ES2245134T3 - Dispositivo y procedimiento para el control de un motor. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para el control de un motor.Info
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Abstract
Un dispositivo de control para un motor para adquirir potencia quemando una mezcla de aire y combustible en una cámara de combustión (16) que comprende: una válvula de inyección de combustible (40) para inyectar el combustible directamente en la cámara de combustión (16); un dispositivo de suministro de combustible para suministrar el combustible a la válvula de inyección de combustible (40), incluyendo el dispositivo de suministro de combustible una unidad de alimentación primaria (46) y una unidad de alimentación secundaria (47), en el que la unidad de alimentación secundaria (46) presuriza más el combustible suministrado desde la unidad de alimentación primaria (46) a una presión predeterminada y suministra ese combustible a la válvula de inyección de combustible (40); unos medios de control (92) para controlar el dispositivo de suministro de combustible y detener la unidad de alimentación secundaria (47) de manera que la válvula de inyección de combustible (40) realiza la inyección de combustible con combustible presurizado por la unidad de alimentación primaria (46) cuando ocurre una anomalía en la unidad de alimentación secundaria (47); y unos medios de restricción (92) para restringir el accionamiento de la válvula de inyección de combustible (40) o una cantidad de aire introducido en la cámara de combustión (16) de manera que sólo se forma en la cámara de combustión (16) una mezcla que no causa fallo de encendido, cuando se detiene el accionamiento de la unidad de alimentación secundaria (47).
Description
Dispositivo y procedimiento para el control de un
motor.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de control y a un procedimiento de control para un motor dotado de
válvulas de inyección de combustible para inyectar combustible
directamente en cámaras de combustión.
Recientemente, se han proyectado y puesto en
práctica motores para vehículos de un tipo que cambia el modo de
combustión según el estado de marcha del motor para mejorar el
rendimiento del combustible y proveer al mismo tiempo suficiente
potencia del motor. Tales motores tienen válvulas de inyección de
combustible para inyectar combustible directamente en cámaras de
combustión. En un alto régimen del motor y un estado de gran carga
en que se requiere gran potencia, el combustible se quema mientras
se mezcla uniformemente con aire de manera que se proporciona
suficiente potencia del motor. Tal combustión se llama combustión de
carga homogénea. Para realizar la combustión de carga homogénea, se
inyecta combustible en una cámara de combustión durante la carrera
de admisión del motor. El combustible inyectado se mezcla
uniformemente con aire en la cámara de combustión y la mezcla
homogénea de aire y combustible es encendida por una bujía de
encendido.
En un bajo régimen del motor y un estado de carga
reducida en que no se requiere gran potencia, se ejecuta la
combustión de carga estratificada para mejorar el rendimiento del
combustible. En la combustión de carga estratificada, se incrementa
la concentración de combustible alrededor de la bujía de encendido
para mejorar la inflamabilidad y se lleva a cabo la combustión
mientras la relación media aire-combustible de la
mezcla en la cámara de combustión es mayor que la relación
estequiométrica aire-combustible. Para realizar la
combustión de carga estratificada, se inyecta combustible en la
cámara de combustión durante la carrera de compresión. El
combustible inyectado choca contra una cavidad dispuesta en la parte
superior del émbolo y se acumula alrededor de la bujía de encendido.
La mezcla del combustible acumulado y el aire en la cámara de
combustión es encendida por la bujía de encendido.
Cuando se cambia el modo de combustión entre
combustión de carga homogénea y combustión de carga estratificada
según el estado de marcha del motor en la manera descrita
anteriormente, puede mejorarse el rendimiento del combustible y se
obtiene suficiente potencia del motor.
Como tal motor inyecta combustible directamente
en las cámaras de combustión, que están a alta presión, es necesario
establecer relativamente alta la presión de combustible que ha de
suministrarse a la válvula de inyección de combustible. Por ejemplo,
la publicación de patente japonesa sin examinar Nº
10-176587, describe un aparato que suministra
combustible a alta presión a válvulas de inyección de combustible.
En este aparato, una bomba de refuerzo de alta presión presuriza
combustible que ha sido suministrado desde un depósito de
combustible mediante una bomba de refuerzo de baja presión. El
combustible a presión se suministra a las válvulas de inyección de
combustible. Por consiguiente, las válvulas de inyección de
combustible pueden inyectar combustible directamente en las cámaras
de combustión a alta presión.
Cuando ocurre una anomalía en un sistema de
alimentación de combustible a alta presión, que incluye una bomba de
refuerzo de alta presión y una unidad de control para la bomba, el
aparato anteriormente descrito deja de accionar la bomba de refuerzo
de alta presión y las válvulas de inyección de combustible inyectan
combustible basándose en la presión del combustible que se descarga
desde la bomba de refuerzo de baja presión. Sin embargo, la presión
del combustible que se suministra desde la bomba de refuerzo de baja
presión es inferior a la presión del combustible que se bombea desde
la bomba de refuerzo de alta presión. Para obtener la cantidad
deseada de inyección de combustible, por lo tanto, es necesario
aumentar el tiempo de inyección de combustible según la presión
inferior de combustible.
Sin embargo, existe un límite para el periodo
durante el que puede inyectarse combustible en las cámaras de
combustión (periodo de inyección). Por lo tanto, cuanto más aumenta
el tiempo de inyección de combustible, más difícil se hace completar
la inyección de combustible dentro del periodo de inyección
limitado. Particularmente, cuando el motor está en un estado de alta
velocidad y gran carga, el periodo de inyección es más corto a
medida que aumenta el régimen del motor y es necesario aumentar el
tiempo de inyección de combustible al aumentar la carga del motor.
Esto hace más difícil finalizar la inyección de combustible dentro
del periodo de inyección.
Si no puede terminarse la inyección de
combustible dentro del periodo de inyección, la cantidad de
combustible en una cámara de combustión no alcanza el valor deseado,
de manera que la relación aire-combustible de la
mezcla se hace mayor que el valor adecuado. En este caso, no es
seguro que se encienda la mezcla en la cámara de combustión, lo que
puede causar el fallo de encendido. Cuando ocurre un fallo de
encendido, la mezcla sin quemar entra en el conducto de escape del
motor desde la cámara de combustión. Si la mezcla sin quemar se
quema por el calor del conducto de escape, puede sobrecalentarse y
dañarse un catalizador purificador de emisiones de escape provisto
en el conducto de escape.
La presente invención se ha logrado en vista de
las circunstancias anteriormente descritas y el objeto de la
presente invención es proveer un dispositivo y método para control
de motor que puede impedir la existencia de un fallo de encendido
cuando ocurre una anomalía en un dispositivo de suministro de
combustible.
Para lograr el objeto, la presente invención
proporciona un dispositivo de control para un motor. El motor
produce potencia quemando una mezcla de aire y combustible en una
cámara de combustión. El dispositivo de control incluye una válvula
de inyección de combustible para inyectar combustible directamente
en la cámara de combustión y un dispositivo de suministro de
combustible para suministrar combustible a la válvula de inyección
de combustible. El dispositivo de suministro de combustible incluye
una unidad de alimentación primaria y una unidad de alimentación
secundaria. La unidad de alimentación secundaria presuriza además el
combustible suministrado desde la unidad de alimentación primaria a
una presión predeterminada y suministra dicho combustible a la
válvula de inyección de combustible. El medio de control controla el
dispositivo de suministro de combustible. Cuando ocurre una anomalía
en la unidad de alimentación secundaria, el medio de control deja de
accionar la unidad de alimentación secundaria de manera que la
válvula de inyección de combustible realiza la inyección de
combustible con combustible presurizado por la unidad de
alimentación primaria. Cuando la unidad de alimentación secundaria
es detenida, el medio de restricción restringe el accionamiento de
la válvula de inyección de combustible o la cantidad de aire que ha
de introducirse en la cámara de combustión, de manera que sólo se
forma en la cámara de combustión una mezcla que no causa fallo de
encendido.
