ES2278475B1 - Motor de combustion interna con regulacion de inyeccion de una mezcla de aire y combustible. - Google Patents
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Abstract
Motor de combustión interna con regulación de inyección de una mezcla de aire y combustible. Problema: Proporcionar un motor de combustión interna con regulación de inyección de una mezcla de aire y combustible con excelente rendimiento de arranque con un control simple. Medios de solución: Incorpora una válvula de inyección de combustible/aire para inyectar directamente una mezcla de combustible y aire de inyección a una cámara de combustión, una bomba de aire movida por la potencia de un cigüeñal para proporcionar aire comprimido que constituye el aire de inyección, y medios de control para establecer el tiempo de inyección de la válvula de inyección de combustible/aire. Cuando se detecta el arranque del motor de combustión interna, los medios de control establecen el tiempo de inyección TM a la carrera de admisión (S3, S12, S13), y cuando la velocidad rotacional del motor Ne alcanza una velocidad rotacional preestablecida Ne1 del motor correspondiente a un estado donde la presión del aire de inyección llega a una presión establecida donde es posible la inyección de la mezcla de combustible/aire en la carrera de compresión, conmutan el control del tiempo de inyección TM de la carrera de admisión a la carrera de compresión (S3, S12, S14).
Description
Motor de combustión interna con regulación de
inyección de una mezcla de aire y combustión.
La presente invención se refiere a un motor de
combustión interna con regulación de inyección de una mezcla de
aire y combustible equipado con una válvula de inyección de
combustible/aire para inyectar directamente una mezcla de
combustible/aire a una cámara de combustión, y se refiere en
particular a un motor de combustión interna donde el aire
proporcionado es aire comprimido suministrado a través de una bomba
de aire movida por la potencia de un cigüeñal de un motor de
combustión interna.
Convencionalmente, el motor descrito, por
ejemplo, en el documento de patente 1, se considera este tipo de
motor de combustión interna con regulación de inyección de una
mezcla de aire y combustible. Este motor de combustión interna está
equipado con una unidad de inyección de combustible para inyectar
una mezcla de combustible y aire comprimido directamente a una
cámara de combustión y un compresor movido por un cigüeñal para
proporcionar aire comprimido a un conducto de aire que comunica con
la unidad de inyección de combustible. El combustible suministrado
a la unidad de inyección de combustible se mezcla con aire
comprimido dentro de la unidad de inyección de combustible y se
inyecta a la cámara de combustión desde el conducto de aire junto
con el aire comprimido. Por lo tanto, se obtiene un motor de
combustión interna con buena combustibilidad porque se forma un
potente flujo de aire debido al aire comprimido inyectado para
promover la atomización del combustible.
Sin embargo, al tiempo de arrancar el motor de
combustión interna, y en particular, directamente después del
comienzo del arranque, la cantidad de gas descargada para el
compresor es pequeña. Por lo tanto, cuando la presión del aire
comprimido dentro del conducto de aire cae debido a que el motor de
combustión interna ha estado parado durante largo tiempo, no es
posible proporcionar aire comprimido a una presión suficiente para
transportar el combustible al interior del cilindro. A causa de
esto, el flujo de aire formado dentro de la cámara de combustión
por el aire comprimido inyectado por la unidad de inyección de
combustible es débil, resulta difícil que el combustible se
atomice, disminuye la combustibilidad, y por lo tanto, disminuye el
rendimiento de arranque.
El motor de combustión interna del documento de
patente 1 abre una válvula de la unidad de inyección de combustible
de un cilindro en una carrera de compresión al tiempo de arrancar,
y aumenta la presión del aire dentro del cilindro de aire guiando
aire comprimido dentro del cilindro al interior de la unidad de
inyección de combustible.
Documento de patente 1: Patente japonesa
publicada número 2000-514150.
Sin embargo, en la tecnología relacionada, se
purga aire comprimido al tiempo de la carrera de compresión
mediante la unidad de inyección de combustible. Por lo tanto,
disminuye la presión dentro del cilindro, y se deteriora el
rendimiento de arranque del motor de combustión interna. Además,
hay que controlar el tiempo de la apertura de válvula de la unidad
de inyección de combustible para aumentar la presión de aire dentro
del conducto de aire. Por lo tanto, el control de la unidad de
inyección de combustible resulta complejo y se incrementa el costo
en los casos en los que se requiere un sensor de presión para
detectar la presión dentro del conducto de aire. Además, como hay
una cantidad pequeña de aceite mezclado con el aire dentro del
cilindro, este aceite se adhiere o acumula como depósito en las
paredes de un paso de aire dentro de la unidad de inyección de
combustible y obstaculiza el flujo del aire comprimido.
Para resolver dicha situación, el objeto de la
invención descrita en las reivindicaciones 1 a 4 es proporcionar un
motor de combustión interna con regulación de inyección de una
mezcla de aire y combustible con excelente rendimiento de arranque
usando control sencillo. Otro objeto de la invención de las
reivindicaciones 2 y 3 es reducir costos y un objeto de la
reivindicación 4 es mejorar la eficiencia del combustible.
En la reivindicación 1 de la invención, un motor
de combustión interna con regulación de inyección de aire y
combustible, que tiene una válvula de inyección de combustible/aire
para inyectar directamente una mezcla de combustible y aire a una
cámara de combustión, una bomba de aire movida por la potencia de
un cigüeñal para descargar aire comprimido constituido por el aire
de inyección, y medios de control para establecer el tiempo de
inyección de la válvula de inyección de combustible/aire, incluye
medios detectores de estado de motor para detectar un estado de
motor del motor de combustión interna, donde los medios de control
establecen el tiempo de inyección durante la carrera de compresión
del motor de combustión interna según el estado de motor detectado
por los medios detectores de estado de motor, y cuando el arranque
del motor de combustión interna es detectado por los medios
detectores de estado de motor, el tiempo de inyección se establece
durante la carrera de admisión del motor de combustión interna y se
controla el tiempo de inyección durante el arranque.
Según esto, al tiempo de arrancar el motor de
combustión interna, cuando la velocidad rotacional del motor
disminuya aumentando la presión del aire de inyección debido al
aire comprimido proporcionado por la bomba de aire que no está a
una presión suficientemente alta para inyectar una mezcla de
combustible-aire en la carrera de compresión,
entonces la mezcla de combustible-aire se inyecta
desde la válvula de inyección de combustible/aire durante el tiempo
de la carrera de admisión, de manera que la presión dentro del
motor de combustión interna sea presión negativa. Entonces, además
de existir un estado de presión negativa dentro de la cámara de
combustión, el aire de inyección tiene una presión que es más alta
que la presión relativamente baja de aire atmosférico como resultado
de que el aire comprimido es suministrado por la bomba de aire y la
diferencia de presión entre la presión de la mezcla de aire
combustible dentro de la válvula de inyección de combustible/aire y
la presión dentro de la cámara de combustión es por lo tanto
elevada para promover, facilitar y potenciar la atomización del
combustible dentro de la cámara de combustión. Por lo tanto, se
forma un potente flujo de aire dentro de la cámara de combustión
por el aire inyectado a alta presión junto con el combustible desde
la válvula de inyección de combustible/aire durante el tiempo de
la carrera de compresión según el estado del motor para promover la
atomización del combustible. Por lo tanto, se puede lograr
excelente combustibilidad y es posible una operación de combustión
estratificada.
Como resultado, según la invención descrita en
la reivindicación 1, se obtienen los resultados siguientes. A
saber, en un motor de combustión interna donde el tiempo de
inyección a la cámara de combustión de la válvula de inyección de
combustible/aire se establece durante la carrera de compresión
según el estado de motor. Cuando se detecta el arranque del motor
de combustión interna, el tiempo de inyección se establece durante
la carrera de admisión. Por lo tanto, es posible promover la
atomización del combustible dentro de la cámara de combustión,
mejorar la combustibilidad durante el arranque, y mejorar el
rendimiento en el arranque. Además, la presión de aire durante el
tiempo de la carrera de compresión se utiliza en inyección de aire
y no hay ningún peligro sustancial de que se bloquee el recorrido
de aire dentro de la válvula de inyección de combustible/aire
debido a los depósitos. Además, estableciendo el tiempo de
inyección de la válvula de inyección de combustible/aire durante la
carrera de compresión, se obtiene una excelente combustibilidad, y
es posible una combustión estratificada.
En la invención descrita en la reivindicación 2,
el motor de combustión interna según lo descrito en la
reivindicación 1, los medios detectores de estado de motor incluyen
medios detectores de velocidad rotacional para detectar la
velocidad rotacional del motor, de manera que cuando se detecta que
se ha alcanzado una velocidad rotativa predeterminada del motor
correspondiente a alcanzar una presión básica de aire donde es
posible la inyección de una mezcla de aire en la carrera de
compresión por los medios detectores de velocidad rotacional,
durante el control de arranque, entonces los medios de control
conmutan el control del tiempo de inyección de la carrera de
admisión a la carrera de compresión.
Según esto, cuando la presión del aire de
inyección llega a una presión básica de aire, el período de
inyección se conmuta de la carrera de admisión a la carrera de
compresión en base a los resultados de detección de los medios
detectores de velocidad rotacional y se realiza atomización del
combustible usando aire de inyección a alta presión sin tener que
utilizar un sensor de presión para detectar la presión del aire de
inyección.
