalisador de três sentidos. Aqui, no momento de partida fria do motor, a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é menor que a temperatura de ativação. Por esta razão, no momento de partida fria, é necessário elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21 de modo a purificar de modo ótimo do gás de escape.

[071] Aqui, no momento de partida de um motor de combustão interna, usualmente uma operação em marcha lenta é realizada por um certo período e portanto a carga de motor é baixa. Portanto, realizando o controle da maneira acima, no momento de partida fria do motor, um ciclo de relação de expansão super elevada é executado. Neste aspecto, como explicado acima, no ciclo de relação de expansão super elevada, a temperatura do gás de escape exaurido do corpo do motor é baixa. Por esta razão, realizando o controle acima mencionado, no momento de partida fria do motor, não é mais possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21.

[072] Adicionalmente, como explicado acima, no momento da partida fria do motor, a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é menor que a temperatura e ativação e, portanto, a taxa de purificação do HC, CO e NOx não queimados pelo catalisador de três sentidos 21 cai. Por esta razão, no momento de partida fria de motor, para manter a concentração de HC, etc. não queimados no gás de escape exaurido do catalisador de três sentidos 21 baixa, é necessário diminuir a concentração de HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 tende a se tornar maior. Isto é, se a relação de expansão (relação de compressão mecânica) é alta, a posição da superfície de topo do pistão 4 no ponto morto superior de compressão se torna perto da entrada do orifício de escape 10. Por esta razão, o HC não queimado depositado no furo de cilindro é raspado perto da entrada do orifício de escape 10 é facilmente exaurido junto com o gás de escape dentro do orifício de escape 10. Como resultado, a concentração do HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 termina se tornando maior.

[073] Portanto, na primeira modalidade da presente invenção, no momento de partida fria de motor, o ciclo de relação de expansão super elevada não é executado mesmo no momento da operação de carga baixa de motor acima mencionada.

[074] A Figura 10 é uma vista mostrando mudanças na relação de compressão mecânica, relação de expansão, sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7, quantidade de ar de admissão, e grau de abertura da válvula de4 estrangulamento 17 de acordo com a carga de motor no momento de partida fria de motor. A Figura 10 mostra somente a região onde a carga é relativamente baixa. Note que, a linha tracejada na figura mostra as mudanças nos parâmetros quando executa controle de relação de expansão super elevada executando o ciclo de relação de expansão super elevada no momento de operação de carga baixa de motor. Adicionalmente, na Figura 10, o caso de controlar a quantidade de ar de admissão retardando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 quando a carga de motor se toma menor é explicado, mas controle similar é possível mesmo quando se controla a quantidade de ar de admissão avançando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 quando a carga de motor se torna menor. Na explicação seguinte, o controle mostrado na Figura 10 é chamado de “controle de partida fria”, quando oposto ao controle de relação de expansão super elevada mostrado na Figura 10.

[075] Como mostrado na Figura 10, no controle de partida fria, no momento de operação de carga média e alta de motor, a relação de compressão mecânica, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7, e o grau de abertura de estrangulamento são controlados da mesma maneia que o controle de relação de expansão super elevada mostrado na Figura 9. Isto é porque mesmo realizando o controle de relação de expansão super elevada mostrado na Figura 9, no momento de operação de carga média e alta de motor, a relação de expansão não é tão alta e como resultado a temperatura do gás exaurido do corpo do motor se torna uma temperatura alta.

[076] Por outro lado, no caso em que o controle de partida fria é realizado, no momento de operação de carga baixa de motor, em particular quando a carga de motor é menor que uma certa carga constante (daqui em diante referida como a “carga de referência”) Leri, a relação de compressão mecânica se torna menor que o caso em que o controle de relação de expansão super elevada. Em particular, na presente modalidade, quando a carga de motor é menor que a carga de referência Lcn, a relação de compressão mecânica se torna uma relação de compressão mecânica substancialmente constante (daqui em diante referida como a “relação de compressão mecânica determinada”) MCset independente da carga de motor, e a relação de expansão se toma também uma relação de expansão que corresponde com esta relação de compressão mecânica determinada.

[077] Aqui, a relação de compressão mecânica determinada MCset se torna menor que a relação de compressão limite. Por exemplo, menor que 20. Portanto, quando se realiza o controle de relação de expansão super elevada, no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica atinge a relação de compressão limite e se torna máxima, enquanto quando se realiza o controle de partida fria, no momento de operação de carga baixa, a relação de compressão mecânica não atinge a relação de compressão mecânica não atinge a relação de compressão limite e, portanto não se torna máxima. Isto é, na modalidade presente, quando o motor de combustão interna não terminou de ser aquecido e, portanto o controle de partida fria está sendo realizado, a relação de compressão mecânica é abaixada comparada com quando o motor de combustão interna terminou de ser aquecido e o controle de partida fria não deve ser realizado (isto é, quando o controle de relação de expansão super elevada está sendo realizada).

[078] Adicionalmente, a relação de expansão muda com uma mudança da relação de compressão mecânica. Portanto, quando se realiza o controle de relação de expansão super elevada, a relação de expansão se torna máxima no momento de operação de carga baixa de motor, enquanto quando se realiza o controle de partida fria, a relação de expansão não se torna máxima no momento de operação de carga baixa de motor. Isto é, na presente modalidade, quando o motor de combustão interna não terminou de aquecer e, portanto realiza o controle de partida fria, a relação de expansão se torna menor que quando o motor de combustão interna termina de aquecer e não realiza o controle de partida fria.