La presente invención también proporciona un
procedimiento de control para un motor para obtener potencia
quemando una mezcla de aire y combustible en una cámara de
combustión. El procedimiento de control incluye suministrar
combustible a una válvula de inyección de combustible desde un
dispositivo de suministro de combustible. El dispositivo de
suministro de combustible incluye una unidad de alimentación
primaria y una unidad de alimentación secundaria. La unidad de
alimentación secundaria presuriza más el combustible suministrado
desde la unidad de alimentación primaria a una presión
predeterminada y suministra dicho combustible a la válvula de
inyección de combustible. El procedimiento de control incluye además
inyectar directamente el combustible a presión en la cámara de
combustión desde la válvula de inyección de combustible; detener la
unidad de alimentación secundaria de manera que la válvula de
inyección de combustible realiza la inyección de combustible a la
presión del combustible suministrado desde la unidad de alimentación
primaria, cuando ocurre una anomalía en la unidad de alimentación
secundaria; y formar sólo una mezcla que no causa fallo de encendido
en la cámara de combustión, cuando la unidad de alimentación
secundaria está detenida.
Cuando se detiene al accionamiento de la unidad
de alimentación secundaria, en la cámara de combustión sólo se forma
una mezcla que no causa fallo de encendido, y en la cámara de
combustión no se forma una mezcla que causa fallo de encendido. Por
lo tanto, la mezcla en la cámara de combustión se enciende con
fiabilidad y no se descarga mezcla sin quemar de la cámara de
combustión.
La Fig. 1 es una vista en sección transversal que
ilustra un motor según una primera realización de la presente
invención;
La Fig. 2 es un diagrama estructural esquemático
que muestra un dispositivo de suministro de combustible con el que
está equipado el motor de la Fig. 1;
La Fig. 3 es una vista en sección transversal que
muestra, a escala ampliada, un cilindro que tiene el motor de la
Fig. 1;
La Fig. 4 es un diagrama de bloques que muestra
la estructura eléctrica de un dispositivo de control con el que está
equipado el motor de la Fig. 1;
La Fig. 5 es un diagrama de flujo que ilustra una
rutina de solicitud de corte de combustible, que es ejecutada por
una ECU;
La Fig. 6 es una gráfica que muestra un cambio en
una cantidad de inyección máxima admisible con respecto a un cambio
en el régimen del motor;
La Fig. 7 es un mapa, al que se hace referencia
en el momento de calcular el valor límite superior del grado de
apertura del acelerador según una segunda forma de realización de la
invención;
La Fig. 8 es un diagrama de flujo que ilustra una
rutina de reglaje del grado de apertura del acelerador, que es
ejecutada por la ECU; y
La Fig. 9 es un mapa, al que se hace referencia
en el momento de calcular una cantidad de inyección máxima admisible
según una realización más de la presente invención.
Primera forma de
realización
A continuación se dará una descripción de una
primera realización en la que la presente invención está adaptada a
un motor de gasolina de cuatro cilindros en línea para vehículos en
relación con las Figs. 1 a 6.
Como se muestra en la Fig. 1, un motor 11 tiene
un bloque de cilindros 11a dotado de cuatro cilindros (sólo se
muestra uno). Los émbolos 12, que están provistos en asociación con
los cilindros respectivos, se mueven alternativamente en el bloque
de cilindros 11a. Cada émbolo 12 está acoplado a un cigüeñal o a un
árbol motor 14 por medio de una biela 13. El movimiento alternativo
del émbolo 12 es convertido en movimiento rotativo del cigüeñal 14
por la biela 13. En la superficie superior del émbolo 12 está
practicada una cavidad 12a, adaptada para llevar a cabo la
combustión de carga estratificada.
Un rotor de señal 14a está unido a un extremo del
cigüeñal 14. Sobre la superficie exterior del rotor de señal 14a
está provista una pluralidad de salientes 14b en posiciones
angulares iguales alrededor del eje del cigüeñal 14. Un sensor de
posición del cigüeñal 14c está dispuesto enfrentado a la superficie
exterior del rotor de señal 14a. A medida que el cigüeñal 14 gira,
los salientes individuales 14b del rotor de señal 14a pasan, uno
por uno, por el sensor de posición del cigüeñal 14c. El sensor de
posición del cigüeñal 14c produce una señal de detección como un
impulso al paso de los salientes 14b.
En la parte superior del bloque de cilindros 11a
está unida una culata 15. Entre la culata 15 y cada émbolo 12 está
formada una cámara de combustión 16. Como se muestra en las Figs. 1
y 3, un par de lumbreras de admisión 17a y 17b y un par de lumbreras
de escape 18a y 18b, practicadas en la culata 15, están conectadas a
cada cámara de combustión 16. Como se muestra en la Fig. 3, la
lumbrera de admisión 17a es una lumbrera curvada helicoidal y la
lumbrera de admisión 17b es una lumbrera recta, que es casi recta. A
medida que se introduce aire en una cámara de combustión 16 desde la
lumbrera de admisión helicoidal 17a, se genera un torbellino, que
gira en la dirección indicada por una flecha S, en esa cámara de
combustión 16. En asociación con el par de lumbreras de admisión 17a
y 17b está provisto un par de válvulas de admisión 19. Asimismo, en
asociación con el par de lumbreras de escape 18a y 18b está provisto
un par de válvulas de escape 20.
Como se muestra en la Fig. 1, un árbol de levas
de admisión 21 para accionar las válvulas de admisión 19 está
apoyado de manera giratoria en la culata 15. También, un árbol de
levas de escape 22 para accionar las válvulas de escape 20 está
apoyado de manera giratoria en la culata 15. Los árboles de levas de
admisión y escape 21 y 22 están acoplados al cigüeñal 14 por medio
de un mecanismo de accionamiento y transmisión, que incluye una
correa de distribución y engranajes (ninguno mostrado). A medida que
el árbol de levas de admisión 21 es girado por el cigüeñal 14, las
válvulas de admisión 19 son accionadas para conectar y desconectar
selectivamente las lumbreras de admisión 17a y 17b a y de la cámara
de combustión 16. A medida que el árbol de levas de escape 22 es
girado por el cigüeñal 14, las válvulas de escape 20 son accionadas
para conectar y desconectar selectivamente las lumbreras de escape
18a y 18b a y de la cámara de combustión 16.
En la culata 15 está provisto un sensor de
posición de levas 21b enfrentado a la superficie exterior de un
extremo del árbol de levas de admisión 21. Sobre la superficie
exterior de un extremo del árbol de levas de admisión 21 está
provisto un saliente o una pluralidad de salientes (dos en la Fig.
1) 21a. A medida que el árbol de levas de admisión 21 gira, los
salientes 21a pasan por la posición que está frente al sensor de
posición de levas 21b. El sensor de posición de levas 21b produce
una señal de detección como un impulso, al paso de los salientes
21a.
Un colector de admisión 30 está conectado a las
lumbreras de admisión 17a y 17b. Un colector de escape 31 está
conectado a las lumbreras de escape 18a y 18b. El colector de
admisión 30 y las lumbreras de admisión 17a y 17b constituyen un
conducto de admisión 32, y el colector de escape 31 y las lumbreras
de escape 18a y 18b constituyen un conducto de escape 33. En el
conducto de escape 33 están provistos dos catalizadores 33a para
purificar el gas de escape. En el conducto de admisión 32 está
provista una válvula de mariposa 23. La válvula de mariposa 23 es
accionada por un motor del acelerador 24 para regular la magnitud de
apertura del conducto de admisión 32. El grado de apertura de la
válvula de mariposa 23 es detectado por un sensor de posición 44 de
la mariposa.
