ES2335742T3 - Dispositivo de control para motor de combustion interna. - Google Patents
Dispositivo de control para motor de combustion interna. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2335742T3 ES2335742T3 ES00962900T ES00962900T ES2335742T3 ES 2335742 T3 ES2335742 T3 ES 2335742T3 ES 00962900 T ES00962900 T ES 00962900T ES 00962900 T ES00962900 T ES 00962900T ES 2335742 T3 ES2335742 T3 ES 2335742T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- valve
- engine
- degree
- amount
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D11/107—Safety-related aspects
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0261—Controlling the valve overlap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D33/00—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for
- F02D33/02—Controlling delivery of fuel or combustion-air, not otherwise provided for of combustion-air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
- F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
- F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
- F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
- F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/002—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0404—Throttle position
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Dispositivo para controlar un motor de combustión interna que ajusta el grado de apertura objetivo de una válvula de mariposa del motor de combustión interna basándose en una cantidad presente de funcionamiento del pedal del acelerador y, tras haber pasado un tiempo de retardo predeterminado, comienza a accionar la válvula de mariposa de modo que el grado de apertura real de la válvula de mariposa se convierte en dicho grado de apertura objetivo, para estimar de ese modo el grado de apertura real de la válvula de mariposa en el futuro tras haber pasado un periodo de tiempo predeterminado desde el presente basándose en dicho grado de apertura objetivo, dicho tiempo de retardo y las características de funcionamiento de la válvula de mariposa, y para calcular la cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicho valor estimado, comprendiendo dicho dispositivo para controlar un motor de combustión interna: medios de ajuste de la sincronización de válvulas objetivo para ajustar una sincronización de válvulas objetivo del motor basándose en un grado de apertura real de válvula de mariposa; medios de sincronización variable de válvulas para controlar la sincronización de válvulas del motor a dicha sincronización de válvulas objetivo; medios de estimación de la sincronización de válvulas para calcular un valor estimado de dicha sincronización de válvulas objetivo en el futuro tras haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicho grado de apertura estimado de la válvula de mariposa, y para estimar una sincronización de válvulas del motor real en el futuro tras el paso de dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicha sincronización de válvulas objetivo estimada; y medios de estimación de la cantidad de aire de admisión para estimar la cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicho grado de apertura estimado de la válvula de mariposa y dicha sincronización de válvulas estimada.
Description
Dispositivo de control para motor de combustión
interna.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para controlar un motor de combustión interna. Más
específicamente, la invención se refiere a un dispositivo para
controlar un motor de combustión interna que estima un valor futuro
del grado de apertura de la válvula de mariposa de un motor tras
haber transcurrido un periodo de tiempo predeterminado retardando
el inicio del funcionamiento para controlar un grado de apertura de
la válvula de mariposa de un motor a un valor objetivo y, basándose
en este valor estimado del grado de apertura de la válvula de
mariposa, estimar con precisión la cantidad de aire de admisión
captado por el motor en el futuro.
Se conoce un dispositivo para controlar un motor
de combustión interna que incluye una denominada válvula de
mariposa controlada electrónicamente cuyo grado de apertura puede
controlarse independientemente de la cantidad de funcionamiento del
pedal del acelerador por el conductor y estimar con precisión la
cantidad de aire que captará el motor retardando el inicio del
funcionamiento para controlar el grado de apertura de la válvula de
mariposa a un valor objetivo determinado a partir de la cantidad de
funcionamiento del pedal del acelerador en un tiempo de retardo
predeterminado.
En general, se ha empleado un sistema denominado
de control de la cantidad de combustible basado en la cantidad de
aire en el que se mide en primer lugar la cantidad de aire captado
por el motor de combustión interna, y se controla la cantidad de
inyección de combustible basándose en la cantidad de aire medida, de
modo que la relación aire-combustible del motor se
convierte en un valor óptimo. En un motor de este tipo, es
importante medir con precisión la cantidad de aire captado por el
motor. En un estado en el que la cantidad de aire captado por el
motor está variando debido a cambios en el grado de apertura de la
válvula de mariposa y en la velocidad de rotación como resultado de
un estado de funcionamiento transitorio, sin embargo, a menudo se
vuelve difícil medir con precisión la cantidad de aire captado por
el motor. La cantidad de aire captado realmente por los cilindros
del motor se determina en el momento en el que se cierran las
válvulas de admisión de los respectivos cilindros. Por tanto, con
el fin de ajustar con precisión la cantidad de inyección de
combustible, debe ajustarse la cantidad de inyección de combustible
basándose en la cantidad de aire captado por el motor en un momento
en el que se cierra la válvula de admisión del cilindro.