Como resultado, según la reivindicación 2 de la
invención, además de los resultados de la invención descrita en la
reivindicación 1, se alcanzan los resultados siguientes. Por lo
tanto, no se requiere un sensor de presión para detectar la presión
del aire de inyección, se puede reducir los costos, y se puede
llevar a cabo atomización del combustible usando aire de inyección
a alta presión para garantizar buen rendimiento de arranque.
Con la invención descrita en la reivindicación
3, el motor de combustión interna según lo descrito en la
reivindicación 1 es tal que los medios detectores de estado de
motor incluyen un dispositivo detector de frecuencia de inyección
para detectar la frecuencia de inyección de la válvula de inyección
de combustible/aire, de manera que cuando el dispositivo detector
de frecuencia de inyección detecta que la presión del aire de
inyección ha alcanzado una frecuencia de inyección preestablecida
correspondiente a alcanzar una presión básica de aire donde es
posible la inyección de una mezcla de aire en la carrera de
compresión, durante el control de arranque, los medios de control
conmutan el control del tiempo de inyección de la carrera de
admisión a la carrera de compresión.
Según esto, cuando la presión del aire de
inyección llega a una presión básica de aire, el período de
inyección se conmuta de la carrera de admisión a la carrera de
compresión en base a los resultados de detección del dispositivo
detector de frecuencia de inyección después de terminar el control
durante el arranque y se realiza atomización del combustible usando
aire de inyección a alta presión sin tener que utilizar un sensor
de presión para detectar la presión del aire de inyección. Como
resultado, según la reivindicación 3 de la invención, se obtienen
los mismos resultados que con la invención de la reivindicación
2.
En la invención descrita en la reivindicación 4,
con el motor de combustión interna según lo descrito en la
reivindicación 1, los medios detectores de estado de motor incluyen
un dispositivo detector de tiempo para detectar un tiempo de parada
del motor de combustión interna, de manera que cuando los medios
detectores de estado de motor captan que el tiempo de parada
detectado por el dispositivo detector de tiempo está dentro de un
tiempo de parada preestablecido correspondiente a un estado donde la
presión del aire de inyección es mayor que una presión básica de
aire donde la inyección de la mezcla de aire es posible en la
carrera de compresión al arrancar el motor de combustión interna,
entonces los medios de control establecen el tiempo de inyección
durante la carrera de compresión, y cuando el tiempo de parada
excede del tiempo de parada preestablecido, entonces el tiempo de
inyección se controla durante el arranque.
Según esto, dado que el tiempo de parada desde
el tiempo de parada de la operación anterior del motor de
combustión interna al tiempo para iniciar el arranque en esta
ocasión está dentro de un tiempo de parada preestablecido, hay
sustancialmente muy poca o nula caída de presión del aire de
inyección debido al escape de aire comprimido por entre los ligeros
intervalos existentes en el sistema de suministro de aire, etc, de
la bomba de aire a la válvula de inyección de combustible/aire.
Cuando la presión del aire de inyección es después mayor que la
presión básica de aire en el tiempo del arranque, entonces se puede
inyectar mezcla de combustible/aire en la carrera de compresión sin
ejercer control durante el arranque. Por lo tanto, se forma un
potente flujo de aire dentro de la cámara de combustión por aire de
inyección de una presión mayor que la presión básica de aire y se
promueve la atomización de combustible. Por lo tanto, es posible
obtener excelente combustibilidad y es posible la operación de
combustión estratificada directamente después del inicio del
arranque.
Como resultado, según la reivindicación 4 de la
invención, además de los resultados de la invención descrita en la
reivindicación 1, se obtienen los resultados siguientes. Cuando un
motor de combustión interna está en un estado de arranque y el
tiempo de parada de un motor de combustión interna está dentro de
un tiempo de parada preestablecido, es posible mejorar la
combustibilidad llevando a cabo inyección de una mezcla de
aire-combustible usando aire de inyección a alta
presión sin realizar control durante el arranque, garantizándose un
excelente rendimiento de arranque, y se hace que el tiempo de
comienzo de una operación de combustión estratificada tenga lugar
más rápidamente, de manera que se mejora drásticamente el consumo
de combustible.
La figura 1 es una vista en sección transversal
parcial de un plano ortogonal a una línea central de rotación L2 de
un cigüeñal de un motor de combustión interna con regulación de
inyección de una mezcla de aire y combustible, que constituye una
realización de la presente invención, y se observa desde I en la
figura 3 y la figura 5.
La figura 2 es una vista en sección transversal
de un plano perpendicular a una línea central de rotación de un
cigüeñal conteniendo una línea de eje de cilindro para un cárter y
cilindro del motor de combustión interna de la figura 1, y es una
vista en sección transversal según se ve desde II-II
en la figura 5 con respecto a una culata de cilindro.
La figura 3 es una vista en sección transversal
desde III-III en la figura 5.
La figura 4 es una vista ampliada de partes
esenciales de una culata de cilindro y cubierta de culata de la
figura 2, y es una vista en sección transversal de
IV-IV de la figura 8 del entorno de un regulador de
presión de aire.
La figura 5 es una vista desde V en la figura 1
cuando la cubierta de culata está quitada.
La figura 6 es una vista en sección transversal
parcial de partes esenciales observadas principalmente desde
VI-VI en la figura 5.
La figura 7 es una vista esquemática que ilustra
un sistema de suministro de combustible y un sistema de suministro
de aire para una válvula de mezcla de combustible/aire del motor de
combustión interna de la figura 1.
La figura 8 es una vista de la cubierta de
culata observada desde VIII en la figura 1.
La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra
una rutina para el control durante el arranque del tiempo de
inyección de una válvula de mezcla de combustible/aire del motor de
combustión interna de la figura 1.
La figura 10 es una vista esquemática que
ilustra el tiempo de inyección de una válvula de mezcla de
combustible/aire y válvula de inyección de combustible del motor de
combustión interna de la figura 1, el tiempo de descarga de una
bomba de aire, y el tiempo del encendido, donde la figura
10(A) es una vista de cuando la válvula de inyección de
combustible/aire inyecta una mezcla de combustible/aire en la
carrera de admisión, y la figura 10(B) es una vista cuando
la válvula de inyección de combustible/aire inyecta una mezcla de
combustible/aire en la carrera de compresión.
La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra
una rutina para el control durante el arranque del tiempo de
inyección de una válvula de mezcla de combustible/aire de un motor
de combustión interna del tipo de inyección multicilindro que
constituye otra realización de la presente invención.
1: cárter, 2: cilindro, 3: culata de cilindro,
4: cubierta de culata, 5: cigüeñal, 6: pistón, 7: biela, 8: cámara
de combustión, 9: orificio de admisión, 10: orificio de escape, 11:
válvula de admisión, 12: válvula de escape, 14: bujía, 15: tubo de
admisión, 16: conjunto de válvula, 17: árbol de levas, 18i, 18e:
excéntrica, 19i, 19e: eje de soporte, 20i, 20e: seguidor de
excéntrica, 21i, 21e: eje oscilante, 22i, 22e: brazo oscilante,
23i, 23e: varilla, 24, 25: piñones, 26: cadena de temporización,
27: muelle de válvula, 28: bomba de agua refrigerante, 30: válvula
de inyección de mezcla de combustible/aire, 31: válvula de
inyección de combustible, 32: válvula de inyección de aire, 33 a
35: juntas estancas, 36: cámara de combustible, 37: cámara de aire,
40: sistema de suministro de combustible, 41: depósito de
combustible, 42: bomba de combustible, 43: regulador de presión de
combustible, 44: sistema de paso de combustible, 45: tubo, 46:
adaptador, 47: paso del combustible de retorno, 50: sistema de
suministro de aire, 51: filtro de aire, 52: bomba de aire, 53:
regulador de presión de aire, 54: sistema de paso de aire, 55: eje
rotativo, 56, 57: piñón, 58: cadena de transmisión, 59: pieza
deslizante, 60: adaptador, 61, 62: juntas estancas, 63: cámara de
introducción de aire, 64: cámara del aire de retorno, 65: paso de
aire, 66: adaptador 67: paso de retorno de aire, 68: paso, 69:
pasador, 70: orificio, 80: UEC, 81: sensor de velocidad rotacional,
82: sensor de carga, 83: sensor de punto muerto superior, 84:
sensor de arranque, 85: sensor de temperatura del agua de
refrigeración, 86: interruptor de encendido, 87: interruptor E, L1:
eje de cilindro, L2: línea central de rotación, D dirección axial
de cilindro, H: plano, PA: presión de aire establecida, PA0:
presión básica de aire, PF: presión de combustible establecida, NE:
velocidad rotacional del motor, Nei: velocidad rotacional
preestablecida del motor, Ft, Fs: señalizadores, t: tiempo de
parada, ti: tiempo de parada preestablecido, Ni: frecuencia de
inyección, Ni1: frecuencia de inyección preestablecida, TM, TF:
tiempo de inyección, TA: tiempo de descarga, Ti: tiempo de
encendido.
A continuación se describen realizaciones de la
presente invención con referencia a las figuras 1 a 11. Con
referencia a las figuras 1 a 3, un motor de combustión interna con
regulación de inyección E al que se aplica la presente invención.