El motor del acelerador 24 se controla en base de
la magnitud de la depresión de un pedal del acelerador 25 provisto
en el compartimiento de un coche. Cuando el conductor del coche pisa
sobre el pedal del acelerador 25, la magnitud de la depresión del
pedal del acelerador 25 es detectada por un sensor de posición 26
del acelerador y el motor del acelerador 24 se controla basándose en
el resultado de esa detección. El motor del acelerador 24 ajusta el
grado de apertura de la válvula de mariposa 23. Según el grado de
apertura de la válvula de mariposa 23, se regula la cantidad de aire
que se suministra a la cámara de combustión 16 desde el conducto de
admisión 32.
Aguas abajo de la válvula de mariposa 23 está
dispuesto un sensor de vacío 36 que detecta la presión interna del
conducto de admisión 32. El sensor de vacío 36 produce una señal de
detección que corresponde a la presión interna del conducto de
admisión 32. Aguas abajo del sensor de vacío 36 están dispuestas
unas válvulas de control de torbellino (SCV) 34 en asociación con
las lumbreras rectas de admisión 17b respectivas. Cada SCV 34 está
accionada por un motor de torbellino 35 para ajustar el grado de
apertura de la lumbrera recta de admisión 17b asociada. A medida que
el grado de apertura de la SCV 34 se hace más pequeño, es decir, a
medida que se reduce la cantidad de aire que pasa a través de la
lumbrera recta de admisión 17b, aumenta la cantidad de aire que pasa
a través de la lumbrera helicoidal de admisión 17a mostrada en la
Fig. 3, y el torbellino producido en la cámara de combustión 16 se
hace más fuerte.
Como se muestra en la Fig. 1, las válvulas de
inyección de combustible 40, que inyectan combustible directamente
en las cámaras de combustión 16, están provistas en la culata 15 en
asociación con las cámaras de combustión 16 respectivas. Las bujías
de encendido 41, que encienden la mezcla de combustible y aire en
las cámaras de combustión 16, están dispuestas en asociación con las
cámaras de combustión 16 respectivas. La regulación de encendido en
el que la bujía de encendido 41 realiza la ignición se ajusta
mediante un encendedor 41a, que está colocado encima de la bujía de
encendido 41. El combustible que se inyecta en la cámara de
combustión 16 desde la válvula de inyección de combustible 40 se
mezcla con el aire que entra en la cámara de combustión 16 desde el
conducto de admisión 32, produciendo así la mezcla de aire y
combustible en la cámara de combustión 16. La mezcla en la cámara de
combustión 16 es encendida por la bujía de encendido 41 y quemada, y
el gas de escape que se produce por la combustión se envía al
conducto de escape 33.
En el motor 11, la presión del combustible que se
suministra a la válvula de inyección de combustible 40 debe
establecerse relativamente alta para inyectar combustible
directamente en la cámara de combustión 16, que está a alta presión.
A tal fin, está conectado al motor un dispositivo de suministro de
combustible para suministrar combustible a alta presión a la válvula
de inyección de combustible 40. Se tratará de los detalles del
dispositivo de suministro de combustible haciendo referencia a la
Fig. 2.
Como se muestra en la Fig. 2, el dispositivo de
suministro de combustible tiene una bomba de alimentación 46, que es
una unidad de alimentación primaria, y una bomba de refuerzo 47, que
es una unidad de alimentación secundaria. La bomba de alimentación
46 bombea combustible desde un depósito de combustible 45 a una
presión predeterminada. La bomba de refuerzo 47 presuriza más el
combustible bombeado desde la bomba de alimentación 46 y suministra
ese combustible a las válvulas de inyección de combustible 40. La
presión del combustible bombeado desde la bomba de alimentación es,
por ejemplo, 0,3 MPa.
La bomba de refuerzo 47 tiene un émbolo 48, que
se mueve con movimiento de vaivén mediante el árbol de levas de
escape 22, y una cámara de presión 49, cuyo volumen cambia por el
vaivén del émbolo 48. La cámara de presión 49 está conectada a la
bomba de alimentación 46 por medio de un conducto de combustible a
baja presión 50. La cámara de presión 49 también está conectada al
depósito de combustible 45 por medio de un conducto de retorno 51.
La cámara de presión 49 está conectada además a un tubo de descarga
53 por medio de un conducto de combustible a alta presión 52. Las
válvulas de inyección de combustible 40 están conectadas al tubo de
descarga 53. El tubo de descarga 53 está provisto de un sensor de
presión de combustible 55, que detecta la presión del combustible
que se suministra a las válvulas de inyección de combustible 40.
La bomba de refuerzo 47 tiene una válvula de
solenoide 54, que conecta y desconecta selectivamente el conducto de
combustible a baja presión 50 y el conducto de retorno 51 a y de la
cámara de presión 49. La válvula de solenoide 54 tiene un solenoide
electromagnético 54a. A medida que se controla el voltaje aplicado
al solenoide electromagnético 54a, la válvula de solenoide 54 se
abre o se cierra. Cuando el émbolo 48 se mueve para aumentar el
volumen de la cámara de presión 49, la activación del solenoide
electromagnético 54a se detiene para abrir la válvula de solenoide
54. Cuando el émbolo 48 se mueve para disminuir el volumen de la
cámara de presión 49, el solenoide electromagnético 54a es activado
para cerrar la válvula de solenoide 54.
A medida que la válvula de solenoide 54 se abre y
se cierra selectivamente de esta manera, la bomba de refuerzo 47
presuriza el combustible suministrado desde la bomba de alimentación
46 a, por ejemplo, 12 Mpa. La bomba de refuerzo 47 suministra el
combustible a presión a las válvulas de inyección de combustible 40
por medio del conducto de combustible a alta presión 52 y el tubo de
descarga 53. Cuando se cambia la regulación de cierre de la válvula
de solenoide 54, cambia la cantidad de combustible que se
suministra, a presión, al conducto de combustible a alta presión 52
desde la bomba de refuerzo 47. La presión de combustible en el
conducto de combustible a alta presión 52 y el tubo de descarga 53,
es decir, la presión del combustible que se suministra a las
válvulas de inyección de combustible 40, cambia en consecuencia.
Específicamente, cuando el émbolo 48 se mueve
para disminuir el volumen de la cámara de presión 49, la cantidad de
combustible que se suministra, a presión, al conducto de combustible
a alta presión 52 desde la bomba de refuerzo 47 disminuye a medida
que la regulación de cierre de la válvula de solenoide 54 se
retrasa, disminuyendo así la presión del combustible suministrado a
las válvulas de inyección de combustible 40. Esto sucede porque
cuanto más se retrasa la regulación de cierre de la válvula de
solenoide 54, mayor se hace la cantidad del combustible que es
devuelto al depósito de combustible 45 desde la bomba de refuerzo 47
por el conducto de retorno 51.
Ahora se describirá la estructura eléctrica del
dispositivo de control para el motor 11, haciendo referencia a la
Fig. 4. Como se muestra en la Fig. 4, el dispositivo de control
tiene una unidad de control electrónico (denominada en lo sucesivo
"ECU") 92 que controla el estado de marcha del motor 11, que
incluye procedimientos de control como control de la cantidad de
inyección de combustible, control de la regulación de inyección de
combustible, control del grado de apertura del acelerador y control
de la presión de combustible. La ECU 92 está construida como un
circuito aritmético lógico que incluye una ROM 93, una CPU 94, una
RAM 95 y una RAM de reserva 96.