Generalmente, sin embargo, el momento para calcular la cantidad de
inyección de combustible para cada cilindro precede al momento en el
que se cierra la válvula de admisión. Con el fin de ajustar con
precisión la cantidad de inyección de combustible basándose en la
cantidad de aire captado realmente por el cilindro, por tanto, es
necesario estimar con precisión la cantidad de aire captado por el
motor en un momento en el que la válvula de admisión se cerrará en
el futuro en un momento de cálculo de la cantidad de inyección de
combustible.
La cantidad de aire captado por el motor varía
dependiendo del grado de apertura de la válvula de mariposa y la
velocidad de rotación del motor. Puesto que la tasa de cambio en el
grado de apertura de la válvula de mariposa es relativamente mayor
que una tasa de cambio en la velocidad de rotación del motor durante
el funcionamiento transitorio, si pudiera estimarse con precisión
el grado de apertura de la válvula de mariposa en el momento en el
que se cierra la válvula de admisión, entonces, podría estimarse la
cantidad de aire captado por el motor en el momento en el que se
cierra la válvula de admisión. En un motor equipado con una válvula
de mariposa controlada electrónicamente que puede operarse
independientemente del funcionamiento del pedal de aceleración por
el conductor, se ha propuesto un método denominado de cálculo
inverso con avance de fase en el que se estima con precisión el
grado de apertura futuro de la válvula de mariposa retardando la
operación de apertura o cierre de la válvula de mariposa en un
periodo de tiempo predeterminado y se estima con precisión la
cantidad de aire que captará el motor en el futuro (cantidad de
aire captado por el motor cuando la válvula de admisión se cierra
en el cilindro) basándose en el grado de apertura estimado de la
válvula de mariposa.
Un dispositivo para controlar un motor de
combustión interna estimando la cantidad de aire de admisión de
este tipo se ha dado a conocer, por ejemplo, en la publicación de
patente japonesa no examinada (Kokai) n.º
10-169469.
Según el dispositivo de esta publicación, se
ajusta el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa
controlada electrónicamente basándose en la cantidad presente de
funcionamiento del pedal del acelerador (cantidad de depresión).
Sin embargo, la válvula de mariposa no se acciona hasta el grado de
apertura objetivo inmediatamente tras ajustarse el grado de
apertura objetivo. En su lugar, la válvula de mariposa se acciona
tras haber transcurrido un tiempo de retardo predeterminado. En
general, la válvula de mariposa controlada electrónicamente implica
un retraso en el funcionamiento debido al retardo en la operación de
control o debido al retardo en la activación del mecanismo. Incluso
cuando el grado de apertura objetivo ha cambiado rápidamente (por
ejemplo, gradualmente), por tanto, se produce un tiempo de retardo
D determinado a partir de las características de funcionamiento de
la válvula de mariposa hasta que el grado de apertura de la válvula
de mariposa llega realmente al grado de apertura objetivo. Por
tanto, si se conocen con precisión las características de
funcionamiento de la válvula de mariposa, se hace posible calcular
el grado de apertura de la válvula de mariposa en cada momento hasta
que la válvula de mariposa llega realmente al grado de apertura
objetivo incluso cuando el grado de apertura objetivo de la válvula
de mariposa varía gradualmente. En teoría, es posible estimar el
grado de apertura de la válvula de mariposa en cada momento
basándose en las características de funcionamiento de la válvula de
mariposa en un momento en el que el grado de apertura objetivo ha
cambiado gradualmente.
En el funcionamiento real, sin embargo, cuando
se mueve el pedal del acelerador una gran cantidad por el conductor
y el grado de apertura objetivo cambia continuamente, un cambio en
el grado de apertura objetivo tras el momento de estimación no se
refleja en el valor estimado incluso cuando se estima el grado de
apertura futuro de la válvula de mariposa en cada momento basándose
en las características de funcionamiento de la válvula de mariposa
en un momento dado. Por tanto, el grado de apertura estimado de la
válvula de mariposa pierde precisión.
Según el dispositivo de la publicación anterior,
tras haberse ajustado el grado de apertura objetivo, se retarda el
inicio de la operación para accionar la válvula de mariposa
dependiendo del grado de apertura objetivo en un tiempo de retardo
predeterminado (un periodo del tiempo de retardo es tan corto que el
conductor no siente realmente el retardo), de modo que un cambio en
el grado de apertura objetivo se refleja completamente en el grado
de apertura estimado de la válvula de mariposa. Concretamente, en el
dispositivo de la publicación anterior, el funcionamiento real de
la válvula de mariposa se retarda en el tiempo de retardo anterior
hasta después del cambio en el grado de apertura objetivo. Esto
hace, en otras palabras, que sea posible conocer exactamente, en un
momento en el que la válvula de mariposa comienza realmente a
funcionar, cómo cambiará el grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa posteriormente. Por tanto, se hace posible
reflejar completamente un cambio en el grado de apertura objetivo
en el grado de apertura estimado de la válvula de mariposa y, así,
estimar con precisión un cambio real en el grado de apertura de la
válvula de mariposa. Según el dispositivo de la publicación
anterior, se estima con precisión el grado de apertura de la válvula
de mariposa en un momento en el que se cierra la válvula de
admisión en un momento en el que se calcula la cantidad de
inyección de combustible, y se calcula la cantidad de aire captado
por el motor en un momento en el que se cierra la válvula de
admisión basándose en este grado de apertura estimado de la válvula
de mariposa.