[079] Como explicado acima, no momento de partida fria do motor, a operação de carga baixa de motor é realizada em quase todos os casos. No entanto, quando se realiza controle de partida fria, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de expansão não se toma máxima e a relação de expansão se toma menor que quando se realiza o controle de relação de expansão super elevada, assim a temperatura do gás de escape também não se torna baixa. Por esta razão, mesmo no momento de partida fria do motor, é possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21.

[080] Adicionalmente, quando se realiza o controle de partida fria, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica não se toma máxima e a relação de compressão mecânica se toma menor que quando se realiza o controle de relação de expansão super elevada, assim a posição da superfície superior do pistão 4 no ponto morto superior de compressão está longe da entrada do orifício de escape 10 até certo ponto, assim a concentração do HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 pode ser mantida baixa.

[081] Adicionalmente, no caso onde o controle de partida fria é realizado, no momento de operação de carga baixa d motor, em particular quando a carga de motor é menor que a carga de referência acima Lcri, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é avançado comparado com o caso onde o controle de relação de expansão super elevada é realizado (isto é, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é se aproxima do ponto morto inferior de admissão). Em particular, na modalidade presente, no caso onde o controle de partida fria é realizado, quando a carga de motor é menor que a carga de referência Lcn, a relação de mudança do sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 com respeito à mudança da carga de motor se torna menor que o caso onde o controle de relação de expansão super elevada é realizado. Isto é porque no caso onde o controle de partida fria é realizado, é necessário aumentar a quantidade da mistura de ar- combustível suprida na câmara de combustão 4 exatamente a quantidade para elevar a temperatura do gás de escape e, portanto é necessário aumentar a quantidade de ar de admissão comparada com o caso onde o controle de relação de expansão super elevada é realizado.

[082] Desta maneira, no caso onde o controle de partida fria é realizado, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, é necessário tomar a quantidade de ar de admissão relativamente grande para elevar a temperatura do gás de escape. Por esta razão, a quantidade de ar de admissão a ser suprida na câmara de combustão 5 não se torna tão pequena que a quantidade de ar de admissão não pode mais ser controlada pelo sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7. Portanto, mesmo na região onde a carga de motor é extremamente baixa, a quantidade de ar de admissão pode ser controlada mudando o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7. Por esta razão, no caso onde o controle de partida fria é realizado, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 nunca atinge o sincronismo de fechamento limite, mas é sempre um sincronismo anterior ao sincronismo de fechamento limite.

[083] Desta maneira, quando no caso onde o controle de partida fria é realizado, mesmo na região onde a carga de motor é extremamente baixa, é possível controlar a quantidade de ar de admissão pelo sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7, assim não é necessário controlar a quantidade de ar de admissão pela válvula de estrangulamento 17. Portanto, no caso onde o controle de partida fria é realizado, a válvula de estrangulamento 17 é mantida tanto completamente aberta quanto substancialmente completamente aberta.

[084] No entanto, não é necessariamente exigido controlar a quantidade de ar de admissão somente pelo sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7. Por exemplo, quando a carga de motor é menor que a carga de referência Lcn, é também possível tornar o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 constante e usar a válvula de estrangulamento 17 para controlar a quantidade de ar de admissão. No entanto, qualquer que seja o caso, quando no caso onde o controle de partida fria é realizado, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 não se toma o sincronismo de fechamento limite.

[085] Note que, com o controle de partida fria, quando a carga de motor é menor que a carga de referência Lcn, a relação de compressão mecânica se torna a relação de compressão mecânica determinada, Nesta conexão, a carga de referência Lcri pode ser determinada como, por exemplo, uma carga de motor em que quando a carga de motor é menor que esta carga de referência, executando o controle de relação de expansão super elevada. A temperatura do gás de escape não pode mais ser elevada suficientemente para elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21, ou como uma carga de motor é maior que esta carga de motor. Isto é, a carga de referência Lcri se torna a carga onde é possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21 mesmo se realiza o controle de relação de expansão super elevada quando a carga de motor é a carga de referência Lcri ou mais, mas não é possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21 se realiza o controle de relação de expansão super elevada quando a carga de motor é menor que a carga de referência Lcri.

[086] A Figura 11 é um fluxograma mostrando uma rotina de controle de controle operacional de um motor de combustão interna. A rotina de controle ilustrada é realizada por interrupção a cada intervalo de tempo predeterminado.

[087] Como mostrado na Figura 11, primeiro na etapa S10, o estado de operação do motor de combustão interna é detectado. O parâmetro detectado pode ser, por exemplo, a temperatura do catalisador de três sentidos 21, a temperatura da água de refrigeração de motor, o tempo transcorrido depois da partida do motor de combustão interna, temperatura do gás de escape à montante ou à jusante do catalisador de três sentidos 21, etc. Estes parâmetros são detectados, por exemplo, pelo sensor de temperatura fo5rnecido no catalisador de três sentidos 21, o sensor de temperatura de água detectando a temperatura de água de refrigeração de motor, o sensor de temperatura fornecido no tubo de escape à montante ou à jusante do catalisador de três sentidos 21, etc.

[088] A seguir, na etapa S11, é avaliado se o motor de combustão interna, em particular, o catalisador de três sentidos 21, terminou de aquecer. Na presente modalidade, quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 detectada pelo sensor de temperatura na etapa S10 é a temperatura de ativação detectada ou maior, quando a temperatura da água de refrigeração de motor detectada pelo sensor de temperatura é uma temperatura predeterminada ou mais, quando transcorre um tempo predeterminado ou mais depois da partida do motor de combustão interna, ou quando a temperatura do gás de escape à jusante ou à montante do catalisador de três sentidos 21 detectada pelo sensor de temperatura se toma uma temperatura predeterminada ou mais, é avaliado que o catalisador de três sentidos 21 terminou de aquecer.