La ROM 93 es una memoria que mantiene diversos
programas y mapas de control o similares, a los que se hace
referencia en el momento de ejecutar los diversos programas de
control. La CPU 94 realiza operaciones aritméticas basándose en los
diversos programas y mapas de control almacenados en la ROM 93. La
RAM 95 es una memoria que almacena temporalmente los resultados de
operaciones en la CPU 94 y entrada de datos procedentes de sensores
individuales. La RAM de reserva 96 es una memoria no volátil que
almacena datos que han de guardarse cuando el motor 11 se para. La
ROM 93, la CPU 94, la RAM 95 y la RAM de reserva 96 están conectadas
entre sí y están conectadas a un circuito de interfaz de entrada 98
y a un circuito de interfaz de salida 99, por un bus 97.
Al circuito de interfaz de entrada 98 están
conectados el sensor de posición 14c del cigüeñal, el sensor de
posición 21b de levas, el sensor de posición 26 del acelerador, el
sensor de vacío 36, el sensor de posición 44 de la mariposa y el
sensor de presión 55 de combustible. Al circuito de interfaz de
salida 99 están conectados el motor del acelerador 24, el motor de
torbellino 35, las válvulas de inyección de combustible 40, los
encendedores 41a y la válvula de solenoide 54.
La ECU 92 obtiene información de la presión
interna del conducto de admisión 32 (presión de admisión PM)
basándose en la señal de detección procedente del sensor de vacío
36. La ECU 92 obtiene información de una magnitud de depresión de
aceleración ACCP basándose en la señal de detección procedente del
sensor de posición del acelerador 26. Además, la ECU 92 obtiene
información sobre el régimen del motor NE basándose en la señal de
detección procedente del sensor de posición del cigüeñal 14c. La ECU
92 calcula una cantidad de inyección de combustible Q haciendo
referencia a un mapa conocido basándose en la presión de admisión PM
y en el régimen del motor NE o en la magnitud de la depresión de
aceleración ACCP y en el régimen del motor NE. La cantidad calculada
de inyección de combustible Q aumenta a medida que aumenta el
régimen del motor NE y aumenta a medida que aumenta la presión de
admisión PM o la magnitud de la depresión de aceleración ACCP. La
cantidad de inyección de combustible Q refleja la carga aplicada al
motor 11.
La ECU 92 establece el modo de combustión del
motor 11 en combustión de carga homogénea cuando el motor 11 está en
el estado de alta velocidad y gran carga. Cuando el motor 11 está en
el estado de baja velocidad y baja carga, la ECU 92 establece el
modo de combustión del motor 11 en combustión de carga
estratificada. En el estado de alto régimen del motor y gran carga,
en el que se requiere gran potencia del motor 11, se realiza la
combustión de carga homogénea. Esto reduce la relación
aire-combustible de la mezcla, aumentando así la
potencia del motor. En el estado de bajo régimen del motor y baja
carga, donde no se requiere gran potencia del motor 11, se realiza
la combustión de carga estratificada. Esto aumenta la relación
aire-combustible de la mezcla, mejorando así el
rendimiento del combustible.
Cuando se debe llevar a cabo la combustión de
carga homogénea, la ECU 92 calcula la cantidad de inyección de
combustible Q basándose en la presión de admisión PM y en el régimen
del motor NE. La ECU 92 inyecta una cantidad de combustible que
corresponde a la cantidad calculada de inyección de combustible Q
desde la válvula de inyección de combustible 40 durante la carrera
de admisión del motor 11. En este momento, la relación
aire-combustible de la mezcla en la cámara de
combustión 16 es la relación estequiométrica
aire-combustible o menor. La ECU 92 controla el
motor del acelerador 24, el encendedor 41a y el motor de torbellino
35 de manera que el grado de apertura del acelerador, la regulación
de encendido y el grado de apertura de la SCV 34 son adecuados para
combustión de carga homogénea.
Cuando se debe realizar la combustión de carga
estratificada, la ECU 92 calcula la cantidad de inyección de
combustible Q basándose en la cantidad de depresión de aceleración
ACCP y el régimen del motor NE. La ECU 92 inyecta una cantidad de
combustible que corresponde a la cantidad calculada de inyección de
combustible Q desde la válvula de inyección de combustible 40
durante la carrera de compresión del motor 11. En este momento, la
relación aire-combustible de la mezcla en la cámara
de combustión 16 se vuelve mayor que la relación
aire-combustible del modo de combustión de carga
homogénea. La ECU 92 controla el motor del acelerador 24, el
encendedor 41a y el motor de torbellino 35 de manera que el grado de
apertura del acelerador, la regulación de encendido y el grado de
apertura de la SCV 34 son adecuados para combustión de carga
estratificada.
Cuando se realiza la combustión de carga
estratificada, el combustible inyectado desde la válvula de
inyección de combustible 40 entra en la concavidad 12a (véase Fig.
1) practicada en la parte superior del émbolo 12. Se produce un
torbellino en la cámara de combustión 16 basado en el ajuste del
grado de apertura de la SCV 34, y el torbellino y el movimiento del
émbolo 12 hacen que el combustible inyectado se acumule alrededor de
la bujía de encendido 41. Así, aunque la relación media
aire-combustible de la mezcla en la cámara de
combustión 16 es mayor que la del modo de combustión de carga
homogénea, la relación aire-combustible de la mezcla
alrededor de la bujía de encendido 41 es adecuada para el encendido.
Por consiguiente, la mezcla se enciende bien.
Seguirá a continuación una descripción de un
procedimiento de control de presión de combustible que es ejecutado
por la ECU 92 y un procedimiento de control de corte de combustible
que es ejecutado cuando ocurre una anomalía en la unidad de
alimentación secundaria. Una anomalía en la unidad de alimentación
secundaria incluye no sólo una anomalía en la propia bomba de
refuerzo 47, sino también una anomalía en los dispositivos
periféricos que están asociados con el control de la bomba de
refuerzo 47, tal como la unidad de control para la bomba de refuerzo
47.
La ECU 92 obtiene la presión real de combustible
(presión de combustible) que ha de suministrarse a la válvula de
inyección de combustible 40 basándose en la señal de detección
procedente del sensor de presión de combustible 55, y controla la
válvula de solenoide 54 para que la presión real de combustible
trate de lograr un valor objetivo predeterminado (por ejemplo, 12
Mpa). Sin embargo, en la unidad de alimentación secundaria puede
ocurrir una anomalía eléctrica, como la desconexión o cortocircuito
en el solenoide electromagnético 54a o el sensor de presión de
combustible 55, o una anomalía mecánica, como la contaminación de la
bomba de refuerzo 47 por materias extrañas. Cuando ocurren esas
anomalías, ni siquiera el control anteriormente mencionado sobre la
válvula de solenoide 54 puede establecer la presión real de
combustible al valor objetivo, deteriorando así el estado de marcha
del motor 11.