Cuando se aplica a un motor de sincronización
fija de válvulas en el que las válvulas de admisión y escape tienen
sincronizaciones fijas de apertura/cierre, el dispositivo de la
publicación anterior hace que sea posible estimar con precisión la
cantidad de aire captado por el motor. Sin embargo, cuando se aplica
a un motor de sincronización variable de válvulas en el que las
sincronizaciones para la apertura y el cierre de las válvulas de
admisión y escape varían dependiendo de las condiciones de
funcionamiento del motor, el dispositivo de la publicación anterior
no puede estimar con precisión la cantidad de aire captado por el
motor.
En el motor de sincronización variable de
válvulas, se ajusta la sincronización de válvulas objetivo
dependiendo de la carga del motor (la cantidad de aire captado por
el motor y la velocidad de rotación). Sin embargo, la cantidad de
aire captado por el motor no está determinada exclusivamente por el
grado de apertura de la válvula de mariposa y la velocidad de
rotación, sino que varía según un cambio en la sincronización de
válvulas. Por tanto, si se estima la cantidad de aire captado por
el motor basándose únicamente en el grado de apertura estimado de
la válvula de mariposa como lo hace el dispositivo de la publicación
de patente japonesa no examinada (Kokai) n.º
10-169469 mencionada anteriormente, disminuye
enormemente la precisión de la estimación de la cantidad de aire
captado por el motor cuando cambia la sincronización de
válvulas.
En este caso, la velocidad de funcionamiento del
mecanismo de sincronización variable de válvulas habitualmente es
considerablemente menor que la velocidad de funcionamiento de la
válvula de mariposa controlada electrónicamente. Cuando el grado de
apertura de la válvula de mariposa cambia rápidamente, por tanto, un
cambio en la sincronización de válvulas del motor cuando el grado
de apertura de la válvula de mariposa está cambiando es
insignificantemente pequeño, y la precisión para estimar la
cantidad de aire captado por el motor no se ve muy afectada. En el
momento de una lenta aceleración o una lenta desaceleración en las
que el cambio en el grado de apertura de la válvula de mariposa es
relativamente pequeño, sin embargo, un cambio en la sincronización
de válvulas durante el tiempo en que está cambiando el grado de
apertura de la válvula de mariposa se vuelve relativamente grande,
y disminuye enormemente la precisión para estimar la cantidad de
aire captado.
En el dispositivo de la publicación mencionada
anteriormente, además, se mantiene constante el retardo desde
cuando cambia el grado de apertura objetivo hasta cuando funciona de
manera correspondiente la válvula de mariposa. Por tanto, la
sincronización para iniciar el funcionamiento de la válvula de
mariposa según se observa desde el ciclo de carrera de cada
cilindro varía dependiendo de la sincronización de cambio en el
grado de apertura objetivo. En un motor de combustión interna real,
la cantidad de aire captado realmente por el cilindro varía en
cierta medida dependiendo de en qué parte del ciclo de carrera del
cilindro ha cambiado la cantidad de aire captado por el motor (es
decir, en qué parte ha cambiado el grado de apertura de la válvula
de mariposa). Por tanto, cuando el grado de apertura de la válvula
de mariposa comienza a cambiar en el ciclo de carrera del cilindro
como lo hace en el dispositivo de la publicación anterior, la
cantidad de aire captado realmente por el cilindro cambia a menudo
aun cuando la cantidad de aire captado por el motor siga siendo la
misma cuando se cierra la válvula de admisión del cilindro. Esto
provoca una disminución en la precisión de estimación de la
cantidad de aire captado por el cilindro.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un dispositivo para controlar un motor de combustión
interna que hace que sea posible calcular con precisión la cantidad
de aire captado por el cilindro resolviendo los problemas
mencionados anteriormente.