[089] Quando é avaliado na etapa S11 que o catalisador de três sentidos 21 não terminou de ser aquecido, a rotina prossegue para a etapa S12, onde o controle de partida fria como mostrado na Figura 10 é executada. Por outro lado, quando é avaliado na etapa S11 que o catalisador de três sentidos 21 terminou de ser aquecido, a rotina prossegue para a etapa S13 onde o controle de relação de expansão super elevada tal como mostrado na Figura 9 é executado.

[090] Note que, na modalidade acima, a conclusão do aquecimento do motor de combustão interna é avaliado baseado, por exemplo, em se a temperatura do catalisador de três sentidos 21 se torna a temperatura de ativação ou mais, mas, por exemplo, é também possível calcular o tempo exigido para o catalisador de três sentidos 21 se tornar a temperatura de ativação ou mais baseada na temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor ou a quantidade de ar de admissão cumulativa exigida para o catalisador de três sentidos 231 se tornar a temperatura de ativação ou mais, e avaliar a conclusão de aquecimento do motor de combustão interna baseada em se este tempo transcorreu da partida do motor ou se o valor cumulativo da quantidade de ar de admissão da partida do motor atingiu aquela quantidade de ar de admissão cumulativa.

[091] A seguir, uma segunda modalidade da presente invenção será explicada. A configuração do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da segunda modalidade é basicamente similar à configuração do motor de combustão interna do tipo ignição por centelha da primeira modalidade. No entanto, no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da primeira modalidade acima em controle de partida fria, a relação de compressão real e a relação de compressão mecânica (relação de expansão) são controladas sem levar e consideração a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor, enquanto no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da segunda modalidade, a relação de compressão real e a relação de compressão mecânica (relação de expansão) são determinadas de acordo com a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor.

[092] A Figura 12A e Figura 12B são vistas mostrando as relações entre a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor e a relação de compressão mecânica e entre a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor e a relação de compressão real. Como mostrado na Figura 12A, na modalidade presente, quanto menor a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor, menor a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é determinada. Isto é, a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é menor quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é baixa comparada com quando é alta.

[093] Adicionalmente, como mostrado na Figura 2B, na modalidade presente, quanto menor a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor, menor a relação de compressão real no momento de partida do motor é determinada. Isto é, a relação de compressão real no momento de partida do motor é menor quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é baixa comparada com quando é alta.

[094] Desta maneira, na presente modalidade, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real no momento de partida do motor são determinadas baseadas na temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor, e o sincronismo de fechamento da válvula de admissão é determinado baseado na relação de compressão mecânica e na relação de compressão real, assim determinadas. Neste caso, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 é automaticamente determinado a partir da relação de compressão mecânica e relação de compressão real, de modo que é difícil controlar a quantidade de ar suprido na câmara de combustão 5 somente pelo sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7. Portanto, na modalidade presente, em adição ao sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7, a válvula de estrangulamento 17 ou outra válvula fornecida na passagem de admissão do motor é usada para controlar a quantidade de ar suprido na câmara de combustão 5.

[095] Adicionalmente, na modalidade presente, um mapa tal como mostrado na Figura 12A e Figura 12B é fornecido para carga de motor. Quanto menor a carga de motor, maior a diferença a relação de compressão mecânica e relação de compressão real quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor é alta e quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor é baixa.

[096] A Figura 13 mostra as mudanças da relação de compressão mecânica, relação de expansão, sincronismo de fechamento da válvula de admissão 76, a quantidade de ar de admissão de acordo com a carga de motor no momento de partida fria do motor e é uma vista similar à Figura 10. Note que, a linha sólida nas figuras mostra as mudanças nos parâmetros quando executa o controle de partida fria na presente modalidade e a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor é baixa, enquanto a linha de ponto-corrente na figura mostra as mudanças quando executa o controle de partida fria na presente modalidade e a temperatura do catalisador de três sentidos no momento de partida do motor é relativamente alta (no entanto, a temperatura de ativação do catalisador de três sentidos 21 ou menor). Adicionalmente, a linha tracejada na figura mostra as mudanças nos parâmetros quando executa o controle de relação de expansão super elevada no momento de operação de carga baixa de motor.

[097] Como será entendida a partir da Figura 13, na região de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica é menor quanto a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor é baixa (linha sólida), comparada a quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é alta (linha de ponto-corrente). Adicionalmente, comparada com o caso de realizar o controle de relação de expansão super elevada, o grau de redução da relação de compressão mecânica é maior quanto menor a carga de motor.

[098] Da mesma maneira, na região de carga baixa de motor, a relação de compressão real é menor quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor é baixa (linha sólida) comparada a quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é alta (linha de ponto-corrente). Adicionalmente, comparada com o caso de realizar o controle de expansão super elevada, o grau de redução da relação de compressão real é maior quanto menor a carga de motor.

[099] Na modalidade presente, como explicado acima, são determinadas uma relação de compressão mecânica e uma relação de compressão real de acordo com a carga de motor de acordo com a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são controladas como determinado até que o motor de combustão interna termine de aquecer (por exemplo, até que a temperatura do catalisador de três sentidos 21 se torne a temperatura de ativação ou mais). Portanto, por exemplo, quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor é baixa (linha sólida), a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real, etc. são controladas de acordo com a carga de motor como mostrado pela linha sólida na figura até que o motor de combustão interna termine de aquecer e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real, etc. são controladas como mostrado pela linha tracejada a figura executando o controle de relação de expansão super elevada quando o motor de combustão interna termina de aquecer.