Es un motor de combustión interna de cuatro tiempos, monocilindro,
refrigerado por agua montado en un vehículo constituido por una
motocicleta, y está equipado con un cuerpo de motor compuesto de un
cárter 1 que forma una cámara de manivela que aloja un cigüeñal 5,
un cilindro 2 conectado a un extremo superior del cárter 1, una
culata de cilindro 3 acoplada al extremo superior del cilindro 2, y
una cubierta de culata 4 acoplada a un extremo superior de la
culata de cilindro 3.
El motor de combustión interna E está dispuesto
de manera que el cigüeñal 5 se extienda en una dirección de
izquierda a derecha del vehículo (dirección a lo ancho del
vehículo) de manera que esté suspendido en el vehículo en un estado
donde el cilindro 2 colocado en la parte delantera del vehículo con
respecto al cigüeñal 5 esté inclinado ligeramente hacia arriba con
respecto al vehículo (consúltese la figura 1 y la figura 2).
En esta realización, con respecto al cuerpo del
motor de combustión interna E, en la dirección D de una línea de
eje de cilindro L1, una dirección hacia arriba es la dirección
donde está colocada la culata de cilindro 3 con respecto al
cilindro 2.
Un pistón 6 montado de manera que se pueda mover
alternativamente en un agujero de cilindro 2a del cilindro 2 está
acoplado al cigüeñal 5 soportado de manera rotativa en el cárter 1
mediante una biela 7. Una cámara de combustión 8 está constituida
por un rebaje 3a formado en la superficie inferior de la culata de
cilindro 3 y una cavidad 6a formada en la superficie superior del
pistón 6, entre el pistón 6 y la culata de cilindro 3.
Con referencia a la figura 4, en la culata de
cilindro 3 se han formado un orificio de admisión 9 con un par de
agujeros de admisión 9a que se abren en la cámara de combustión 8 y
un orificio de escape 10 con un solo agujero de escape loa que se
abre en la cámara de combustión 8 y están provistos de un par de
válvulas de admisión 11 que abren y cierran el par de agujeros de
admisión 9a y una sola válvula de escape 12 que abre y cierra el
agujero de escape 10a. Una válvula de inyección de combustible/aire
30 y una bujía 14 están montadas mirando a la cámara de combustión
8.
La válvula de inyección de combustible/aire 30
está dispuesta en una parte sustancialmente central de la cámara
de combustión 8 como se ve desde una dirección de línea de eje de
cilindro D de manera que tenga una línea axial de sustancialmente
el mismo eje que el de la línea de eje de cilindro L1 para inyectar
directamente una mezcla de combustible y aire comprimido a la
cámara de combustión 8. Las válvulas de admisión 11, la válvula de
escape 12 y la bujía 14 están dispuestas separadas en una dirección
circunferencial alrededor de la periferia de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 tomando la válvula de inyección de
combustible/aire 30 como centro.
Un tubo de admisión 15 de un dispositivo de
admisión que tiene un filtro de aire 51 (consúltese la figura 7) y
un cuerpo de admisión está conectado para comunicar con una
entrada 9b en una superficie lateral del lado de admisión de la
culata de cilindro 3 en el que se abre la entrada 9b del orificio
de admisión 9, y un tubo de escape de un dispositivo de escape está
conectado a la superficie lateral de un lado de escape de la culata
de cilindro 3 al que se abre una salida 10b del orificio de escape
10.
Aquí, lado de admisión se refiere al lado donde
el orificio de admisión 9 está colocado con respecto a un plano H
paralelo con una línea central de rotación L2 del cigüeñal 5 que
contiene la línea de eje de cilindro L1 en el cuerpo de motor, y
lado de escape se refiere al lado donde el orificio de escape 10
está colocado con respecto al plano H en el cuerpo de motor.
Aire de admisión proporcionado por el
dispositivo de admisión mediante el tubo de admisión 15 es aspirado
a la cámara de combustión 8 mediante el par de válvulas de
admisión abiertas 11 desde los orificios de admisión 9 cuando el
pistón está en la carrera de admisión hacia abajo. El combustible
inyectado a la cámara de combustión 8 desde la válvula de inyección
de combustible/aire 30 en un estado mezclado con aire es quemado
por una chispa de la bujía 14 después de comprimirse por el pistón
ascendente 6 en la carrera de compresión, y el pistón 6 que cae
debido a la presión del gas quemado en la carrera de expansión gira
el cigüeñal 5 mediante la biela 7. En la carrera de escape, el gas
quemado se expulsa de la cámara de combustión 8 al orificio de
escape 10 como gases de escape mediante la válvula de escape
abierta 12 y se expulsa al exterior mediante el dispositivo de
escape.
Con referencia a las figuras 1 a 5, un conjunto
de válvula 16 para abrir y cerrar las válvulas de admisión 11 y la
válvula de escape 12 consta de un eje de levas 17, una excéntrica
de admisión 18i y una excéntrica de escape 18e soportadas de manera
rotativa en partes laterales del cilindro 2, un seguidor de
excéntrica de admisión 20i que contacta con la excéntrica de
admisión 18i y un seguidor de excéntrica de escape 20e que contacta
con la excéntrica de escape 18e soportados de manera basculante en
un par de ejes de soporte 19i, 19e soportados en el cilindro 2,
brazos oscilantes de admisión 22i que contactan con puntas de
vástagos de válvula del par de válvulas de admisión 11 y un brazo
oscilante de escape 22e que contacta con la punta de un vástago de
válvula de la válvula de escape 12 soportada respectivamente de
manera oscilante en un par de ejes basculantes 21i, 21e soportados
en la culata de cilindro 3, y un par de varillas 23i, 23e que
contactan con los extremos del seguidor de excéntrica 20i y el
seguidor de excéntrica de escape 20e y el brazo oscilante de
admisión 22i y el brazo oscilante de escape 22e, y que transmiten
la acción basculante del seguidor de excéntrica 20i y el seguidor
de excéntrica de escape 20e al brazo oscilante de admisión 22i y el
brazo oscilante de escape 22e.
Como se representa en la figura 1, el eje de
levas 17 es movido rotativamente a una velocidad rotacional que es
la mitad de la velocidad rotacional del eje de levas 17 por la
fuerza motriz de un cigüeñal 5 transmitida mediante un mecanismo de
transmisión conteniendo un piñón de accionamiento 24 dispuesto en
el cigüeñal 5, un piñón excéntrico 25 dispuesto en el eje de levas
17 y una cadena de temporización 26 que se extiende sobre los
piñones 24 y 25. La excéntrica de admisión 18i y la excéntrica de
escape 18e giran junto con el eje de levas 17 para abrir y cerrar
el par de válvulas de admisión 11 y la válvula de escape 12
empujadas en una dirección de cierre de válvula por un muelle de
válvula 27 en tiempos preestablecidos de apertura y cierre en
sincronización con la rotación del cigüeñal 5 mediante el seguidor
de excéntrica de admisión 20i y el seguidor de excéntrica de escape
20e, un par de varillas 23i, 23e, los brazos oscilantes de admisión
22i, y el brazo oscilante de escape 22e.
Con referencia a las figuras 3 y 6, la válvula
de inyección de combustible/aire 30 montada de manera que se
extienda en la culata de cilindro 3 y la cubierta de culata 4
inyecta directamente una mezcla de combustible/aire hecha de
combustible y aire de inyección a la cavidad 6a de la cámara de
combustión 8.
La válvula de inyección de combustible/aire 30
consta de una válvula de inyección de combustible 31, introducida
en un tubo de introducción 4c formado en la cubierta de culata 4,
para inyectar combustible suministrado mediante un sistema de
suministro de combustible 40 (consúltese la figura 7), y una
válvula de inyección de aire 32, introducida en un tubo de
introducción 3c formado en la culata de cilindro 3, para inyectar
una mezcla de combustible/aire que consta de combustible inyectado
desde la válvula de inyección de combustible 31 y aire de
inyección suministrado mediante un sistema de suministro de aire 50
(consúltese la figura 7) por una boquilla 32a que tiene un cuerpo de
válvula 32a1 que abre y cierra un agujero de boquilla (no
representado) al interior de la cámara de combustión 8.
Una cámara anular de combustible 36 sellada por
un par de juntas estancas anulares 33, 34 encajadas alrededor de la
periferia externa de un cuerpo de válvula 31b de la válvula de
inyección de combustible 31 se forma de manera que rodee el cuerpo
de válvula 31b. Se suministra combustible a la cámara de
combustible 36 desde el sistema de suministro de combustible 40.
Una cámara anular de aire 37 sellada por una junta estanca 34 y una
junta estanca anular 35 encajada alrededor de la periferia externa
del cuerpo de válvula 32b de la válvula de inyección de aire 32 se
forma de manera que rodee una sección de boquilla 31a de la válvula
de inyección de combustible 31 y una sección de introducción de
aire 32c de la válvula de inyección de aire 32 entre el tubo de
introducción 4c, la válvula de inyección de combustible 31 y la
válvula de inyección de aire 32. Aire comprimido procedente del
sistema de suministro de aire 50 se suministra como aire de
inyección a la cámara de aire 37.