Por lo tanto, cuando ocurre una anomalía en la
unidad de alimentación secundaria, la ECU 92 establece el factor de
trabajo del voltaje aplicado al solenoide electromagnético 54a de la
válvula de solenoide 54 al 0%, manteniendo así abierta la válvula de
solenoide 54. En este estado, no tiene lugar la presurización de
combustible por la bomba de refuerzo 47, y la inyección de
combustible desde las válvulas de inyección de combustible 40 se
realiza a la presión (0,3 Mpa) provista por la bomba de alimentación
46. En este momento, la ECU 92 establece el modo de combustión del
motor 11 en combustión de carga homogénea. En la combustión de carga
estratificada, se inyecta combustible durante la carrera de
compresión del motor 11 cuando la presión en las cámaras de
combustión 16 se hace la más alta. Sin embargo, es difícil ejecutar
la inyección de combustible durante la carrera de compresión ya que
la presión de combustible, que está determinada por la bomba de
alimentación 46, es baja. Por lo tanto, la combustión de carga
homogénea se lleva a cabo realizando una inyección de combustible
durante la carrera de admisión, cuando la presión en las cámaras de
combustión 16 es baja.
Cuando ocurre una anomalía en la unidad de
alimentación secundaria, se ejecuta la combustión de carga homogénea
como se mencionó anteriormente, que hace que el motor 11 vaya a un
estado operacional que es diferente del que realmente adopta cuando
la unidad de alimentación secundaria es normal, es decir, el motor
11 entra en un estado operacional de retroceso. Durante el estado
operacional de retroceso del motor 11, la presión de combustible se
fija a un valor de 0,3 Mpa, que es inferior al normal. Por lo tanto,
para obtener la cantidad de inyección de combustible requerida Q, el
tiempo de inyección de combustible, \top, debe ser mayor que el
usado cuando la unidad de alimentación secundaria es normal. La
siguiente ecuación (1) muestra la relación entre la cantidad de
inyección de combustible Q y el tiempo de inyección de combustible
\top:
(1)\top = Q
\times KPR \times
A
\top: tiempo de inyección de combustible
Q: cantidad de inyección de combustible
KPR: coeficiente de corrección de presión de
combustible
A: constante determinada por la válvula de
inyección de combustible
El coeficiente de corrección de presión de
combustible KPR es un valor que cambia según la presión de
combustible y aumenta a medida que disminuye la presión de
combustible. Cuando la presión de combustible es baja, como en el
estado operacional de retroceso del motor 11, el tiempo de inyección
de combustible \top aumenta. Cuanto más grande se hace la cantidad
de inyección de combustible Q, más prolongado se hace el tiempo de
inyección de combustible \top.
Cuando el motor 11 cambia al estado operacional
de retroceso, a medida que el tiempo de inyección de combustible
\top se hace excesivamente largo según un aumento en la cantidad
de inyección de combustible requerida Q, no puede terminarse la
inyección de combustible sin un periodo de inyección. El periodo de
inyección es, por ejemplo, el periodo durante el que el émbolo 12 se
mueve desde el punto muerto superior de la carrera de admisión hasta
la mitad de la carrera de compresión, es decir, el periodo en que el
cigüeñal 14 gira 270º desde el estado donde el émbolo 12 está en el
punto muerto superior de la carrera de admisión. Es decir, el
periodo de inyección es equivalente a un intervalo de ángulo de
cigüeñal de, por ejemplo, 270º CA. Lo que viene a continuación
describe el tiempo máximo de inyección de combustible, \topmax, en
el momento que se lleva a cabo la inyección de combustible a la
presión de combustible producida por la bomba de alimentación 46, en
relación con la siguiente ecuación (2). El tiempo máximo de
inyección de combustible \topmax es equivalente al periodo de
inyección y el valor máximo admisible para el tiempo de inyección de
combustible \top.
(2)\topmax =
(60000/NE) \times
(\theta/360º)
\topmax: tiempo máximo de inyección de
combustible [ms]
NE: régimen del motor [rpm]
\theta: ángulo de cigüeñal equivalente al
periodo de inyección (por ejemplo, 270º CA)
En la ecuación (2), 60000/NE representa el tiempo
(ms) que se necesita para que el cigüeñal 14 realice un giro.
\theta es un valor fijo. Por lo tanto, la ecuación (2) muestra que
el tiempo máximo de inyección de combustible \topmax está
determinado por el régimen del motor NE. Sustituir el tiempo máximo
de inyección de combustible \topmax en la ecuación (2) por el
tiempo de inyección de combustible \top en la ecuación (1) produce
la siguiente ecuación (3). En la ecuación (3), la cantidad de
inyección de combustible Q en la ecuación (1) se expresa como una
cantidad máxima admisible de inyección de combustible Q_{max} que
corresponde al tiempo máximo de inyección de combustible \topmax.
Es decir, la cantidad máxima admisible de inyección de combustible
Q_{max} es la cantidad máxima de inyección de combustible Q que
puede inyectarse a la presión de alimentación de combustible
producida por la bomba de alimentación 46 en el tiempo máximo de
alimentación de combustible \topmax.
(3)Q_{max} =
(60000/NE) \times (\theta/360º)/(KPR \times A) =
C/NE
En el estado operacional de retroceso del motor
11, la presión de combustible se fija aproximadamente a 0,3 Mpa,
para que el coeficiente de corrección de presión de combustible KPR,
que cambia según la presión de combustible, pueda considerarse
constante. Tanto A como \theta son valores fijos. Por lo tanto,
todos los valores aparte del régimen del motor NE a la derecha de la
ecuación (3) pueden reemplazarse con C, que es un valor fijo. Es
decir, la ecuación (3) muestra que la cantidad máxima admisible de
inyección de combustible Q_{max} viene determinada por el régimen
del motor NE.
La gráfica en la Fig. 6 muestra la variación de
la cantidad máxima admisible de inyección Q_{max} respecto a
cambios en el régimen del motor NE. Como resulta evidente a partir
de la Fig. 6, cuanto más alto es el régimen del motor NE, menor es
la cantidad máxima admisible de inyección de combustible Q_{max}.
Esto es porque el tiempo máximo de inyección de combustible
\topmax se hace menor a medida que aumenta el régimen del motor
NE.
Cuando la cantidad de inyección de combustible Q,
que se calcula en base de la presión de admisión PM y del régimen
del motor NE, es menor que la cantidad máxima admisible de inyección
de combustible Q_{max}, que está indicada por la línea continua en
la Fig. 6, en el estado operacional de retroceso del motor 11, la
relación aire-combustible de la mezcla en las
cámaras de combustión 16 puede establecerse a la relación
estequiométrica aire-combustible.
Cuando la cantidad de inyección de combustible Q,
que se calcula en base de la presión de admisión PM y del régimen
del motor NE, es mayor que la cantidad máxima admisible de inyección
de combustible Q_{max}, que está indicada por la línea continua en
la Fig. 6, en el estado operacional de retroceso del motor 11, por
otra parte el tiempo de inyección de combustible \top supera el
tiempo máximo de inyección de combustible \topmax y no puede
terminarse la inyección de combustible dentro del intervalo del
ángulo del cigüeñal \theta que es equivalente al periodo de
inyección. En este caso, la cantidad de combustible suministrado a
las cámaras de combustión 16 no alcanza el valor requerido y la
relación aire-combustible de la mezcla en las
cámaras de combustión 16 se vuelve mayor que el valor apropiado. Por
lo tanto, no es seguro que la mezcla se encienda y puede ocurrir un
fallo de encendido. Cuando ocurre un fallo de encendido, la mezcla
sin quemar entra en el conducto de escape 33 desde la cámara de
combustión 16. Si la mezcla sin quemar se quema por el calor del
conducto de escape 33, los catalizadores 33a que están dispuestos en
el conducto de escape se sobrecalientan y se dañan.