[0100] De acordo com a modalidade presente, da mesma maneira que o caso da primeira modalidade acima, no caso em que o controle de partida fria é realizado, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, a relação de compressão mecânica (relação de expansão) não é máxima. A relação de compressão mecânica é menor que o caso de realizar controle de relação de expansão super elevada. Por esta razão, a temperatura do gás de escape não se tornará baixa, o catalisador de três sentidos 21 pode ser rapidamente elevada em temperatura, e a posição da superfície de topo do pistão 4 no ponto morto superior de compressão é separada por uma certa extensão a partir da entrada do orifício de escape 10, de modo é possível manter a concentração de HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 baixa.

[0101] Por outro lado, diminuir a relação de compressão mecânica (relação de expansão), a eficiência térmica cai, e assim ocorre a deterioração da eficiência de consumo de combustível. Aqui, na presente modalidade, a relação de compressão mecânica é determinada de acordo com a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partira do motor. Por esta razão, por exemplo, quando o tempo transcorrido de parar o motor de combustão interna para quando reiniciar é curto, e outros casos onde a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor não é baixa, o grau de diminuição da relação de compressão mecânica é pequeno. Como resultado, é possível suprimir a deterioração da eficiência de consumo de combustível.

[0102] Adicionalmente, ao elevar a relação de compressão real, a eficiência de combustão sobre, assim a temperatura do gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 cai. Adicionalmente, ao elevar a relação de compressão real, a densidade da mistura de ar-combustível na câmara de combustão 5 sobe, quando o pistão 4 está no ponto morto superior de compressão, assim a quantidade de combustível na região quench (zona quench) aumenta e como resultado a concentração de HC não queimado no gás de escape é aumentada. De acordo com a presente modalidade, no caso onde o controle de partida fria é realizado, a relação de compressão real é baixa, assim é possível elevar a temperatura do gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 e possível manter a concentração de HC não queimado no gás de escape, baia. Em particular, de acordo com a presente modalidade, a relação de compressão real é determinada de acordo com a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor, assim quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor não é baixa, é possível reduzir a extensão de redução da relação de compressão real. Como resultado, é possível suprimir a deterioração da eficiência de consumo de combustível.

[0103] Devido ao acima, de acordo com a presente modalidade, é possível elevar rapidamente a temperatura do catalisador de três sentidos 21 e manter a concentração do HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 baixa, enquanto suprime a deterioração da eficiência de consumo de combustível.

[0104] Note que, na modalidade acima, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são menores quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor se toma menor. No entanto, é também possível diminuir somente a relação de compressão mecânica e manter a relação de compressão real em uma faixa constante relativamente alta (por exemplo, faixa X na Figura 12B) sem mudar muito quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 se orna menor. Devido a isto, comparado com a modalidade acima, a subida em temperatura do catalisador de três sentidos 21 é retardada um pouco e a concentração de HC não queimado no gás de escape se torna um pouco maior, mas se torna possível tornar a eficiência de consumo de combustível alta.

[0105] Adicionalmente, na modalidade acima, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são determinadas de acordo com a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida do motor e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são controladas como determinado até que o motor de combustão interna termina de aquecer. No entanto, é também possível mudar as determinações de relação de compressão mecânica e relação de compressão real com a subida da temperatura do catalisador de três sentidos 21 depois da partida do motor. Neste caso, por exemplo, quando a temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento da partida de motor é baixa, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real, etc. são controladas como mostrado pela linha sólida na Figura 13, depois disto, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real etc. são, por exemplo, controladas como mostrado pela linha de uma corrente na Figura 13 com a subida da temperatura dói catalisador de três sentidos 21, e depois que o motor de combustão interna termina de aquecer, o controle de relação de expansão super elevada é executado e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real etc. são controladas como mostrado pela linha tracejada na figura.

[0106] Além do mais, na modalidade presente, um mapa tal como mostrado na Figura 12A e Figura 12B é preparado para cada carga de motor. No entanto, por exemplo, é também possível encontrar as relações entre a temperatura de catalisador de partida e a quantidade de correção de relação de compressão mecânica e entre a temperatura de catalisador de partida e a quantidade de correção de relação de compressão real antecipadamente como um mapa e corrigir a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real de acordo com a carga de motor encontrada sem levar em consideração a temperatura de catalisador de partira pela quantidade de correção de relação de compressão mecânica e quantidade de correção de correção de relação de compressão real calculadas usando este mapa. Alternativamente, é possível encontrar a relação entre a temperatura de partida do catalisador e o coeficiente de correção de relação de compressão mecânica e o coeficiente de correção de relação de compressão real antecipadamente como um mapa e multiplicar a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real de acordo com a carga de motor encontrada sem levar em consideração a temperatura de partida do catalisador com o coeficiente de correção de relação de compressão mecânica e o coeficiente de correção de relação de compressão real calculado usando este mapa.

[0107] A Figura 14 é um fluxograma mostrando a rotina de controle de controle operacional do motor de combustai interna em uma segunda modalidade, A rotina de controle ilustrada é realizada por interrupção a cada intervalo de tempo constante.