La cantidad de combustible contenida en la
mezcla de combustible/aire inyectada desde la válvula de inyección
de combustible/aire 30, el tiempo de inyección TM (consúltese la
figura 10) de la válvula de inyección de combustible/aire 30 y la
cantidad de inyección las establecen medios electrónicos de control
(denominados más adelante "UEC") 80 (consúltese la figura 1)
considerados como medios de control según condiciones del motor
tales como la carga del motor del motor de combustión interna E, la
velocidad rotacional Ne del motor, y la temperatura del motor, etc,
detectadas por medios detectores de estado de motor que se
describen más adelante. Además, el tiempo de chispa Ti (consúltese
la figura 10) de la bujía 14 también es controlado por la UEC 80
según los estados del motor.
La válvula de inyección de combustible 31 y la
válvula de inyección de aire 32 se componen de una válvula de
solenoide movida de manera que se abra y cierre por una señal de la
UEC 80. La válvula de inyección de combustible 31 inyecta
combustible que fluye desde la cámara de combustible 36 mediante un
agujero de introducción de combustible 31c formado en el cuerpo de
válvula 31b desde la sección de boquilla 31a mediante la sección de
introducción de aire 32c y al cuerpo de válvula 32b de la válvula
de inyección de aire 32 a un tiempo de inyección TF (consúltese la
figura 10) y una cantidad de combustible establecidas por la UEC 80
según los estados del motor. Después de esto, la válvula de
inyección de aire 32 inyecta una mezcla de combustible/aire que
consta de combustible dentro del cuerpo de válvula 32b y aire de
inyección dentro del cuerpo de válvula 32b y de la cámara de aire
37 desde la sección de boquilla frontal 32a dentro de la cámara de
combustión 8 hacia la cavidad 6a a un tiempo de inyección y una
cantidad de inyección que es el tiempo de inyección TM y la
cantidad de inyección de la válvula de inyección de
combustible/aire 30.
Con referencia a la figura 7, el sistema de
suministro de combustible 40 consta de una bomba eléctrica 42 para
la alimentación forzada de combustible líquido bombeado desde un
depósito 41 a alta presión, un regulador de presión de combustible
43 para regular la presión del combustible suministrado por la
bomba 42 a la cámara de combustible 36 a una presión establecida
PF, y un sistema del paso de combustible 44 que comunica con la
bomba de combustible 42, el regulador de presión de combustible 43
y la cámara de combustible 36. Con referencia a las figuras 6 y 8,
se suministra combustible a la presión establecida PF a la cámara
de combustible 36 mediante un paso 44c compuesto de agujeros
formados en la cubierta de culata 4 mediante un adaptador 46 al que
está conectado un tubo 45. Pasos de combustible 44a, 44b y un paso
de combustible 44c formados respectivamente por el tubo 45 y el
adaptador 46 constituyen parte del sistema de paso de combustible
44. El excedente del combustible descargado de la bomba 42 se hace
volver al depósito 41 desde el regulador de presión de combustible
43 mediante un paso de retorno 47.
Con referencia a las figuras 5 a 7, el sistema
de suministro de aire 50 consta de una bomba de aire 52 que
descarga aire aspirado desde un filtro de aire 51 del dispositivo
de admisión movido por la potencia del cigüeñal 5, un regulador de
presión de aire 53 para regular la presión del aire de inyección
constituido por el aire comprimido descargado de la bomba de aire
52 suministrado al interior de la cámara de aire 37 a una presión
de aire establecida PA, y un sistema de paso de aire 54 que
comunica con la bomba de aire 52, el regulador de presión de aire
53, y la cámara de aire 37. La presión de aire establecida PA es
una presión capaz de permitir la inyección de una mezcla de
combustible/aire desde la válvula de inyección de combustible/aire
30 en la carrera de compresión y preferiblemente en la última mitad
de la carrera de compresión, y se establece de manera que sea una
presión lo más baja posible para permitir la inyección de la mezcla
de combustible/aire en la carrera de compresión al mismo tiempo
que es más alta que una presión básica de aire PA0.
La bomba de aire 52 dispuesta en el lado de
escape del cilindro 2 es una bomba de tipo recíproco y del tipo de
desplazamiento para descargar aire comprimido a una presión más
alta que la presión de aire establecida PA en un tiempo de descarga
TA que se describe más adelante y consta de un cuerpo de bomba 52a
formado integralmente con el cilindro 2, una cubierta de bomba 52b
acoplada mediante una junta estanca 52c constituida por una chapa
fina en el cuerpo de bomba 52a, un eje rotativo 55 movido por la
fuerza del cigüeñal 5 soportado de manera rotativa en el cilindro
2, y un pistón 52d acoplado al eje rotativo 55 formando una cámara
de bomba 52e con una cubierta de bomba 52b introducida de manera
capaz de movimiento alternativo en el cuerpo de
bomba 52a.
bomba 52a.
En la cubierta de bomba 52b se han formado una
sección de admisión formada a partir de un recorrido de admisión
52f1 provisto de una válvula de admisión compuesta de una válvula
de láminas que participa de una junta estanca 52c como un cuerpo de
lámina y una sección de descarga 52g formada con un recorrido de
descarga 52g1 provisto de una válvula de descarga 52h que tiene un
cuerpo de válvula 52h1 empujado por un muelle 52h2. Con referencia
a las figuras 1 y 3, el eje rotativo 55 es movido rotativamente a
la misma velocidad que el eje de levas 17 por la potencia del
cigüeñal 5 transmitida mediante un mecanismo de transmisión
compuesto de un piñón de accionamiento 56 dispuesto en el cigüeñal
5, un piñón accionado 57 dispuesto en el eje rotativo 55 y una
cadena de transmisión 58 que se extiende sobre los piñones 56,
57.
La cubierta de bomba 52b y la sección de
descarga 52g están dispuestas en conjunto junto al lado de escape
de la culata de cilindro 3, están colocadas al lado de la culata
de cilindro 3 desde una superficie de unión 3d, y el extremo
superior de la cámara de bomba 52e está colocado sustancialmente
encima de la superficie de unión 3d. Además, toda la cámara de aire
37 está colocada más hacia la bomba de aire 52 que la cámara de
combustible 36.
El pistón 52d está acoplado en el eje rotativo
55 mediante un mecanismo de yugo Scotch. Específicamente, el
pistón 52d está acoplado mediante una pieza deslizante 59 que
encaja de manera deslizante en un agujero de guía columnar formado
en el pistón 52d a un eje excéntrico 55a dispuesto excéntricamente
desde una línea central de rotación del eje rotativo 55 en un
extremo del eje rotativo 55, para hacer que se mueva de manera
alternativa en una dirección axial del cuerpo de bomba 52a dentro
del cuerpo de bomba 52a debido a la rotación del eje rotativo 55.
En el otro extremo del eje rotativo 55 se ha dispuesto un
mecanismo de transmisión para mover rotativamente un impulsor de
una bomba de agua refrigerante 28.
El aire aspirado por la cámara de bomba 52e
desde el recorrido de admisión 52fl mediante el adaptador 60 al que
está conectado un tubo que comunica con el filtro de aire 51, se
comprime a alta presión por el pistón 52d, se abre la válvula de
descarga 52h, y el aire se descarga al recorrido de descarga 52gl
como aire comprimido.
Con referencia a las figuras 4 y 8, el regulador
de presión de aire 53 está encajado en la cubierta de culata 4 de
modo que se contenga parcialmente en una sección de almacenamiento
4d formada integralmente en un lado de admisión de la cubierta de
culata 4. El regulador de presión de aire 53 consta de una primera
carcasa 53a contenida en una cámara de almacenamiento 4e formada en
la sección de almacenamiento 4d y un segunda carcasa 53b colocada
en la parte exterior de la cámara de almacenamiento 4e de manera
que se cubra con una cubierta 53c. Entre la sección de
almacenamiento 4d y la primera carcasa 53a se han formado una
cámara de introducción de aire 63 sellada por un par de juntas
estancas anulares 61, 62 montadas en la primera carcasa 53a de
manera que rodeen la primera carcasa 53a entre las juntas estancas
61 y 62 y una cámara de aire de retorno 64 que rodea una sección de
descarga de aire 53al de la primera carcasa 53a entre la junta
estanca 62 y la parte inferior de la sección de almacenamiento 4d.
En la cámara de aire de retorno 64, el aire excedente descargado
del regulador de presión de aire 53 durante la regulación de
presión se guía a lo largo de la sección de descarga de aire
53a1.
En la segunda carcasa 53b se ha formado un
agujero de guía de aire 53d para guiar aire exterior como fluido
que tiene presión estándar durante la corrección de la presión de
aire establecida PA. El aire exterior fluye desde un intervalo 53e
formado entre la sección de almacenamiento 4d y la cubierta 53c a
un intervalo 53f formado entre la segunda carcasa 53b y la cubierta
53c de modo que fluya al regulador de presión de aire 53 desde el
agujero de guía de aire 53d abierto en el intervalo 53f.
Con referencia a la figura 7, la cámara de
introducción de aire 63 guía aire que tiene la presión de aire
establecida PA tomado como un fluido que tiene una presión de
referencia durante la corrección de la presión de combustible
establecida PF del regulador de presión de combustible 43 según la
presión dentro de la cámara de aire 37 de manera que el aire
comunique con el regulador de presión de combustible 43 mediante un
paso de aire constituido parcialmente por un paso 65a formado en la
sección de almacenamiento 4d. Además, la cámara de aire de retorno
64 comunica con el filtro de aire 51 mediante un recorrido de aire
de retorno 67 formado a partir de un adaptador 66 montado en la
sección de almacenamiento 4d y un tubo (no representado) conectado
al adaptador 66, etc. El aire excedente del aire comprimido
descargado de la bomba de aire 52 se hace circular de nuevo al
filtro de aire 51 desde el regulador de presión de aire 53 mediante
el recorrido de aire de retorno 67.