Según la presente invención, se proporciona un
dispositivo para controlar un motor de combustión interna que
ajusta el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa del
motor de combustión interna basándose en una cantidad presente de
funcionamiento del pedal del acelerador y, tras haber pasado un
tiempo de retardo predeterminado, comienza a accionar la válvula de
mariposa de modo que el grado de apertura real de la válvula de
mariposa se convierte en dicho grado de apertura objetivo, para
estimar de ese modo el grado de apertura real de la válvula de
mariposa en el futuro tras haber pasado un periodo de tiempo
predeterminado desde el presente basándose en dicho grado de
apertura objetivo, dicho tiempo de retardo y las características de
funcionamiento de la válvula de mariposa, y para calcular la
cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras haber
pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicho
valor estimado, comprendiendo dicho dispositivo para controlar un
motor de combustión interna:
medios de ajuste de la sincronización de
válvulas objetivo para ajustar la sincronización de válvulas
objetivo del motor basándose en un grado de apertura real de la
válvula de mariposa;
medios de sincronización variable de válvulas
para controlar la sincronización de válvulas del motor con respecto
a dicha sincronización de válvulas objetivo
medios de estimación de la sincronización de
válvulas para calcular un valor estimado de dicha sincronización de
válvulas objetivo en el futuro, tras haber pasado dicho periodo de
tiempo predeterminado, basándose en dicho grado de apertura
estimado de la válvula de mariposa, y para estimar una
sincronización de válvulas del motor real en el futuro tras el paso
de dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicha
sincronización de válvulas objetivo estimada; y
medios de estimación de la cantidad de aire de
admisión para estimar la cantidad de aire que captará el motor en
el futuro tras haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado
basándose en dicho grado de apertura estimado de la válvula de
mariposa y dicha sincronización de válvulas estimada.
Es decir, la presente invención estima no sólo
el grado de apertura de la válvula de mariposa sino también la
sincronización de válvulas del motor al mismo tiempo en un momento
en el futuro.
Habitualmente, se ajusta un valor objetivo de la
sincronización de válvulas del motor basándose en la cantidad de
aire captado realmente por el motor y la velocidad de rotación del
motor. Sin embargo, tal como se explicó anteriormente, la cantidad
de aire captado por el motor también varía dependiendo de la
sincronización de válvulas. Por tanto, es difícil estimar con
precisión tanto la cantidad de aire captado por el motor como la
sincronización de válvulas. En la presente invención, la
sincronización de válvulas objetivo se determina basándose, por
ejemplo, en el grado de apertura de la válvula de mariposa sin usar
la cantidad de aire captado por el motor que varía debido a la
sincronización de válvulas. Por tanto, se hace que sea posible
estimar una sincronización de válvulas objetivo en un momento en el
futuro usando el grado de apertura estimado de la válvula de
mariposa. Si la sincronización de válvulas objetivo pudiera medirse
en un momento en el futuro, podría estimarse la sincronización de
válvulas real en un momento en el futuro basándose en las
características de funcionamiento de los medios de sincronización
variable de válvulas usando el mismo método que el usado para
estimar el grado de apertura real de la válvula de mariposa. Según
la presente invención, por tanto, es posible estimar el grado de
apertura de la válvula de mariposa así como la sincronización de
válvulas en un momento en el futuro (por ejemplo, en un momento en
el que se cierra la válvula de admisión del cilindro), y se calcula
con precisión la cantidad de aire captado por el motor que refleja
un cambio en la sincronización de válvulas.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un dispositivo para controlar un motor de combustión
interna que ajusta el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa del motor de combustión interna basándose en una cantidad
presente de funcionamiento del pedal del acelerador y, tras haber
pasado un tiempo de retardo predeterminado, comienza a accionar la
válvula de mariposa de modo que el grado de apertura real de la
válvula de mariposa se convierte en dicho grado de apertura
objetivo, para estimar de ese modo el grado de apertura real de la
válvula de mariposa en el futuro tras haber pasado un periodo de
tiempo predeterminado desde el presente basándose en dicho grado de
apertura objetivo, dicho tiempo de retardo y las características de
funcionamiento de la válvula de mariposa, y para calcular la
cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras haber
pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicho
valor estimado, comprendiendo dicho dispositivo para controlar un
motor de combustión interna:
medios de ajuste del tiempo de retardo para
ajustar así dicho tiempo de retardo en el que dicha válvula de
mariposa comienza el accionamiento en un momento predeterminado en
una carrera de un cilindro particular del motor.
Es decir, según este aspecto de la invención, el
tiempo de retardo se ajusta de modo que la válvula de mariposa se
acciona de manera que se ajusta al grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa en un momento predeterminado en una carrera de
un cilindro particular (por ejemplo, el primer cilindro). Por tanto,
la válvula de mariposa comienza a funcionar siempre que el cigüeñal
del motor llega a una posición angular de rotación predeterminada.