[0108] Como mostrado na Figura 14, primeiro, na etapa S20, da mesma maneira que na etapa S11 mostrada na Figura 11, o estado de operação do motor de combustão interna é detectado. A seguir, na etapa S21, é avaliado se o motor de combustão interna, em particular, o catalisador de três sentidos 21, acabou de aquecer. No momento de partida fria do motor, é avaliado que o motor de combustão interna não terminou de aquecer, então a rotina prossegue para a etapa S22. Na etapa S22, é avaliado que o motor de combustão interna já foi iniciado. Antes do motor de combustão interna ser iniciado, a rotina prossegue para a etapa S23 onde a temperatura do catalisador de três sentidos 21 é detectada. A temperatura do catalisador de três sentidos 21 é detectada logo antes da partida do motor, assim a tempeõratura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor é detectada.

[0109] Depois disto, quando o motor de combustão interna é iniciado, na rotina de controle seguinte, na etapa S22, é avaliado que o motor de combustão interna já foi iniciado, então a rotina prossegue para a etapa S24. Na etapa S24, a carga de motor é detectada. A seguir, na etapa S25, a relação de compressão mecânica alvo e a relação de compressão real alvo são calculadas baseadas na temperatura do catalisador de três sentidos 21 no momento de partida do motor detectado na etapa S23 e a carga de motor detectada na etapa S24 usando o mapa mostrado na Figura 12A e Figura 12B. Na etapa S26, o sincronismo de fechamento alvo da válvula de admissão 7 é calculado baseado na relação de compressão mecânica e relação de compressão real calculados na etapa S25. A seguir, na etapa S27, o mecanismo de relação de compressão variável A é controlado de modo que a relação de compressão mecânica se torna a relação de compressão mecânica alvo calculada na etapa S25 e o mecanismo de sincronismo de válvula variável B é controlado de modo que o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o sincronismo de fechamento alvo calculado na etapa S26.

[0110] Se o motor de combustão interna termina o aquecimento depois disto, na rotina de controle seguinte, na etapa S21, é avaliado que o motor de combustão interna terminou de aquecer, então a rotina prossegue para a etapa S28 onde o controle de relação de expansão super elevada tal como mostrado na Figura 9 é executado.

[0111] A seguir, uma terceira modalidade da presente invenção será explicada. A constituição do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da terceira modalidade é basicamente similar à configuração do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da segunda modalidade. No entanto, no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da segunda modalidade acima, no controle d partida fria, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são determinadas de acordo com a temperatura do catalisador de três sentidos no momento da partida do motor, enquanto no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da terceira modalidade, a relação e compressão mecânica e a relação de compressão real são determinadas de acordo com a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor.

[0112] A Figura 15A e a Figura 15B são vistas mostrando as relações entre a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor e a relação de compressão mecânica e entre a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor e a relação de compressão real. Como mostrado na Figura 15A, na modalidade presente, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor, menor a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é determinada. Isto é, a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada a quando é alta.

[0113] Adicionalmente, como mostrado na Figura 15B, na modalidade presente, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor, menor a relação de compressão real no momento de partida do motor é determinada. Isto é, a relação de compressão real no momento de partida do motor é menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada com o caso em que é alta.

[0114] Adicionalmente, na modalidade presente, da mesma maneira que na segunda modalidade acima, em adição ao sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7, uma válvula de estrangulamento 17 ou outra válvula fornecida na passagem de admissão de motor é usada para controlar a quantidade de ar suprido na câmara de combustão 5. Além do mais, a presente modalidade tem um mapa tal como mostrado na Figura 15A e Figura 15B para cada carga de motor. Quanto menor a carga de motor, maior a diferença na relação de compressão mecânica e relação de compressão real entre quando a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor é alta e quando a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida de motor é baixa.

[0115] Neste aspecto, em geral, no momento de partida fria do motor, a combustão da mistura de combustível-ar na câmara de combustão 5 se deteriora, assim o HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 é aumentado. Em particular, a concentração do HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 se torna maior, quanto menor a temperatura de parede do cabeçote de cilindro 2 em torno da câmara de combustão 5 ou a temperatura de parede do orifício de admissão 8, portanto, menor a temperatura da água de refrigeração de motor.

[0116] Quando oposto a isto, como explicado acima, determinando a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real baixas, é possível diminuir a concentração de HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5. Aqui, na modalidade presente, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor, menores a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são determinadas. Por esta razão, de acordo com a presente modalidade, independente da temperatura da água de refrigeração de motor, a concentração do HC não queimado no gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 pode ser mantida baixa. Adicionalmente, na modalidade presente, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são mudadas de acordo com a temperatura da água de refrigeração de motor, assim desta maneira como a modalidade acima, é possível suprimir a deterioração da eficiência de consumo de combustível.

[0117] Note que, é também possível combinar a segunda modalidade acima e a terceira modalidade e controlar a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real com a menor da relação de compressão mecânica e relação de compressão real calculada baseada na temperatura do catalisador de três sentidos 21 e a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real baseada na temperatura da água de refrigeração de motor.

[0118] A seguir, uma quarta modalidade da presente invenção será explicada. A constituição do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da quarta modalidade é basicamente similar à configuração do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da terceira modalidade. No entanto, no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da terceira modalidade acima, no controle de partida fria, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida de motor, menor a relação de compressão real é determinada, enquanto no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da quarta modalidade, na região onde na temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor é menor que uma certa temperatura constante (daqui em diante referida como a “temperatura de referência”), menor q temperatura da água de refrigeração de motor, maior a relação de compressão real é determinada.