Por lo tanto, en la presente realización, cuando
la cantidad de inyección de combustible Q es mayor que la cantidad
máxima admisible de inyección de combustible Q_{max} en el estado
operacional de retroceso del motor 11, se inhibe la inyección de
combustible desde las válvulas de inyección de combustible 40 o se
ejecuta el corte de combustible. Por lo tanto, se impide la
existencia de un fallo de encendido, que evita que la mezcla sin
quemar entre en el conducto de escape 33 desde la cámara de
combustión 16 y evita también el sobrecalentamiento de los
catalizadores 33a que produciría la combustión de esa mezcla.
La Fig. 5 es un diagrama de flujo que ilustra una
rutina de solicitud de corte de combustible, la cual es ejecutada
por una ECU 92. Esta rutina es ejecutada como una interrupción, por
ejemplo, a intervalos predeterminados.
En primer lugar, en la etapa S101, la ECU 92
determina si un indicador de ejecución de autoprotección F_{fs}
establecido en la RAM 95 es o no "1". El indicador de ejecución
de autoprotección F_{fs} es para determinar una anomalía en la
unidad de alimentación secundaria, concretamente, una anomalía en la
bomba de refuerzo 47 o una anomalía en los dispositivos periféricos
que están asociados con el control de la bomba de refuerzo 47.
La ECU 92 detecta una anomalía eléctrica, como
una desconexión o un cortocircuito, en una rutina separada no
ilustrada, basándose en el valor de corriente de entrada/salida y en
el valor de voltaje con respecto al solenoide electromagnético 54a y
al sensor de presión de combustible 55. La ECU 92 detecta o una
anomalía mecánica, tal como una contaminación de la bomba de
refuerzo 47 por materias extrañas, a partir de la presión de
combustible obtenida en base de la señal de detección procedente del
sensor de presión de combustible 55, bajo la condición de que el
sensor de presión de combustible 55 es normal, y del factor de
trabajo del voltaje aplicado al solenoide electromagnético 54a.
Al detectar la existencia de una anomalía como la
mencionada anteriormente, la ECU 92 establece el indicador de
ejecución de autoprotección F_{fs} a "1". Cuando la ECU 92 no
detecta la existencia de ninguna anomalía como la mencionada
anteriormente, la ECU 92 pone a "0" el indicador de ejecución
de autoprotección F_{fs}.
Cuando F_{fs} = 0 en la etapa S101, la ECU 92
determina que no existe anomalía en la unidad de alimentación
secundaria y pasa a la etapa S107. En la etapa S107, la ECU 92 pone
a "0" un indicador de solicitud de corte de combustible
F_{fc} establecido en la RAM 95 y termina temporalmente la rutina.
El indicador de solicitud de corte de combustible F_{fc} es para
determinar si se ejecuta o no el corte de combustible. Cuando el
indicador de solicitud de corte de combustible F_{fc} es "0",
la ECU 92 no lleva a cabo el corte de combustible. Cuando el
indicador de solicitud de corte de combustible F_{fc} es "1",
la ECU 92 ejecuta el corte de combustible controlando las válvulas
de inyección de combustible 40 según una rutina separada, no
ilustrada.
Por otra parte, cuando en la etapa S101 F_{fs}
= 1, la ECU 92 determina que existe una anomalía en la unidad de
alimentación secundaria y pasa a la etapa S102. En la etapa S102, la
ECU 92 fija el factor de trabajo del voltaje aplicado al solenoide
electromagnético 54a de la válvula de solenoide 54 al 0%. Por lo
tanto, la válvula de solenoide 54 se mantiene abierta y se detiene
la presurización de combustible basada en el accionamiento de la
bomba de refuerzo 47. En este estado, la inyección de combustible
desde las válvulas de inyección de combustible 40 se realiza a la
presión de alimentación de combustible (0,3 Mpa) de la bomba de
alimentación 46.
En la etapa subsiguiente S103, la ECU 92
establece el modo de combustión del motor 11 a combustión de carga
homogénea y hace que el motor 11 realice la operación de retroceso.
Después, en la etapa S104, la ECU 92 calcula la cantidad máxima
admisible de inyección de combustible Q_{max} según la ecuación
(3) basándose en el régimen del motor NE.
En la etapa S105, la ECU 92 determina si la
cantidad de inyección de combustible Q obtenida en la rutina
separada no ilustrada es o no mayor que la cantidad máxima admisible
de inyección de combustible Q_{max}, es decir, si la inyección de
combustible basada en la cantidad calculada de inyección de
combustible Q puede o no finalizarse dentro del intervalo del ángulo
de cigüeñal que es equivalente al periodo de inyección durante la
operación de retroceso del motor 11. Cuando no se satisface que Q
> Q_{max}, la ECU 92 determina que el corte de combustible es
innecesario y va a la etapa S107. Cuando se satisface que Q >
Q_{max}, la ECU 92 determina que se necesita el corte de
combustible y va a la etapa S106. En la etapa S106, la ECU 92
establece el indicador de solicitud de corte de combustible F_{fc}
a "1" y termina temporalmente la rutina.
Cuando el indicador de solicitud de corte de
combustible F_{fc} es "1", la ECU 92 ejecuta el corte de
combustible según la rutina separada no ilustrada. Cuando la
cantidad adquirida de inyección de combustible Q es mayor que la
cantidad máxima admisible de inyección de combustible Q_{max} y la
inyección de combustible basada en la cantidad calculada de
inyección de combustible Q no puede terminarse dentro del periodo
inyectable mientras el motor 11 está en la operación de retroceso,
no se realiza inyección de combustible. Como se mencionó antes, esto
impide que ocurra un fallo de encendido y evita la descarga de
mezcla sin quemar y el sobrecalentamiento resultante de los
catalizadores 33a.
Cuando el régimen del motor NE cae como resultado
de la ejecución del corte de combustible, aumenta la cantidad máxima
admisible de inyección de combustible Q_{max}, basada en la
velocidad reducida del motor NE. Cuando la cantidad calculada de
inyección de combustible Q se hace igual o menor que la cantidad
máxima admisible de inyección de combustible Q_{max}, la ECU 92
llega a una decisión negativa en la etapa S105 y va a la etapa S107.
Por lo tanto, el indicador de solicitud de corte de combustible
F_{fc} se establece a "0" y se detiene el corte de
combustible.
Segunda
realización
Ahora se describirá la segunda realización de la
presente invención haciendo referencia a las Figs. 7 y 8,
centrándose en las diferencias de la realización en las Figs. 1 a 6.
En esta realización, en vez de ejecutar un corte de combustible, se
restringe la cantidad de aire que ha de introducirse en las cámaras
de combustión 16 (cantidad de aire de admisión) en el modo
operacional de retroceso del motor 11, de manera que la cantidad
calculada de inyección de combustible Q no se hace mayor que la
cantidad máxima admisible de inyección de combustible Q_{max}. La
cantidad de aire de admisión se ajusta controlando el grado de
apertura de la válvula de mariposa 23 (grado de apertura del
acelerador).
En primer lugar, se tratará de un esquema del
control del grado de apertura del acelerador, que se ejecuta
mediante la ECU 92. La ECU 92 adquiere un grado básico de apertura
del acelerador TRTB en base del estado de marcha del motor 11 que
incluye la cantidad de depresión de aceleración ACCP y del régimen
del motor NE y establece el grado básico de apertura del acelerador
TRTB como grado objetivo de apertura del acelerador TRT. La ECU 92
adquiere el grado real de apertura del acelerador en base de la
señal de detección procedente del sensor de posición 44 del
acelerador y controla el motor 24 del acelerador de manera que el
grado real de apertura del acelerador coincide con el grado objetivo
de apertura del acelerador TRT. Bajo este control de grado de
apertura del acelerador, a medida que aumenta la cantidad de
depresión de aceleración ACCP, aumenta el grado de apertura del
acelerador y aumenta la cantidad de aire de admisión.