En el motor de combustión interna real tal como se describió
anteriormente, la cantidad de aire captado realmente por el
cilindro difiere ligeramente dependiendo de en qué parte del ciclo
de carrera del cilindro haya cambiado la cantidad de aire captado
por el motor (es decir, en qué parte ha cambiado el grado de
apertura de la válvula de mariposa). Por tanto, cuando el grado de
apertura de la válvula de mariposa comienza a cambiar en el ciclo
de carrera del cilindro, la cantidad de aire captado realmente por
el cilindro a menudo cambia aun cuando la cantidad de aire captado
por el motor sea la misma en un momento en el que se cierra la
válvula de admisión del cilindro, produciendo una disminución en la
precisión de la estimación de la cantidad de aire captado por el
cilindro. En la presente invención, el grado de apertura de la
válvula de mariposa siempre comienza a cambiar a un ángulo de
cigüeñal predeterminado. El aire comienza a captarse por el motor
siempre en la misma posición del ciclo de carrera de cada cilindro.
Por tanto, no se produce una dispersión en la cantidad de aire
captado, que se produce por un cambio en la posición cuando el grado
de apertura de la válvula de mariposa comienza a cambiar y, así, se
mejora la precisión para estimar la cantidad de aire que se
capta.
Según otro aspecto de la presente invención, se
proporciona un dispositivo para controlar un motor de combustión
interna que ajusta un grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa del motor de combustión interna basándose en una cantidad
presente de funcionamiento del pedal del acelerador, comienza a
accionar la válvula de mariposa, tras haber pasado un tiempo de
retardo predeterminado, de modo que el grado de apertura real de la
válvula de mariposa se convierte en dicho grado de apertura
objetivo, para estimar de ese modo el grado de apertura real de la
válvula de mariposa en el futuro tras haber pasado un periodo de
tiempo predeterminado desde el presente basándose en dicho grado de
apertura objetivo, dicho tiempo de retardo y las características de
funcionamiento de la válvula de mariposa y, para calcular la
cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras haber
pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en dicho
valor estimado, comprendiendo dicho dispositivo para controlar un
motor de combustión interna:
medios de ajuste del tiempo de retardo para
ajustar así dicho tiempo de retardo en el que dicha válvula de
mariposa comienza el accionamiento en un momento predeterminado en
una carrera de un cilindro particular del motor cuando el motor
está al ralentí;
medios que evitan el calado para evitar un
calado del motor ajustando un grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa independientemente de la cantidad de
funcionamiento del pedal del acelerador cuando es probable que el
motor que está al ralentí pueda calarse; y
medios para iniciar el accionamiento de la
válvula de mariposa de modo que el grado de apertura de la válvula
de mariposa alcance dicho grado de apertura objetivo inmediatamente
cuando el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa se
ajusta mediante dichos medios que evitan el calado para evitar el
calado de un motor independientemente del tiempo de retardo
ajustado mediante dichos medios de ajuste del tiempo de retardo.
Según esta realización de la invención, la
válvula de mariposa se acciona inmediatamente sin ajustar un tiempo
de retardo cuando se acciona la válvula de mariposa (se aumenta el
grado de apertura de la válvula de mariposa) para evitar que el
motor que está al ralentí se cale debido al empeoramiento de la
combustión o similar. Cuando la velocidad de rotación del motor que
está al ralentí disminuye enormemente debido al empeoramiento de la
combustión o similar, el grado de apertura de la válvula de mariposa
debe aumentarse lo más rápidamente posible para evitar el calado
del motor. En tal caso, un inicio con retraso del funcionamiento de
la válvula de mariposa puede hacer que el motor se cale cuando la
velocidad de rotación del motor disminuye enormemente puesto que no
se produce un cambio en el grado de apertura de la válvula de
mariposa en ese momento. Según la presente invención, por tanto,
cuando se aumenta el grado de apertura de la válvula de mariposa
para impedir que se cale el motor que está al ralentí, se aumenta
inmediatamente el grado de apertura de la válvula de mariposa sin
proporcionar un tiempo de retardo de ese modo para impedir un calado
del motor.
\vskip1.000000\baselineskip
la figura 1 es un diagrama que ilustra
esquemáticamente la disposición del dispositivo para controlar un
motor de combustión interna de la presente invención cuando se
aplica a un motor de combustión interna para automóviles;
las figuras 2, 3(A), 3(B), 4 y 5
son diagramas que ilustran un método de estimación de la cantidad de
aire de admisión mediante el dispositivo de control; y
la figura 6 es un diagrama de flujo para
ilustrar concretamente la operación para estimar la cantidad de aire
de admisión mediante el dispositivo de control de la figura 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Ahora se describirán realizaciones de la
presente invención con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una vista que ilustra
esquemáticamente la constitución completa de la presente invención
aplicada a un motor de combustión interna para automóviles. En la
figura 1, el número de referencia 1 indica un cuerpo de un motor de
combustión interna, 2 indica un depósito de compensación
proporcionado en el conducto de admisión del motor 1, el número de
referencia 2a indica un colector de admisión que conecta el depósito
de compensación 2 con las lumbreras de admisión de los cilindros,
16 indica una válvula de mariposa dispuesta en el conducto de
admisión aguas arriba del depósito de compensación 2, y el número de
referencia 7 indica una válvula de inyección de combustible para
inyectar el combustible a presión en la lumbrera de admisión de cada
cilindro del motor 1.