[0119] A Figura 16A e a Figura 16B são vistas mostrando as relações entre a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor e a relação de compressão mecânica e entre a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor e a relação de compressão real. Como mostrado na Figura 16A, na modalidade presente, da mesma maneira que a terceira modalidade, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor, menor a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é determinada. Isto é, a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor é baixa comparada a quando é alta.

[0120] Adicionalmente, como mostrado na Figura 16B, na modalidade presente, na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é maior que uma temperatura de referência (daqui em diante referida como a “região de lado de temperatura alta”), quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor, menor a relação de compressão real no momento de partida do motor é determinada. Isto é, na região do lado de temperatura alta, a relação de compressão real no momento de partida do motor é menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada com o caso em que é alta.

[0121] Por outro lado, na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor e a temperatura de referência ou menos (daqui em diante referida como a “região do lado de temperatura baixa”), quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor, maior a relação de compressão real no momento de partida de motor é determinada. Isto é, na região do lado de temperatura baixa, a relação de compressão real no momento de partida do motor é maior quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa comparada com o caso em que é alta.

[0122] Neste aspecto, em geral, diminuindo a relação de compressão, a temperatura da mistura de ar-combustível comprimida pelo pistão 4 até perto do ponto morto superior de compressão (temperatura final de compressão) cai. Depois que o motor de combustão interna termina de aquecer, mesmo diminuindo a relação de compressão real e diminuindo a temperatura final de compressão, a capacidade de ignição da mistura de ar-combustível não é muito afetada. No entanto, antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, isto é, no momento de partida fria de motor, se a temperatura final de compressão cai, a capacidade de ignição da mistura de ar-combustível cai e como resultado o estado de combustão da mistura de ar-combustível na câmara de combustão 5 será deteriorado. Esta tendência é notável quando a temperatura da água de refrigeração de motor está a uma certa temperatura constante (por exemplo, a temperatura normal: 20°C±10°C) ou menos.

[0123] Aqui, na modalidade presente, na região do lado de temperatura baixa, quanto menor a temperatura da água de refrigeração no momento da partida do motor, maior a relação de compressão real no momento da partida do motor é determinada. Por esta razão, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor, maior a temperatura final de compressão e mais suprimida a deterioração do estado de combustão da mistura de ar- combustível na câmara de combustão 5.

[0124] Note que, a temperatura de referência dividindo a região do lado de temperatura baixa e da região do lado de temperatura alta se torna uma certa temperatura constante onde a deterioração da mistura de ar-combustível na câmara de combustão 5 se tornaria notável se a temperatura caísse mais que isto (por exemplo, a temperatura normal: 20°C±10°C).

[0125] Adicionalmente, na modalidade presente, depois de transcorrido um tempo constante depois da partida o motor, como mostrado pela linha tracejada na Figura 16B, mesmo na região do lado de baixa temperatura, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor, menor a relação de compressão real é determinada. Portanto, depois de transcorrido um certo período de tempo depois da partida do motor, em todas as regiões de temperatura é determinada a menor relação de compressão real.

[0126] Neste aspecto, no momento de partida fria do motor, a queda na capacidade de ignição da mistura de ar-combustível é temporária. É possível obter uma capacidade de ignição suficiente depois de transcorrido um certo período de tempo depois da partida do motor. Por esta razão, no momento da partida do motor, é necessário elevar a temperatura final de compressão para aperfeiçoar a capacidade de ignição somente até transcorrer o certo período de tempo depois da partida do motor. Inversamente, deixando a relação de compressão real alta para elevar a temperatura final de compressão com um tempo mais longo que este, o aquecimento do catalisador de três sentidos 21 é retardado e a concentração do HC não queimado o gás de escape exaurido da câmara de combustão 5 é aumentada.

[0127] De acordo com a presente modalidade, depois de transcorrido um tempo constante após a partida do motor, na região do lado de temperatura baixa, o aumento na relação de compressão real é terminado e a relação de compressão real é controlada de acordo com a temperatura da água de refrigeração de motor como mostrado na Figura 15B. Devido a isto é possível manter alta a capacidade de ignição da mistura de ar-combustível no momento de partida fria do motor e realizar o aquecimento mais rápido do catalisador de três sentidos 21 e uma redução na concentração de HC não queimado no gás de escape.

[0128] Note que, o tempo constante acima é o tempo depois da partida do motor até a capacidade de ignição suficiente ser obtida. Quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor, maior se toma o tempo. Alternativamente, o tempo constante acima pode se tornar o tempo até a primeira explosão na câmara de combustão 5 depois da partida do motor ou o tempo até a velocidade do motor se tornar uma velocidade constante (por exemplo, 400 rpm) ou mais depois da partida do motor.

[0129] Note que, na modalidade acima, na região do lado de temperatura baixa, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor, menor a relação de compressão mecânica no momento da partida do motor é determinada. No entanto, por exemplo, como mostrado pela linha sólida na Figura 17A, é também possível que na região do lado de baixa temperatura, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor, maior a relação de compressão mecânica no momento de partida do motor é determinada.

[0130] Adicionalmente, neste caso, é também possível que depois de transcorrido um tempo constante após a partida do motor, como mostrado pela linha tracejada na Figura 17A, mesmo na região do lado de temperatura baixa, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor, menor a relação de compressão real é determinada.