Cuando ocurre una anomalía en la unidad de
alimentación secundaria y el motor 11 entra en la operación de
retroceso, la ECU 92 restringe la cantidad de aire de admisión de
manera que la cantidad calculada de inyección de combustible Q no
supera la cantidad máxima admisible de inyección de combustible
Q_{max}. Concretamente, la ECU 92 establece un valor límite
superior G para el grado de apertura del acelerador basado en el
régimen del motor NE haciendo referencia al mapa mostrado en la Fig.
7. Como se muestra en la Fig. 7, el valor límite superior G
disminuye a medida que aumenta el régimen del motor NE. LA ECU 92
establece el grado objetivo de apertura del acelerador TRT dentro de
un intervalo que no supera el valor límite superior G. Esto
restringe el grado de apertura del acelerador, restringiendo así la
cantidad de aire de admisión.
Cuando se restringe el grado de apertura del
acelerador, o la cantidad de aire de admisión, la presión de
admisión PM se reduce a un valor pequeño. La combustión de carga
homogénea se ejecuta cuando el motor 11 está en la operación de
retroceso. Cuando se ejecuta la combustión de carga homogénea, la
cantidad de inyección de combustible Q se calcula en base de la
presión de admisión PM y del régimen del motor NE. La cantidad
calculada de inyección de combustible Q disminuye a medida que
disminuye la presión de admisión PM. Por lo tanto, si la presión de
admisión PM se reduce a un valor pequeño restringiendo la cantidad
de aire de admisión, se impide que la cantidad calculada de
inyección de combustible Q supere la cantidad máxima admisible de
inyección de combustible Q_{max}.
Como el valor límite superior G para el grado de
apertura del acelerador disminuye a medida que aumenta el régimen
del motor NE, como se muestra en la Fig. 7, la cantidad de aire de
admisión, es decir, la presión de admisión PM, se restringe más a
medida que aumenta el régimen del motor NE. Por lo tanto, aunque
aumente el régimen del motor NE, la cantidad calculada de inyección
de combustible Q se limita como consecuencia y no supera la cantidad
máxima admisible de inyección de combustible Q_{max}. La
terminación de inyección de combustible basada en la cantidad
calculada de inyección de combustible Q dentro del periodo de
inyección es así segura. Por consiguiente, la relación
aire-combustible no supera el valor apropiado
durante la operación de retroceso del motor 11 y la mezcla en las
cámaras de combustión 16 es seguro que se enciende.
La Fig. 8 es un diagrama de flujo que ilustra una
rutina de ajuste del grado de apertura del acelerador para
establecer el grado objetivo de apertura del acelerador TRT. La ECU
92 ejecuta esta rutina como una interrupción de, por ejemplo,
intervalos de tiempo predeterminados.
En primer lugar, en la etapa S201, la ECU 92
determina si el indicador de ejecución de autoprotección F_{fs} es
"1" o no. Cuando F_{fs} = 0, la ECU 92 determina que no
existe anomalía en la unidad de alimentación secundaria y pasa a la
etapa S207. En la etapa S207, la ECU 92 establece el grado básico de
apertura del acelerador TRTB adquirido en una rutina separada no
ilustrada como el grado objetivo de apertura del acelerador y
termina temporalmente la rutina.
Por otra parte, cuando F_{fs} = 1 en la etapa
S201, la ECU 92 considera que existe una anomalía en la unidad de
alimentación secundaria y pasa a la etapa S202. En la etapa S202, el
factor de trabajo del voltaje aplicado al solenoide electromagnético
54a se fija al 0%. Por lo tanto, se detiene la presurización de
combustible basada en el accionamiento de la bomba de refuerzo 47 y
se realiza inyección de combustible a la presión baja de
alimentación de combustible de la bomba de alimentación 46.
En la etapa subsiguiente S203, la ECU 92
establece el modo de combustión del motor 11 a combustión de carga
homogénea y hace que el motor 11 realice la operación de retroceso.
Después, en la etapa S204, la ECU 92 adquiere el valor límite
superior G para el grado de apertura del acelerador basándose en el
régimen del motor NE haciendo referencia al mapa de la Fig. 7.
En la etapa S205, la ECU 92 determina si el grado
básico de apertura del acelerador TRTB obtenido en la rutina
separada no ilustrada es o no mayor que el valor límite superior G.
Cuando no se satisface que TRTB > G, la ECU 92 pasa a la etapa
S207. Cuando se satisface que TRTB > G, la ECU 92 va a la etapa
S206. En la etapa S206, la ECU 92 establece el valor límite superior
G como el grado objetivo de apertura del acelerador TRT y termina
temporalmente la rutina.
Cuando el motor 11 está en la operación de
retroceso, el grado objetivo de apertura del acelerador TRT
establecido en la etapa S206 o la etapa S207 no supera el valor
límite superior G. Por consiguiente, se restringe la cantidad de
aire de admisión de manera que la cantidad de inyección de
combustible Q no supera la cantidad máxima admisible de inyección de
combustible Q_{max}. Esto garantiza la inyección completa de
combustible basada en la cantidad calculada de inyección de
combustible Q dentro del periodo inyectable. Por consiguiente, la
relación aire-combustible no supera el valor
apropiado y en las cámaras de combustión 16 se enciende la mezcla
con toda seguridad, impidiendo así el fallo de encendido y el
sobrecalentamiento de los catalizadores 33a originado por fallo de
encendido.
Las realizaciones anteriormente mencionadas
pueden modificarse de la siguiente manera.
Aunque la cantidad máxima admisible de inyección
de combustible Q_{max} se obtiene según la ecuación (3) en la
realización de las Figs. 1 a 6, la cantidad máxima admisible de
inyección de combustible Q_{max} puede obtenerse en su lugar
haciendo referencia a los valores que están indicados por la línea
continua en el mapa mostrado en la Fig. 9. Este mapa es un trazado
de cambios en la cantidad máxima admisible de inyección de
combustible Q_{max} con respecto a cambios en el régimen del motor
NE. La cantidad máxima admisible de inyección de combustible
Q_{max} adquirida basándose en la ecuación (3) cambia como se
indica por la línea de dos puntos y rayas en el mapa de la Fig. 9.
La cantidad máxima admisible de inyección de combustible Q_{max}
indicada por la línea continua cae por debajo de la cantidad máxima
admisible de inyección de combustible Q_{max} indicada por la
línea de dos puntos y rayas cuando el régimen del motor es muy alto
o muy bajo y supera la cantidad máxima admisible de inyección de
combustible Q_{max} indicada por la línea de dos puntos y rayas a
velocidades intermedias del motor.
Incluso cuando la relación
aire-combustible de la mezcla es mayor que la
relación estequiométrica aire-combustible, existe un
intervalo del régimen del motor NE donde no ocurre ningún fallo de
encendido. En el área de bajo régimen del motor y el área de alto
régimen del motor del motor 11, no es probable que ocurra un fallo
de encendido. Por lo tanto, la cantidad máxima admisible de
inyección de combustible Q_{max} se establece tal y como se indica
por la línea continua. Establecer la cantidad máxima admisible de
inyección de combustible Q_{max} según el mapa de la Fig. 9 evita
de forma efectiva la innecesaria realización de un corte de
combustible bajo condiciones en las que no tendrá lugar un fallo de
encendido y permite el corte de combustible bajo condiciones en las
que se producirá un fallo de encendido. Esto asegura la ejecución
más apropiada del corte de combustible. Ello impide que caiga
innecesariamente el rendimiento operacional del motor 11.