Con referencia a las figuras 5 a 8, el sistema
de paso de aire 54 consta de un paso de aire 54a formado por un
tubo 68 conectado a una salida del recorrido de descarga 52g1 de
la cubierta de bomba 52b, un paso de aire de lado de culata 54b
compuesto de un agujero formado en la culata de cilindro 3, un paso
de aire de lado de cubierta 54c compuesto de un agujero formado en
la cubierta de culata 4, un paso de conexión de aire 54d formado a
partir de un pasador de colocación hueco 69 dispuesto en la
superficie donde se unen la culata de cilindro 3 y la cubierta de
culata 4 para conectar el paso de aire de lado de culata 54b y el
paso de aire de lado de cubierta 54c, y un paso de aire de
derivación 54e que se deriva del paso de aire de lado de cubierta
54c.
El paso de aire de derivación 54e compuesto por
un agujero formado en la cubierta de culata 4 comunica con la
cámara de aire 37 y el regulador de presión de aire 53 mediante el
paso de aire de lado de cubierta 54c. Se ha dispuesto un orificio
70 (consúltese también la figura 4) en el paso de aire de
derivación 54e. Utilizando este orificio 70, la presión del aire de
inyección dentro de la cámara de aire 37 se puede mantener más alta
que la presión de aire establecida PA al tiempo de emisión de aire
comprimido de una presión más alta que la presión de aire
establecida PA de la bomba de aire 52 a un tiempo preestablecido
del tiempo de inicio de emisión de la bomba de aire 52. Por lo
tanto, el orificio 70 constituye una estructura de mantenimiento de
alta presión para mantener temporalmente la presión del aire de
inyección a una presión mayor que la presión de aire establecida PA
al menos hasta un tiempo coincidente con el tiempo de inicio de
inyección de la válvula de inyección de combustible/aire 30.
Además, la pulsación del aire comprimido guiado por el regulador de
presión de aire 53 la suprime el orificio 70 y se mejora la
precisión de la función reguladora del regulador de presión de aire
53.
Además, disponiendo el tubo 68 en el lado de
escape del cilindro 2 y formando el paso de aire de lado de culata
54b y el paso de aire de lado de cubierta 54c en el lado de escape
de la culata de cilindro 3 y el lado de escape de la cubierta de
culata 4, respectivamente, del sistema de paso de aire 54, los
pasos de aire 54a, 54b y 54c que llegan a la cámara de aire 37
desde la bomba de aire 52 se pueden disponer en el lado de escape
de la culata de cilindro 3 y el lado de escape de la cubierta de
culata 4 en el que la temperatura es alta en comparación con el
lado de admisión a causa de los gases de escape que fluyen a través
del orificio de escape 10.
A continuación, se describe el control de la
válvula de inyección de combustible/aire 30 usando el tiempo de
descarga TA de aire comprimido de la bomba de aire 52 y la UEC 80
con referencia a la figura 1, la figura 3, la figura 9 y la figura
10. Con referencia a la figura 1, se introducen en la UEC 80
señales de detección de medios detectores de estado de motor
compuestos de un sensor de velocidad rotacional 81 para detectar la
velocidad de rotación del cigüeñal 5 que constituye medios
detectores de velocidad rotacional para detectar la velocidad
rotacional Ne del motor de combustión interna E, un sensor de carga
82 para detectar la apertura de una válvula de acelerador
dispuesta en el dispositivo de admisión que constituye medios
detectores de carga para detectar la carga del motor, un sensor de
punto muerto superior 83 para detectar la posición rotacional del
eje rotativo 55 que constituye medios detectores de punto muerto
superior para detectar el punto muerto superior de una carrera de
compresión del motor de combustión interna E, un sensor de arranque
84 que constituye los medios detectores de arranque para detectar
cuándo el motor de combustión interna E está en un estado de
arranque, un sensor de temperatura del agua circulante 85 que
constituye los medios de detección de la temperatura del motor para
detectar la temperatura del motor, un conmutador de encendido 86
para poner un circuito de encendido para controlar la energización
de la bujía 14 en un estado operativo o un estado no operativo, y
un interruptor 87 para activar el circuito de encendido en un
estado operativo o en un estado no operativo que constituye los
medios de detección de parada de marcha en vacío para detectar la
operación o no operación del dispositivo de control de parada de
marcha en vacío en base a una señal del dispositivo de control de
parada de marcha en vacío para poner el motor de combustión interna
E en un estado parado en los tiempos de parada temporal, tal como
en una intersección, etc.
Aquí, el estado de arranque del motor de
combustión interna E es un estado operativo desde un tiempo de
arranque donde un motor de arranque (no representado), tomado como
medio de arranque, se pone en funcionamiento mediante un
interruptor de arranque que se pone un en estado de activación de
manera que el cigüeñal 5 actualmente en un estado estacionario
comience a girar después de un tiempo de terminación de arranque,
donde el motor de combustión interna E está en un estado de
combustión pura. En esta realización, el sensor de arranque 84 está
configurado para utilizar un sensor de velocidad rotacional 81,
considerándose que el estado de arranque es cuando la velocidad
rotacional del motor Ne está dentro del rango de velocidad
rotacional desde cero durante el tiempo de inicio de arranque a la
velocidad rotacional del motor Ne al tiempo en que el arranque ha
terminado.
Además, programas de control para controlar el
tiempo de inyección TF del combustible inyectado desde la válvula
de inyección de combustible 31 y la cantidad de combustible (aquí,
esto es equivalente al tiempo de abertura de la válvula) y
controlar el tiempo de inyección TM y el caudal de inyección (que
en este caso es equivalente al tiempo de abertura de la válvula)
durante el tiempo de inyección TM y el caudal de inyección de la
mezcla de combustible/aire suministrada desde la válvula de
inyección de aire 32, es decir, de la válvula de inyección de
combustible/aire 30 y varios planos, controlando la UEC 80 la
válvula de inyección de combustible/aire 30 según estos programas
de control.
A continuación, se describe con referencia a la
figura 3, la figura 9 y la figura 10 el control de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 con respecto al tiempo del estado
de arranque del motor de combustión interna E. Con referencia al
diagrama de flujo de la figura 9 para ilustrar la rutina de control
durante el tiempo de arranque de la válvula de inyección de
combustible/aire 30, en el paso S1, un señalizador de determinación
de tiempo de parada Ft se pone a 1 al tiempo de iniciar esta rutina
para llevar a cabo una vez una determinación en el paso S6.
A continuación, en el paso S2, se determina si
el circuito de encendido está o no en un estado operativo, es
decir, si el conmutador de encendido 86 y el conmutador 87 están o
no activados, y cuando esta determinación es negativa, se termina
la rutina. Cuando el conmutador 87 está activado, el dispositivo de
control de parada de marcha en vacío está en un estado no operativo
y no se lleva a cabo parada de marcha en vacío. Cuando el
conmutador 87 está en un estado de desactivación, el circuito de
encendido está en un estado no operativo y el dispositivo de
control de parada de marcha en vacío está en un estado operativo,
de manera que se realiza parada de marcha en vacío. Cuando la
determinación del paso S2 es afirmativa, se lee en el paso S3 la
velocidad rotacional Ne del motor detectada por el sensor de
velocidad rotacional 81. Antes del comienzo del arranque, la
velocidad rotacional del motor Ne es cero.
Pasando al paso S4, se determina si el motor de
combustión interna E está o no en un estado de arranque en base a
una señal de detección procedente del sensor de arranque 84. Cuando
esta determinación es negativa, el motor de combustión interna está
operando en un estado distinto de un estado de arranque. Después se
pasa al paso S15 y se determina si el circuito de encendido está o
no en un estado no operativo debido a que el conmutador de
encendido 86 y el conmutador 87 están en los estados desactivados.
Cuando esta determinación es negativa, el motor de combustión
interna E está en un estado operativo, se vuelve al paso S3 y sigue
ejecutándose el procesado de esta rutina.
Cuando la determinación del paso S4 es
afirmativa, y cuando el motor de combustión interna E está en el
estado de arranque, se pasa al paso S5 y se hace referencia al
señalizador Ft. Cuando el señalizador Ft está a 1 de manera que
haya que determinar si el tiempo de parada t está o no dentro de un
tiempo de parada preestablecido t1, se pasa al paso S6. Cuando la
determinación del paso S5 es negativa, ya se ha ejecutado la
determinación del tiempo de parada t. Después se pasa al paso S11 y
después se determina si se ha de llevar a cabo o no control durante
el inicio del tiempo de inyección TM (consúltese la figura 10) de
la válvula de inyección de combustible/aire 30.