[0131] A Figura 18 é um fluxograma mostrando a rotina de controle no controle operacional de um motor de combustão interna em uma quarta modalidade. A rotina de controle ilustrada é realizada pela interrupção a cada certo intervalo de tempo. As etapas S30 a S33 são similares às etapas S20 e S23 mostradas na Figura 14, assim as explicações serão omitidas. Quando é avaliada na etapa S32 que já foi dada a partida do motor de combustão interna, a rotina prossegue par a etapa S34. Na etapa S34, é avaliado se transcorreu um tempo constante depois da partida do motor. Logo depois da partida do motor, é avaliado que não transcorreu um tempo constante e a rotina prossegue para a etapa S35. Na etapa S35, a carga de motor é detectada. A seguir, na etapa S36, baseadas na temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor detectada na etapa S33 e a carga de motor detectada na etapa S35, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são calculadas usando o mapa mostrado pela linha sólida na Figura 17A e Figura 17B (mapa para logo depois da partida). Na etapa S37, baseado na relação de compressão mecânica alvo e na relação de compressão real alvo calculadas na etapa S36, o sincronismo de fechamento alvo da válvula de admissão 7 é calculado. A seguir, na etapa S38, o mecanismo de relação de compressão variável A é controlado de modo que a relação de compressão mecânica se toma a relação de compressão mecânica alvo, calculada na etapa S36, e o mecanismo de sincronismo de válvula variável B é controlado de modo que o sincronismo de fechamento da válvula de admissão 7 se torna o sincronismo de fechamento alvo, calculado na etapa S37.

[0132] Depois disto, quando transcorre um tempo constante após a partida do motor, na rotina de controle seguinte, na etapa S34, é avaliado que transcorreu um tempo constante após a partida do motor e a rotina prossegue para a etapa S39. Na etapa S39, a carga de motor é detectada. A seguir, na etapa S40, usando o mapa mostrado pela linha tracejada na Figura 17A e Figura 17B (mapa depois de transcorrido o tempo predeterminado) a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são calculadas baseadas na temperatura da água de refrigeração de motor no momento de partida do motor detectada na etapa S33 e na carga de motor detectada na etapa S39. A seguir, na etapa S41, da mesma maneira que na etapa S37, o sincronismo de fechamento alvo da válvula de admissão é calculado, enquanto na etapa S42, da mesma maneia que na etapa S38, o mecanismo de relação de compressão variável A e o mecanismo de sincronismo de válvula variável B são controlados.

[0133] Adicionalmente, quando o motor de combustão interna termina de aquecer, na rotina de controle seguinte, na etapa S31, é avaliado que o motor de combustão interna terminou de aquecer e a rotina prossegue para a etapa S43, onde o controle de relação de expansão super elevada tal como mostrado na Figura 9 é realizado.

[0134] A seguir, uma quinta modalidade da presente invenção será explicada. A configuração do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da quinta modalidade é basicamente similar à do motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da terceira modalidade e quarta modalidade, No entanto, no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da terceira modalidade e quarta modalidade acima, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são determinadas em considerar as propriedades do combustível, enquanto no motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha da quinta modalidade, a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real são determinadas considerando as propriedades do combustível.

[0135] A Figura 19A e Figura 19B são vistas similares à Figura 17A e Figura 17B, mostrando as relações entre a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor e a relação de compressão mecânica entre a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor e a relação de compressão real. As linhas abauladas nas figuras mostram a relação no caso em que a concentração do combustível pesado no combustível é baixa (isto é, quando a concentração de combustível leve no combustível é alta), enquanto as linhas finas nas figuras mostram a relação no caso onde a concentração de combustível pesado no combustível é alta. Como mostrado pelas linhas sólidas na Figura 19A e Figura 19B, na modalidade presente, da mesma maneira que o caso mostrado na Figura 17A e Figura 17B, na região do lado de alta temperatura, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor, menor a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real no momento da partida do motor. Por outro lado, na região do lado de temperatura baixa, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor, maior a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real no momento da partida do motor. Adicionalmente, como mostrado pelas linhas tracejadas na Figura 19A e Figura 19B, depois de transcorrido um tempo constante após a partida do motor, mesmo na região do lado de baixa temperatura, quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor, menor a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real.

[0136] Em adição, na modalidade presente, em particular na região do lado de temperatura baixa, quando a concentração de combustível pesado no combustível é alta (linhas finas na figura), comparada com quando a concentração de combustível pesado no combustível é baixa (linhas abauladas na figura), a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real se tornam maiores. Mais especificamente, na modalidade presente, quanto maior a concentração de combustível pesado no combustível, maior a relação de compressão mecânica e a relação de compressão real.

[0137] Neste aspecto, o combustível pesado tem uma taxa de vaporização menor comparada com o combustível leva quando o motor de combustão interõna está frio. Por esta razão, quanto maior a concentração de combustível pesado no combustível, mais difícil a vaporização do combustível quando o motor e combustão interna está frio e como resultado piro a combustão da mistura de ar-combustível na câmara de combustão 5.

[0138] Aqui, na modalidade presente, quando o motor de combustão interna está frio, quanto maior a concentração de combustível pesado no combustível, maior a relação de compressão real. Como explicado acima, se a relação de compressão real é alta, a temperatura final de compressão sobe e como um resultado, o combustível na mistura de ar-combustível vaporiza facilmente. Portanto, de acordo com a modalidade presente, mesmo quando se usa combustível com uma alta concentração de combustível pesado, no momento da partida fria do motor, uma mistura de ar-combustível pode ser queimada relativamente bem.