En esta realización, la válvula de mariposa 16
se proporciona con un actuador 16a tal como un motor paso a paso.
La válvula de mariposa 16 es del tipo en que el grado de apertura de
la misma cambia dependiendo de una entrada de señal de control
desde una ECU 10 que se describirá más adelante. Es decir, la
válvula de mariposa 16 de esta realización es una denominada
válvula de mariposa controlada electrónicamente que puede abrirse
independientemente de la cantidad de funcionamiento del pedal del
acelerador por parte de un conductor. La válvula de mariposa 16
está dotada además de un sensor de apertura de mariposa 17 que
genera una señal de voltaje de conformidad con la cantidad de
funcionamiento (grado de apertura) de la válvula de mariposa.
En la figura 1, el número de referencia 11
indica un colector de escape para conectar las lumbreras de escape
del cilindro con un tubo de escape 14 común, el número de referencia
20 indica un catalizador de tres vías dispuesto en el tubo de
escape 14, el número de referencia 13 indica un sensor de la
relación aire-combustible aguas arriba dispuesto en
el colector de escape 11 en una parte en la que los gases de escape
se fusionan entre sí (aguas arriba del catalizador de tres vías
20), y 15 indica un sensor de la relación
aire-combustible aguas abajo dispuesto en el tubo
de escape 14 aguas abajo del catalizador de tres vías 20. Cuando la
relación aire-combustible del gas de escape que
fluye hacia el interior es próxima a una relación
aire-combustible estequiométrica, el catalizador de
tres vías 20 puede purificar los tres componentes, es decir, HC, CO
y NO_{x} en el gas de escape simultáneamente. Los sensores de la
relación aire-combustible 13 y 15 se usan para
detectar las relaciones aire-combustible del gas de
escape cuando la cantidad de inyección de combustible al motor se
controla mediante realimentación, de modo que la relación
aire-combustible del motor se convierte en una
relación aire-combustible objetivo predeterminada
cuando el motor está en funcionamiento normal.
En esta realización, el conducto de admisión
está dotado en su entrada de un caudalímetro de aire 3 que genera
una señal de voltaje correspondiente a la cantidad de aire captado
por el motor, y una camisa de agua 8 del bloque de cilindros del
cuerpo de motor 1 está dotada de un sensor de temperatura del agua 9
que genera una señal eléctrica de voltaje analógica dependiendo de
la temperatura del agua de refrigeración.
Las señales de salida del sensor de apertura de
la válvula de mariposa 17, el caudalímetro de aire 3, el sensor de
temperatura del agua 9 y los sensores de la relación
aire-combustible 13 y 15, se introducen en un
convertidor A/D que contiene multiplexor 101 en la ECU 10 que se
describirá más adelante.
En la figura 1, los números de referencia 5 y 6
indican sensores del ángulo de cigüeñal dispuestos cerca del árbol
de cigüeñal (no mostrado) del motor 1. El sensor del ángulo de
cigüeñal 5 genera una señal de impulso para detectar una posición
de referencia a, por ejemplo, cada 720º del ángulo de cigüeñal, y el
sensor del ángulo de cigüeñal 6 genera una señal de impulso para
detectar un ángulo de cigüeñal a cada 30º del ángulo de cigüeñal.
Las señales de impulso de estos sensores del ángulo de cigüeñal 5 y
6 se alimentan a una interfaz de entrada/salida 102 de la ECU 10,
en la que la salida del sensor del ángulo de cigüeñal 6 se
suministra a un terminal de interrupción de una CPU 103 en la ECU
10. La ECU 10 calcula el número de revoluciones (velocidad de
rotación) del motor 1 basándose en un intervalo entre las señales de
impulso del ángulo de cigüeñal del sensor del ángulo de cigüeñal 6
para usarlo para ejecutar diversos controles.
En esta realización, además, el motor 1 está
dotado de un mecanismo de sincronización variable de válvulas 50.