La realización de las Figs. 1 a 6 puede
combinarse con la realización de las Figs. 7 y 8 para llevar a cabo
tanto un corte de combustible como una restricción de la cantidad de
aire de admisión. En este caso, el intervalo operacional del motor
11 en que se realiza un corte de combustible puede distinguirse del
intervalo operacional del motor 11 en que se restringe la cantidad
de aire de admisión.
Claims (15)
1. Un dispositivo de control para un motor para
adquirir potencia quemando una mezcla de aire y combustible en una
cámara de combustión (16) que comprende:
una válvula de inyección de combustible (40) para
inyectar el combustible directamente en la cámara de combustión
(16);
un dispositivo de suministro de combustible para
suministrar el combustible a la válvula de inyección de combustible
(40), incluyendo el dispositivo de suministro de combustible una
unidad de alimentación primaria (46) y una unidad de alimentación
secundaria (47), en el que la unidad de alimentación secundaria (46)
presuriza más el combustible suministrado desde la unidad de
alimentación primaria (46) a una presión predeterminada y suministra
ese combustible a la válvula de inyección de combustible (40);
unos medios de control (92) para controlar el
dispositivo de suministro de combustible y detener la unidad de
alimentación secundaria (47) de manera que la válvula de inyección
de combustible (40) realiza la inyección de combustible con
combustible presurizado por la unidad de alimentación primaria (46)
cuando ocurre una anomalía en la unidad de alimentación secundaria
(47); y
unos medios de restricción (92) para restringir
el accionamiento de la válvula de inyección de combustible (40) o
una cantidad de aire introducido en la cámara de combustión (16) de
manera que sólo se forma en la cámara de combustión (16) una mezcla
que no causa fallo de encendido, cuando se detiene el accionamiento
de la unidad de alimentación secundaria (47).
2. El dispositivo de control según la
reivindicación 1, que además comprende unos medios de cálculo (92)
para calcular una cantidad (Q) de combustible que ha de inyectarse
desde la válvula de inyección de combustible (40) en base del estado
de marcha del motor y en el que, cuando la cantidad calculada de
inyección de combustible (Q) es mayor que un valor admisible
predeterminado (Q_{max}), los medios de restricción (92) inhiben
la inyección de combustible de la válvula de inyección de
combustible (40).
3. El dispositivo de control según la
reivindicación 1, que además comprende los medios de cálculo (92)
para calcular una cantidad (Q) de combustible que ha de inyectarse
desde la válvula de inyección de combustible (40) en base del estado
de marcha del motor y en el que los medios de restricción (92)
restringen la cantidad de aire que ha de introducirse en la cámara
de combustión (16) de manera que la cantidad calculada de inyección
de combustible (Q) no supera un valor admisible predeterminado
(Q_{max}).
4. El dispositivo de control según la
reivindicación 3, en el que un conducto de admisión (32) para
suministrar aire a la cámara de combustión (16) está conectado a la
cámara de combustión (16), una válvula de mariposa (23) para regular
una cantidad de apertura del conducto de admisión (32) está situada
en el conducto de admisión (32), y los medios de restricción (92)
restringen el grado de apertura de la válvula de mariposa (23) a un
valor límite superior predeterminado (G) o menor.
5. El dispositivo de control según la
reivindicación 4, en el que el valor límite superior predeterminado
(G) se determina según el estado de marcha del motor incluyendo el
régimen del motor (NE).
6. El dispositivo de control según la
reivindicación 5, en el que el valor límite superior predeterminado
(G) disminuye a medida que aumenta el régimen del motor (NE).
7. El dispositivo de control según una cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 6, en el que en un ciclo operacional del
motor, un periodo en el que puede inyectarse combustible en la
cámara de combustión (16) está predeterminado como periodo
inyectable, y el valor admisible (Q_{max}) es el valor máximo de
una cantidad de inyección de combustible que se permite que se
inyecte desde la válvula de inyección de combustible (40) según la
presión del combustible suministrado desde la unidad de alimentación
primaria (46) en el periodo inyectable.
8. El dispositivo de control según una cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 7, en el que el valor admisible
predeterminado (Q_{max}) se determina según el estado de marcha
del motor incluyendo el régimen del motor (NE).
9. El dispositivo de control según la
reivindicación 8, en el que el valor admisible predeterminado
(Q_{max}) disminuye a medida que aumenta el régimen del motor
(NE).
10. El dispositivo de control según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el motor puede
llevar a cabo un modo de combustión seleccionado de entre una
pluralidad de modos de combustión que incluye una combustión de
carga estratificada, que es la combustión de una mezcla distribuida
irregularmente en la cámara de combustión (16), y una combustión de
carga homogénea, que es una combustión de una mezcla distribuida
homogéneamente en la cámara de combustión (16), y porque la
combustión de carga homogénea se selecciona como el modo de
combustión cuando se detiene la unidad de alimentación secundaria
(47).
11. El dispositivo de control según la
reivindicación 10, en el que la combustión de carga estratificada se
realiza a medida que la válvula de inyección de combustible (40)
inyecta combustible durante una carrera de compresión del motor, y
la combustión de carga homogénea se realiza a medida que la válvula
de inyección de combustible (40) inyecta combustible durante una
carrera de admisión del motor.
12. El dispositivo de control según la
reivindicación 10 u 11, en el que cuando se realiza la combustión de
carga estratificada, los medios de cálculo (92) calculan la cantidad
de inyección de combustible (Q) en base de la presión (PM) de aire
introducido en la cámara de combustión (16) y del régimen del motor
(NE).
13. Un procedimiento de control de un motor para
obtener potencia quemando una mezcla de aire y combustible en una
cámara de combustión (16), que comprende las etapas de:
suministrar el combustible a una válvula de
inyección de combustible (40) desde un dispositivo de suministro de
combustible que incluye una unidad de alimentación primaria (46) y
una unidad de alimentación secundaria (47), en el que la unidad de
alimentación secundaria (47) presuriza adicionalmente el combustible
suministrado desde la unidad de alimentación primaria (46) a una
presión predeterminada y suministra dicho combustible a la válvula
de inyección de combustible (40);
inyectar directamente el combustible a presión en
la cámara de combustión (16) desde la válvula de inyección de
combustible (40);
detener la unidad de alimentación secundaria (47)
de manera que la válvula de inyección de combustible (40) realiza la
inyección de combustible con una presión del combustible de la
unidad de alimentación primaria (46) cuando ocurre una anomalía en
la unidad de alimentación secundaria (47); y
formar sólo una mezcla que no produce ningún
fallo de encendido en la cámara de combustión (16), cuando se
detiene el accionamiento de la unidad de alimentación secundaria
(47).
14. El procedimiento de control según la
reivindicación 13, que además comprende las etapas de:
calcular una cantidad (Q) de combustible que ha
de inyectarse desde la válvula de inyección de combustible (40) en
base del estado de marcha del motor; e
inhibir la inyección de combustible de la válvula
de inyección de combustible (40) cuando la cantidad calculada de
inyección de combustible (Q) es mayor que un valor admisible
predeterminado (Q_{max}), con la unidad de alimentación secundaria
(47) detenida.
15. El procedimiento de control según la
reivindicación 13, que además comprende las etapas de:
calcular una cantidad (Q) de combustible que ha
de inyectarse desde la válvula de inyección de combustible (40) en
base del estado de marcha del motor; y
restringir una cantidad de aire introducido en la
cámara de combustión (16) de manera que la cantidad calculada de
inyección de combustible (Q) no supere un valor admisible
predeterminado (Q_{max}), cuando la unidad de alimentación
secundaria (47) está detenida.
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