En el paso S6, se determina si el tiempo de
parada t detectado por un temporizador que constituye el
dispositivo detector de tiempo para detectar el tiempo de parada
del motor de combustión interna E desde el tiempo de parada
anterior al tiempo de inicio de arranque de esta vez está o no
dentro de un tiempo de parada preestablecido t1 correspondiente al
estado donde la presión del aire de inyección es mayor que la
presión básica de aire PA0. Este temporizador también está
constituido por los medios detectores de estado de motor para
detectar los estados del motor de combustión interna E.
La presión del aire de inyección cae
gradualmente cuando transcurre el tiempo de parada t debido a
escape de aire comprimido por ligeros intervalos en el sistema de
suministro de aire 50 formado por el cilindro 2, la culata de
cilindro 3 y la cubierta de culata 4, etc, debido a que la
operación de la bomba de aire se ha parado al tiempo de parar el
motor de combustión interna E. La presión básica de aire PA0 es la
presión más baja posible capaz de permitir la inyección de la
mezcla de combustible/aire desde la válvula de inyección de
combustible/aire 30 en la carrera de compresión.
Por lo tanto, con la parada temporal normal del
motor de combustión interna E y las paradas de marcha en vacío,
etc, al tiempo de una operación de rearranque dentro de un tiempo
corto después de parar el motor de combustión interna E, el tiempo
de parada t es comparativamente corto. Por lo tanto, la caída de
presión del aire de inyección es sustancialmente inexistente o
pequeña, y la presión del aire de inyección es un valor mayor que
la presión básica de aire PA0. A causa de esto, después de un
tiempo de parada que es un tiempo corto, tal como una parada de
marcha en vacío, cuando se vuelve a arrancar el motor de combustión
interna E, la determinación en el paso S6 es afirmativa, y se pasa
al paso S8 después de poner el señalizador Ft a cero en el paso S7.
En el paso S8, el aire de inyección es de una presión mayor que la
presión básica de aire PA0 y es posible la inyección de la mezcla
de combustible/aire en la carrera de compresión y por lo tanto no
hay que inyectar la mezcla de combustible/aire en la carrera de
admisión. Un señalizador de control de tiempo de arranque Fs se
puede poner después a cero para indicar que no se ejecuta control
durante el inicio del tiempo de inyección TM.
Cuando el tiempo de parada t es largo,
transcurre el tiempo correspondiente al estado donde la presión del
aire de inyección es menor que la presión básica de aire PA0. Por
lo tanto, cuando la determinación del paso S6 es negativa, en el
paso S9, el señalizador Ft se pone a cero, y se pasa al paso S10.
En el paso S10, el aire de inyección está a una presión menor que
la presión básica de aire PA0 y es difícil la inyección de la
mezcla de combustible/aire al tiempo de la carrera de compresión.
El señalizador Fs se pone después a 1 para indicar que se ejecuta
control durante el arranque para poner el tiempo de inyección TM en
la carrera de admisión, y se pasa al paso S11.
Después, en el paso S11, cuando el señalizador
Fs es 1, se pasa al paso S12 y se determina si la velocidad
rotacional Ne del motor ha llegado o no a una velocidad de rotación
preestablecida Ne1 del motor. Esta velocidad rotacional
preestablecida Ne1 del motor es la velocidad rotacional del motor
Ne correspondiente a cuando la presión del aire de inyección dentro
de la cámara de aire 37 llega a la presión básica PA0 y se pone con
anterioridad en base a experimentación, etc.
Cuando la determinación del paso S12 es
negativa, es decir, cuando se determina que la presión del aire de
inyección dentro de la cámara de aire 37 no ha llegado a la presión
básica de aire PA0, se pasa al paso S13, y el tiempo de inyección
TM de la válvula de inyección de combustible/aire 30 solamente se
pone para la carrera de admisión. Como se representa en la figura
10(A), con anterioridad al tiempo de inyección TM,
combustible inyectado al tiempo de inyección TF desde la válvula de
inyección de combustible 31 se inyecta en la dirección de la
cámara de combustión 8 que está a presión negativa debido a que
está en una carrera de admisión junto con el aire de inyección una
vez en cada ciclo del motor de combustión interna E. Como resultado
de la inyección de la mezcla de combustible/aire en esta carrera de
admisión, se forma una mezcla sustancialmente homogénea de
combustible/aire dentro de toda la cámara de combustión 8 hasta el
tiempo del encendido Ti antes del punto muerto superior de
compresión, y esta mezcla homogénea de combustible/aire se puede
quemar después de forma homogénea.
Más específicamente, cuando se realiza un ciclo
en el orden de una carrera de admisión, una carrera de compresión,
una carrera de expansión y una carrera de escape, en cada ciclo, el
tiempo de inyección TF de la válvula de inyección de combustible 31
se pone a la primera mitad de la carrera de escape, y el tiempo de
inyección TM (el tiempo de inyección de la válvula de inyección de
aire 32) de la válvula de inyección de combustible/aire 30 se pone
de manera que sea un tiempo más lento que el tiempo de inyección
TF y se pone aquí a la primera mitad de la carrera de admisión.
Entonces, cuando ha transcurrido un período de
tiempo largo desde que se paró el motor de combustión interna E
hasta el punto de que la presión de aire dentro de la cámara de
aire 37 es igual a la presión atmosférica del aire exterior debido
a escape de aire comprimido por ligeros intervalos en el sistema de
suministro de aire 50, al tiempo de inyección TF en el ciclo
corriente representado en la figura 10(A), combustible
inyectado desde la válvula de inyección de combustible 31 se
inyecta a la cámara de combustión 8 junto con el aire de inyección
que tiene una mayor presión de aire con respecto al ciclo anterior
y aire de inyección que tiene aire una presión igual a la presión
atmosférica al tiempo del ciclo inicial después de que el ciclo
corriente inicia el arranque. En el ciclo de este tiempo, el aire
comprimido descargado al tiempo de descarga TA de la bomba de aire
52 puesta para abarcar desde la primera mitad de la carrera de
compresión a la segunda mitad es tal que se eleva la presión del
aire de inyección dentro de la cámara de aire 37, y el aire de
inyección elevado se inyecta a la cámara de combustión 8 junto con
el combustible en el ciclo siguiente. En el caso de que el tiempo
que transcurre desde la parada del motor de combustión interna E
no sea tal que la presión de aire dentro de la cámara de aire 37
sea igual a la presión atmosférica, la mezcla de combustible/aire
se inyecta usando aire de inyección de una presión más alta que la
presión atmosférica desde el comienzo del arranque.
Como resultado de usar la serie de pasos S4 a
S6, y S9 a S13, cuando la presión del aire de inyección resulta
menor que la presión básica de aire PA0 y el motor de combustión
interna E comienza entonces a arrancar habiéndose prolongado el
estado de parada un período de tiempo suficiente, por ejemplo, para
que la presión del aire de inyección sea igual a la presión
atmosférica del aire, el tiempo de compresión TM siempre se puede
poner a la carrera de admisión.
Cuando la determinación del paso S12 es
afirmativa, la presión del aire de inyección es mayor que la
presión básica de aire PA0. Después se pasa al paso S14, y el
tiempo de inyección TM de la válvula de inyección de
combustible/aire 30 se conmuta de la carrera de admisión a la
carrera de compresión, y se establece a la carrera de compresión.
Como se representa en la figura 10(B), con anterioridad al
inicio del tiempo de inyección TM, se inyecta combustible durante
un tiempo de inyección TF mediante la válvula de inyección de
combustible 31 en la dirección de la cámara de combustión 8 que
está a presión negativa debido a que está en una carrera de
admisión junto con el aire de inyección una vez en cada ciclo del
motor de combustión interna E. Entonces, la mezcla de
combustible/aire inyectada desde la válvula de inyección de
combustible/aire 30 se recoge en su mayor parte dentro de la
cavidad 6a, y para evitar o suprimir la dispersión en la cámara de
combustión 8, se realiza combustión estratificada para quemar la
mezcla de combustible/aire, habiendo una mezcla de combustible/aire
de buena combustibilidad cerca de la bujía 14 con una capa de aire
donde no haya combustible en la periferia de la cavidad 6a.
Más específicamente, en cada ciclo, el periodo
de tiempo de descarga TF de la válvula de inyección de combustible
31 es anterior a un periodo de tiempo más alto que el tiempo de
descarga TA, por ejemplo, en la última mitad de la carrera de
admisión, con respecto al tiempo de descarga TA de la bomba de aire
52 que abarca desde la primera mitad de la carrera de compresión a
la última mitad. El tiempo de descarga TM de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 (también el tiempo de descarga de
la válvula de inyección de aire 32) es un tiempo que se solapa
parcialmente con el período de descarga TA, no se solapa con el
tiempo de descarga TA, y se pone a la última mitad de la carrera de
compresión en un tiempo que es ligeramente más lento que el tiempo
de descarga TA. En cualquier caso, el tiempo de inyección TM se
establece de manera que se solape con un período de tiempo de tal
manera que la presión del aire de inyección dentro de la cámara de
aire 37 se mantenga a un estado más alto que la presión de aire
establecida PA.
En el estado de arranque, el estado de motor
desde el comienzo del arranque hasta que se alcanza una velocidad
rotacional preestablecida Ne1 del motor, es un primer estado de
motor correspondiente a un estado donde la presión del aire de
inyección es inferior a la presión básica de aire PA0. Al tiempo de
este primer estado, el tiempo de inyección TM de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 se estable durante la carrera de
admisión. En el estado de arranque, el estado del motor cuando la
velocidad rotacional preestablecida del motor es Ne1 o más, es un
segundo estado de motor correspondiente a un estado donde la
presión del aire de inyección es la presión básica de aire PA 0 o
más. Al tiempo de este segundo estado, el tiempo de inyección TM
de la válvula de inyección de combustible/aire 30 se establece
durante la carrera de compresión.