El mecanismo de sincronización variable de válvulas 50 en esta
realización trabaja para variar continuamente la fase de rotación
del árbol de levas (no mostrado) que acciona la válvula de admisión
del motor con respecto al árbol de cigüeñal mientras que el motor
está en funcionamiento. Generalmente puede usarse una variedad de
tipos de mecanismos de sincronización variable de válvulas 50. En
esta realización, sin embargo, no hay una limitación particular en
el tipo de mecanismo de sincronización variable de válvulas que se
usa, y puede usarse el mecanismo de sincronización variable de
válvulas de cualquier tipo conocido siempre que pueda variar
continuamente la sincronización de válvulas. En esta realización,
además, sólo se varía la sincronización de válvulas de la válvula
de admisión. Sin embargo, la invención puede aplicarse o bien al
motor equipado con un mecanismo de sincronización variable de
válvulas que varía las sincronizaciones de válvulas tanto de la
válvula de admisión como de la válvula de escape o bien al motor
equipado con un mecanismo de sincronización variable de válvulas
que varía la sincronización de válvulas de la válvula de escape
únicamente.
En los dibujos, el número de referencia 51
indica un sensor del ángulo de rotación de leva que está dispuesto
cerca del árbol de levas del motor 1 para generar una señal de
impulso de rotación de leva de referencia cada vez que el árbol de
levas llega a la posición de rotación de referencia. La señal de
impulso de rotación de leva de referencia se suministra a un
interfaz de entrada/salida 102 en la ECU 10. La ECU 10 calcula la
sincronización de válvulas presente VT de la válvula de admisión
basándose en una diferencia de fase entre una entrada de señal de
impulso de rotación de leva de referencia desde el sensor del ángulo
de rotación de leva 51 y una señal de impulso de rotación de
referencia de la entrada del árbol de cigüeñal desde el sensor del
ángulo de cigüeñal 5.
La unidad electrónica de control (ECU) 10 del
motor 1 está constituida, por ejemplo, como un microordenador, e
incluye el convertidor A/D que contiene multiplexor 101, la interfaz
de entrada/salida 102, la CPU 103, así como una ROM 104, una RAM
105, una RAM de seguridad 106 que puede mantener la memoria incluso
cuando el conmutador principal se desconecta, y un circuito de
generación de reloj 107.
Tal como se describirá más adelante, la ECU 10
ejecuta controles básicos del motor 1, tal como controlar la
cantidad de inyección de combustible basándose en la cantidad de
aire de admisión del motor, controlar el momento de ignición y
controlar las sincronizaciones de válvulas del motor dependiendo de
las condiciones de funcionamiento. En esta realización, la ECU 10
ejecuta además operaciones de control tales como para estimar la
cantidad de aire captado por el motor basándose en el grado de
apertura estimado de la válvula de mariposa tal como se explica más
adelante.
Para ejecutar las operaciones de control
anteriores, la ECU 10 recibe una señal de cantidad de aire de
admisión del motor (KL) desde el caudalímetro de aire 3, una señal
de apertura de mariposa (TA) desde el sensor de apertura de
mariposa 17 y una señal de temperatura del agua de refrigeración
(TW) desde el sensor de temperatura del agua 9 tras haberlos
sometido a la conversión A/D según una rutina de conversión A/D
ejecutada a intervalos de tiempo regulares.
La interfaz de entrada/salida 102 de la ECU 10
está conectada a la válvula de inyección de combustible 7 a través
de un circuito de accionamiento 108 para controlar la cantidad de
inyección de combustible desde la válvula de inyección de
combustible 7 y el momento de inyección, y está conectada además a
bujías de encendido 111 del motor 1 a través de un circuito 110 de
ignición para controlar los momentos de ignición del motor. Además,
la interfaz de entrada/salida 102 de la ECU 10 está conectada al
actuador 16a de la válvula de mariposa 16 y al actuador (no
mostrado) del mecanismo de sincronización variable de válvulas 50 a
través de los circuitos de accionamiento 113 y 115, con el fin de
controlar el grado de apertura de la válvula de mariposa 16 y la
sincronización de válvulas de la válvula de admisión.
A continuación, se describe más abajo cómo
calcular la cantidad de inyección de combustible para el motor
según la realización.