[0139] Por outro lado, como mostrado na Figura 19B, quando se usa combustível com alta concentração de combustível pesado, na região do lado de temperatura alta, o combustível vaporiza de modo relativamente fácil. Portanto, na modalidade presente, na região do lado de temperatura alta, mesmo quando a concentração de combustível pesado é alta (linhas finas na figura), a relação de compressão real é determinada da mesma maneira que quando a concentração de combustível pesado é baixa (linhas abauladas na figura). Devido a isto, mesmo usando combustível pesado, na região do lado de temperatura alta onde o combustível vaporiza facilmente, é possível realizar uma queda na concentração de HC não queimado no gás de escape. Portanto de acordo com a presente modalidade, é possível facilitar a vaporização do combustível e diminuir a concentração de HC não queimado no gás de escape.

[0140] Note que, podem ocorrer mudanças na taxa de vaporização do combustível como um todo, de acordo com as propriedades do combustível, não somente quando o combustível contém combustível pesado, mas também, por exemplo, quando o combustível contém etanol ou metanol. Por exemplo, no caso em que o combustível contém etanol, quanto maior a concentração de etanol no combustível, pior a taxa de vaporização do combustível como um todo. Por esta razão, neste caso, no momento de partida fria do motor, quanto maior a concentração de etanol no combustível, maior a relação de compressão real em particular na região do lado de baixa temperatura.

[0141] Portanto, expressando estes todos juntos, de acordo com a modalidade presente, quanto menor a taxa de vaporização do combustível injetado a partir do injetor de combustível 13 no momento de partida fria do motor (por exemplo, quanto menor a concentração de combustível pesado, etanol, metanol, etc. no combustível), maior a relação de compressão real no momento de partida fria do motor, em particular a região do lado de temperatura baixa.

Claims

1. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha fornecido com um mecanismo de relação de compressão variável (A) capaz de mudar uma relação de compressão mecânica e um mecanismo de sincronismo de válvula variável (B) capaz de controlar um sincronismo de fechamento de uma válvula de admissão (7), um sensor de temperatura para detectar uma temperatura de uma água de refrigeração de motor e um controlador para controlar o mecanismo de relação de compressão variável (A) e o mecanismo de sincronismo de válvula variável (B), uma quantidade de ar de admissão fornecida em uma câmara de combustão (5) sendo principalmente controlada pela mudança de um sincronismo de fechamento da válvula de admissão (7), e a relação de compressão mecânica se tornando maior em um momento de operação de carga baixa de motor se comparada com um momento de operação de carga alta de motor, CARACTERIZADO pelo fato de que o controlador faz com que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor antes do motor de combustão interna terminar de aquecer se torne uma relação de compressão menor que a relação de compressão mecânica no momento de operação de carga baixa de motor depois que o motor de combustão interna terminar de aquecer, e em que antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, em uma região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor detectada pelo sensor de temperatura é maior do que uma temperatura de referência, o controlador faz com que a relação de compressão real se torne menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta, e na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é menor do que a temperatura de referência, o controlador faz com que a relação de compressão real se torne maior quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta.

2. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que no momento de operação de carga baixa de motor, o controlador faz com que a relação de compressão mecânica se torne uma relação de compressão mecânica máxima e, antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, o controlador faz com que a relação de compressão mecânica se torne uma relação de compressão menor que a relação de compressão mecânica máxima.

3. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que no momento de operação de carga baixa de motor, o controlador faz com que uma relação de expansão se torne 20 e, antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, o controlador determina a relação de compressão mecânica de modo que a relação de expansão se torne menor que 20.

4. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sincronismo de fechamento da válvula de admissão (7) é movido em uma direção afastada do ponto morto inferior de admissão até um sincronismo de fechamento limite capaz de controlar a quantidade de ar de admissão suprido na câmara de combustão (5) à medida que a carga de motor se torna menor, e em que antes do motor de combustão interna terminar de aquecer, mesmo no momento de operação de carga baixa de motor, o sincronismo de fechamento da válvula de admissão (7) é movido somente para o sincronismo de fechamento no lado de ponto morto inferior de admissão a partir do sincronismo de fechamento limite acima.

5. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão mecânica se torna menor quando a temperatura de um catalisador de purificação de escape fornecido na passagem de escape de motor é baixa se comparado com quando é alta.

6. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão mecânica se torna maior, quanto maior a temperatura do catalisador de purificação de escape.

7. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a relação de compressão mecânica é determinada baseada na temperatura do catalisador de purificação de escape no momento da partida do motor de modo que a relação de compressão mecânica se torne menor quando a temperatura do catalisador de purificação de escape é baixa se comparado com quando é alta, e a relação de compressão mecânica é mantida na relação de compressão mecânica determinada baseada na temperatura do catalisador de purificação de escape no momento da partida do motor até que o motor de combustão interna termine de aquecer.

8. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, a relação de compressão mecânica se torna menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta.

9. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, o controlador faz com que a relação de compressão mecânica se torne menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta.

10. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é maior que uma temperatura de referência, o controlador faz com que a relação de compressão real se torne menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta, e na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é menor que a temperatura de referência, a relação de compressão real se torna maior quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta.

11. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que depois que um tempo constante transcorre depois da partida do motor de combustão interna, mesmo na região de temperatura onde a temperatura da água de refrigeração de motor é menor que uma temperatura de referência, o controlador faz com que a relação de compressão real se torne menor quando a temperatura da água de refrigeração de motor é baixa se comparado com quando é alta.

12. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o tempo constante se torna mais longo quanto menor a temperatura da água de refrigeração de motor no momento da partida do motor.

13. Motor de combustão interna do tipo de ignição por centelha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que antes que o motor de combustão interna termine de aquecer, o controlador faz com que a relação de compressão real se torne maior quando uma taxa de vaporização de combustível suprido ao motor de combustão interna é baixa se comparado com quando é alta.