En relación al paso S4, cuando el motor de
combustión interna E opera en un estado distinto del tiempo de
arranque, el período de inyección TM se pone a la carrera de
compresión o la carrera de admisión según el estado de motor por la
UEC 80. Por ejemplo, directamente después de terminar el arranque
del motor de combustión interna E, el tiempo de inyección TM de la
válvula de inyección de combustible/aire 30 se establece a la
última mitad de la carrera de compresión como se representa en la
figura 10(B) en una región de marcha parcial del motor de
combustión interna E tal como durante la marcha en vacío y marcha a
velocidad baja o carga baja, y se realiza combustión estratificada.
Además, en una región de marcha separada del motor de combustión
interna E durante el tiempo de marcha a alta velocidad o gran carga
del motor de combustión interna E, etc, el tiempo de inyección TM
de la válvula de inyección de combustible/aire 30 se establece a la
carrera de admisión, se forma una mezcla sustancialmente homogénea
de combustible/aire en toda la cámara de combustión 8, y se
realiza una combustión uniforme.
Cuando la determinación del paso S4 es negativa
y la determinación del paso S15 es afirmativa, ha parado la marcha
del motor de combustión interna E, incluyendo las paradas de marcha
en vacío. Entonces, se llega al paso S16, y después de reposicionar
el temporizador, se inicia un recuento, y termina esta rutina.
Después, el procesado del paso S3 al paso S14 lo ejecuta la UEC 80
cada período preestablecido hasta que la determinación del paso S4
es negativa debido a que ha terminado el arranque.
Lo que sigue es una descripción de la operación
y efectos de la realización con la configuración descrita
anteriormente. En un motor de combustión interna E equipado con la
bomba de aire 52 movida por la potencia de la válvula de inyección
de combustible/aire 30 y el cigüeñal 5 y una UEC 80 para establecer
el tiempo de inyección TM de la válvula de inyección de
combustible/aire 30 a la carrera de admisión o la carrera de
compresión según el estado de motor detectado por los medios
detectores de estado de motor, cuando el sensor de arranque 84
detecta el arranque del motor de combustión interna E, la UEC 80
ejecuta control al tiempo de arranque para establecer el tiempo de
inyección TM a la carrera de admisión de manera que, al tiempo de
arrancar el motor de combustión interna E, se inyecte una mezcla de
combustible/aire desde la válvula de inyección de combustible/aire
30 durante el tiempo de la carrera de admisión donde la presión
dentro de la cámara de combustión 8 cuando la velocidad del motor
Ne resulta bajo de manera que la presión del aire de inyección
elevada por el aire comprimido descargado de la bomba de aire 52
movida por la potencia del cigüeñal 5 no sea una presión
suficientemente alta para inyectar la mezcla de combustible/aire en
la carrera de compresión. Entonces, además de existir un estado de
presión negativa dentro de la cámara de combustión 8, el aire de
inyección tiene una presión más alta que la presión relativamente
baja del aire atmosférico como resultado de que se suministra aire
comprimido desde la bomba de aire 52, y, por lo tanto, la
diferencia de presión entre la presión de la mezcla de aire
combustible dentro de la válvula de inyección de combustible/aire
30 y la presión dentro de la cámara de combustión 8 es elevado de
modo que se promueva la atomización del combustible dentro de la
cámara de combustión 8. Por lo tanto, se forma un potente flujo de
aire dentro de la cámara de combustión 8 por el aire de inyección a
alta presión inyectado junto con el combustible desde la válvula de
inyección de combustible/aire 30 durante el tiempo de la carrera de
compresión de modo que se promueva la atomización del combustible.
Por lo tanto, se puede lograr excelente combustibilidad y es
posible una operación de combustión estratificada.
Como resultado, se promueve la atomización del
combustible dentro de la cámara de combustión 8, se mejora la
combustibilidad durante el arranque, y el rendimiento de arranque
también es mejor usando un control simple donde el tiempo de
inyección TM se cambia a la carrera de admisión cuando se detecta
arranque del motor de combustión interna E. Además, la presión de
aire dentro del agujero de cilindro 2a al tiempo de la carrera de
compresión se utiliza en inyección de aire y no hay sustancialmente
ningún peligro de que el recorrido de aire dentro de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 se bloquee debido a depósitos.
Además, estableciendo el tiempo de inyección TM de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 durante la carrera de compresión,
se obtiene excelente combustibilidad, y es posible una combustión
estratificada.
Cuando una velocidad rotacional preestablecida
Ne1 del motor correspondiente y con una presión de aire de
inyección que alcanza una presión básica PA0 donde es posible la
inyección de la mezcla de combustible/aire en la carrera de
compresión, es detectada dicha velocidad por el sensor de velocidad
rotacional 81 constitutiva de los medios detectores de estado de
motor usados para calcular la cantidad de combustible de la válvula
de inyección de combustible/aire 30 y el período de tiempo de
inyección, entonces el tiempo de inyección TM se conmuta de la
carrera de admisión a la carrera de compresión cuando la presión
del aire de inyección alcanza la presión básica de aire PA0 en
base a los resultados de detección del sensor de velocidad
rotacional 81 sin utilizar un sensor de presión para detectar la
presión del aire inyectado y se realiza atomización de combustible
usando aire de inyección a una presión superior a la presión básica
de aire PA0.
Por lo tanto, no se requiere un sensor de
presión para detectar la presión del aire de inyección, se puede
reducir los costos, y se puede llevar a cabo atomización del
combustible usando el aire de inyección a alta presión para
garantizar buen rendimiento de arranque.
Cuando se detecta que el tiempo de parada
captado por el temporizador al arrancar el motor de combustión
interna E está dentro de un tiempo de parada preestablecido t1
correspondiente a un estado donde la presión del aire de inyección
es mayor que la presión básica de aire PA0, la UEC 80 establece el
tiempo de inyección TM a la carrera de compresión. Cuando el tiempo
de parada t excede del tiempo de parada preestablecido t1, como
resultado de la ejecución de control al tiempo de arranque, el
tiempo de parada t desde el tiempo de parada de marcha anterior del
motor de combustión interna E al período de inicio de marcha en
este tiempo está dentro del tiempo de parada preestablecido t. La
caída de presión del aire de inyección debido al escape de aire
comprimido por diminutos intervalos en el sistema de suministro de
aire 50 y la cámara de aire 37 de la bomba de aire 52 a la válvula
de inyección de combustible/aire 30 es casi inexistente o pequeña.
Por lo tanto, la mezcla de combustible/aire puede inyectarse
durante la carrera de compresión cuando la presión del aire de
inyección al comienzo de tiempo de arranque es mayor que la presión
básica de aire PA0 sin ejecutar control en el tiempo de arranque.
Por lo tanto, el aire de inyección a una presión mayor que la
presión básica de aire PA0 forma un potente flujo de aire dentro de
la cámara de combustión 8 y se promueve la atomización de
combustible. Por lo tanto, es posible obtener excelente
combustibilidad y es posible la operación de combustión
estratificada directamente después del inicio del arranque.
Como resultado, incluso cuando el motor de
combustión interna E está en un estado de arranque, cuando la
activación de arranque está dentro de un tiempo corto después de
una parada temporal, tal como una parada de marcha en vacío, es
decir, cuando el tiempo de parada t está dentro del tiempo de parada
preestablecido t1, la inyección de una mezcla de combustible/aire
se realiza usando el aire de inyección a alta presión sin ejercer
control al tiempo del arranque y se mejora la combustibilidad. Por
lo tanto, se garantiza excelente rendimiento de arranque, y el
período de arranque para funcionamiento en combustión estratificada
se puede hacer más rápido de modo que la combustión se mejora
drásticamente.
La sección de descarga 52g y el tubo 68 de la
bomba de aire 52 están dispuestos junto al lado de escape de la
culata de cilindro 3, y el paso de aire de lado de culata 54b y el
paso de aire de lado de cubierta 54c están dispuestos en el lado de
escape de la culata de cilindro 3 y en el lado de escape de la
cubierta de culata 4, respectivamente. Como resultado, los pasos de
aire 54a, 54b y 54c del sistema de paso de aire 54 que guían aire
comprimido descargado de la bomba de aire 52 están dispuestos en el
lado de escape de la culata de cilindro 3 y en el lado de escape de
la cubierta de culata 4 que están a una temperatura alta en
comparación con el lado de admisión de los gases de escape que
fluyen al orificio de escape 10. Cuando el aire comprimido por la
bomba de aire 52 para elevar la temperatura fluye a través de los
pasos de aire 54a, 54b y 54c, se suprimen las caídas de la
temperatura del aire comprimido, y es posible mantener la
temperatura del aire comprimido.
Como resultado, cuando fluye aire comprimido a
través del sistema de paso de aire 54, se evita o suprime la
aparición de condensación debida a contacto con las paredes del
paso que están a una temperatura inferior a la temperatura del aire
comprimido, y la temperatura del aire de inyección dentro de la
cámara de aire 37 se puede mantener relativamente alta. Por lo
tanto, se promueve la vaporización de combustible al tiempo del
arranque y también se mejora a este respecto el rendimiento de
arranque.
El conjunto de la cubierta de bomba 52b y la
sección de descarga 52g está colocado además al lado de la
superficie de conexión 3d del cilindro 2 del cilindro 3, la parte
superior de la cámara de bomba 52e está colocada sustancialmente
encima de la superficie de conexión 3d, y toda la cámara de aire 37
está colocada más hacia la bomba de aire 52 que la cámara de
combustible 36. Como resultado, los pasos de aire 54a, 54b y 54c
que llegan a la cámara de aire 37 desde la sección de descarga 52g
del sistema de paso de aire 54 pueden ser pequeños y se pueden
disponer colectivamente en y cerca del lado de escape de la culata
de cilindro 3 donde se forma el orificio de escape 10. Por lo
tanto, se puede mejorar el efecto de retención de calor en el aire
comprimido en los pasos de aire 54a, 54b y 54c que llegan a la
cámara de aire 37 desde la bomba de aire 52 del sistema de paso de
aire 54. Como resultado, esto contribuye a mantener la temperatura
del aire de inyección comparativamente alta, se promueve la
vaporización de combustible durante el arranque, y se mejora el
rendimiento de arranque.
Disponiendo un orificio 70 que constituye una
estructura de mantenimiento de alta presión para mantener
temporalmente la presión del aire de inyección a una presión más
alta que la presión de aire establecida PA al menos hasta donde el
tiempo se solapa con el tiempo de inicio de inyección de la válvula
de inyección de combustible/aire 30 en el sistema de paso de aire
54, se inyecta combustible junto con aire de inyección a una
presión más alta que la presión establecida PA al tiempo de
inyección TM y por lo tanto se promueve la atomización de
combustible dentro de la cámara de combustión 8.
Como resultado, cuando el tiempo de descarga TM
durante el arranque se pone a la carrera de compresión, se promueve
más la atomización de combustible dentro de la cámara de
combustión, y consiguientemente se mejora el rendimiento de
arranque.
Sigue una descripción de la realización con una
configuración modificada de parte de la configuración de la
realización mencionada anteriormente. En la realización anterior,
el tiempo de conmutar el tiempo de inyección TM de la carrera de
admisión a la carrera de compresión se decide en base a la velocidad
rotacional del motor Ne. Sin embargo, como se representa en la
figura 11, esto también se puede decidir en base a un número de
inyección Ni de la válvula de inyección de combustible/aire 30 en
vez de a la velocidad rotacional del motor Ne.
En un diagrama de flujo que representa una
rutina de control para el control durante el arranque de la figura
11, el procesado del paso S3 y del paso S12 del diagrama de flujo
de la figura 9 se sustituye por el proceso del paso S23 y el paso
S32, siendo otros aspectos del procesado idénticos a los del
diagrama de flujo de la figura 9.
Específicamente, en el paso S23, se inicia un
recuento de una frecuencia de inyección Ni de la válvula de
inyección de combustible/aire 30 desde el momento en que el
circuito de encendido entra en un estado operativo. En el paso S32,
se determina si Ni es o no inferior o igual a un número de
inyección preestablecido Ni1. La frecuencia de inyección
preestablecida Ni1 es la frecuencia de inyección Ni correspondiente
a cuando la presión del aire de inyección dentro de la cámara de
aire 37 llega a la presión básica PA0 y puede ser una pluralidad de
números preestablecidos tal como, por ejemplo, 4 a 10, establecidos
con anterioridad en base a experimentación, etc.
Cuando la determinación del paso S32 es
negativa, es decir, cuando se determina que la presión del aire de
inyección no ha llegado a la presión básica de aire PA0, se pasa al
paso S13, y el tiempo de inyección TM de la válvula de inyección de
combustible/aire 30 se pone solamente para la carrera de admisión.
Además, cuando la determinación del paso S12 es afirmativa, la
presión del aire de inyección es la presión básica PA0 o superior
que es capaz de inyectar la mezcla de combustible/aire en la
carrera de compresión. Después se pasa al paso S14, y el tiempo de
inyección TM de la válvula de inyección de combustible/aire 30 se
conmuta de la carrera de admisión a la carrera de
compresión, para ponerse a la carrera de compresión.
compresión, para ponerse a la carrera de compresión.
Los medios detectores de frecuencia de inyección
para detectar la frecuencia de inyección Ni se configuran desde la
parte de la UEC 80 que ejecuta el procesado en el paso S23, y los
medios detectores de frecuencia de inyección también constituyen
los medios detectores de estado de motor.
Según el motor de combustión interna equipado
con los medios detectores de frecuencia de inyección, el tiempo de
inyección TM se cambia de la carrera de admisión a la carrera de
compresión cuando la presión del aire de inyección llega a la
presión básica de aire en base a los resultados de la detección de
los medios detectores de frecuencia de inyección sin utilizar un
sensor de presión para detectar la presión del aire de inyección de
manera que se realiza atomización de combustible usando el aire de
inyección a alta presión. Esto produce los mismos resultados que la
realización en la que se determina en base a la velocidad
rotacional del motor Ne si se alcanza o no la presión básica
PA0.
El sensor de arranque 84 también puede empezar a
calcular el tiempo durante el arranque usando el estado de
activación o desactivación de un interruptor de arranque en vez del
sensor de velocidad rotacional 81 o también se puede adoptar una
configuración que utiliza un temporizador donde el tiempo se agota
después de haber transcurrido un período preestablecido de tiempo.
Además, también se puede usar un dispositivo de arranque de
retroceso como medio de arranque.
En la realización anterior, el tiempo de
inyección TM de la válvula de inyección de combustible/aire 30
durante la marcha a alta velocidad o gran carga del motor E se
establece solamente a la carrera de admisión, pero también se puede
establecer durante la carrera de admisión y la carrera de
compresión, respectivamente. En este caso, la cantidad de
combustible correspondiente al estado de funcionamiento se
suministra a la cámara de combustión 8 separada entre la carrera de
admisión y la carrera de compresión.
El motor de combustión interna también puede ser
un motor de combustión interna multicilindro. Además, el motor de
combustión interna puede estar montado en vehículos distintos de
motocicletas, y además de motocicletas, también se puede usar como
un motor fuera borda o como otro equipo.
Claims (4)
1. Motor de combustión interna con regulación de
inyección de una mezcla de aire y combustible, que tiene una
válvula de inyección de combustible/aire para inyectar directamente
una mezcla de combustible y aire a una cámara de combustión, una
bomba de aire movida por un cigüeñal para proporcionar aire
comprimido que constituye el aire de inyección, y medios de control
para establecer el tiempo de inyección de la citada válvula,
incluyendo además medios detectores del estado de motor para
controlar un estado del motor de combustión interna,
caracterizado porque los medios de control establecen el
tiempo de inyección durante la carrera de compresión del motor de
combustión interna según el estado de motor, y cuando el arranque
del motor de combustión interna es detectado por los medios
detectores del estado de motor, entonces el tiempo de inyección se
establece durante la carrera de admisión del motor de combustión
interna y se controla el tiempo de inyección durante el
arranque.
2. Motor de combustión interna con regulación de
inyección de una mezcla de aire y combustible, según la
reivindicación 1, caracterizado porque los medios detectores
de estado de motor incluyen medios detectores de velocidad
rotacional para detectar la velocidad rotacional del motor, de
manera que cuando los medios detectores de velocidad detectan que
se ha alcanzado una velocidad rotativa predeterminada del motor
correspondiente a alcanzar una presión básica del aire donde es
posible la inyección de una mezcla de aire en la carrera de
compresión, durante el control del arranque, entonces los medios de
control conmutan el control del tiempo de inyección de la carrera
de admisión a la carrera de compresión.
3. Motor de combustión interna con regulación de
inyección de una mezcla de aire y combustible, según la
reivindicación 1, caracterizado porque los medios detectores
del estado de motor incluyen un dispositivo detector de frecuencia
de inyección de la válvula de inyección de combustible/aire, de
manera que cuando el dispositivo detector de frecuencia de inyección
detecta que la presión del aire de inyección ha alcanzado una
frecuencia de inyección preestablecida correspondiente a alcanzar
una presión básica de aire donde es posible la inyección de una
mezcla de aire en la carrera de compresión durante el control del
arranque, entonces los medios de control conmutan el control del
tiempo de inyección de la carrera de admisión a la carrera de
compresión.
4. Motor de combustión interna con regulación de
inyección de una mezcla de aire y combustible, según la
reivindicación 1, caracterizado porque los medios detectores
de estado de motor incluyen un dispositivo detector de tiempo para
controlar un tiempo de parada del motor de combustión interna, de
manera que cuando el tiempo de parada detectado por el citado
dispositivo está dentro de un margen de tiempo de parada
preestablecido correspondiente a un estado donde la presión del
aire de inyección es mayor que una presión básica del aire donde la
inyección de la mezcla de aire es posible en la carrera de
compresión al arrancar el motor de combustión interna, entonces los
medios de control establecen el tiempo de inyección durante la
carrera de compresión, y cuando el tiempo de parada excede del
margen de tiempo de parada preestablecido, entonces el tiempo de
inyección se controla durante el arranque.
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