En esta realización, la cantidad de inyección de
combustible (tiempo de inyección de cada válvula de inyección de
combustible) TAU se calcula basándose en la cantidad de aire captado
por cada cilindro y la velocidad de rotación del motor de
conformidad con la fórmula siguiente,
(1)TAU =
(KL/NE) \ x \ KINJ \ x \ \alpha \ x \
FAF
en la que KL es la cantidad de aire
(caudal) captado por el motor, y NE es la velocidad de rotación del
motor.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta realización, tal como se describirá más
adelante, KL es una cantidad estimada de aire captado por el motor
cuando se cierra la válvula de admisión del cilindro. Además, KINJ
es una constante de conversión para calcular la cantidad de
combustible para llevar la relación aire-combustible
del motor a la relación aire-combustible objetivo
(por ejemplo, relación aire-combustible
estequiométrica). Es decir, (KL/NE) x KINJ representa una cantidad
básica de inyección de combustible necesaria para llevar la relación
aire-combustible de combustión en cada cilindro a
la relación aire-combustible objetivo cuando la
cantidad de aire de admisión del motor es KL y la velocidad de
rotación es NE. Además, \alpha es un coeficiente de corrección
determinado a partir del estado de calentamiento del motor o a
partir de otras condiciones de funcionamiento, y FAF es un
coeficiente de corrección de la relación
aire-combustible. El coeficiente de corrección de la
relación aire-combustible FAF es un coeficiente de
corrección para controlar por realimentación la cantidad de
inyección de combustible basándose en las salidas de los sensores
de la relación aire-combustible 13 y 15 dispuestos
en el conducto de escape, de modo que la relación
aire-combustible del gas de escape del motor (es
decir, la relación aire-combustible de combustión
del motor) se convierte en la relación
aire-combustible objetivo. Según esta realización,
el control por realimentación de la relación
aire-combustible puede ser de cualquier tipo
conocido siempre que pueda controlar la relación
aire-combustible para que sea la relación
aire-combustible objetivo, y no se describe en el
presente documento en detalle.
En esta realización, tal como se entenderá a
partir de la formula (1) anterior, la cantidad de inyección de
combustible TAU del motor se calcula, en primer lugar, calculando la
cantidad de inyección de combustible básica (KL/NE) x KINJ
basándose en la cantidad de aire captado por el motor y la velocidad
de rotación del motor, y corrigiendo la cantidad de inyección de
combustible básica basándose en el estado de funcionamiento
(\alpha) del motor durante la operación de calentamiento y el
coeficiente de corrección de realimentación de la relación
aire-combustible FAF.
A continuación, se describe ahora el método de
cálculo de la cantidad KL de aire captado por el motor según la
realización. Cuando un motor ordinario está en funcionamiento
estacionario (es decir, la velocidad de rotación del motor NE y el
grado de apertura de la válvula de mariposa TA se mantienen
constantes), la cantidad de aire captado por el motor se convierte
en una función del grado de apertura de la válvula de mariposa TA y
la velocidad de rotación del motor NE, y se determina exclusivamente
si se determinan el grado de apertura de la válvula de mariposa TA
y la velocidad de rotación del motor NE.
En esta realización, las cantidades KL de aire
captado por el motor se miden de antemano en las condiciones de
combinaciones de la velocidad de rotación del motor NE y el grado de
apertura de la válvula de mariposa TA usando un motor real que está
en funcionamiento estacionario, y los valores de las cantidades KL
de aire captado se almacenan en una ROM 104 de la ECU 10 en la
forma de un mapa numérico usando TA y NE. Cuando el motor está en
funcionamiento, la ECU 10 calcula la cantidad de aire captado por el
motor a partir del mapa cuando el motor está en funcionamiento
estacionario usando el grado de apertura de la válvula de mariposa
TA detectado por el sensor de apertura de mariposa 17 y la velocidad
de rotación del motor NE. La cantidad de aire facilitada por el
mapa de TA y NE es un valor cuando el motor se hace funcionar de
manera estacionaria en el estado convencional, y a menudo puede ser
diferente de la cantidad de aire detectada realmente por el
caudalímetro de aire 3. En la descripción siguiente, por tanto, el
valor medido de la cantidad de aire captado (valor detectado por el
caudalímetro de aire 3) está indicado por KLSM, y el valor de la
cantidad de aire captado almacenada en el mapa como una función de
TA y NE está indicado por KLTA para distinguirlas entre sí.
Tal como se describió anteriormente, la cantidad
de aire captado realmente por el cilindro se fija en un momento en
el que la válvula de admisión del cilindro está cerrada. En el
funcionamiento real, además, la cantidad de aire (caudal) captado
por el cilindro en un momento en el que se cierra la válvula de
admisión, corresponde de manera más precisa a la cantidad de aire
captado por el cilindro. Con el fin de suministrar el combustible
al cilindro, sin embargo, el combustible debe inyectarse desde la
válvula de inyección de combustible 7 mientras que la válvula de
admisión se está abriendo, y la cantidad KL de aire captado debe
calcularse antes de que se cierre la válvula de admisión. En esta
realización, por tanto, se estima la cantidad de aire captado cuando
se cierra la válvula de admisión (a continuación en el presente
documento, la cantidad estimada de aire captado cuando se cierra la
válvula de admisión se denomina KLFWD) usando los valores de KLTA y
KLSM en el momento de inyección de combustible (cuando la válvula
de admisión se está abriendo), y la cantidad de inyección de
combustible TAU se calcula basándose en el valor de KLFWD
estimado.
A continuación se describe un método de cómo
calcular el valor de KLFWD.
El valor de la cantidad KLTA de aire captado
durante el funcionamiento estacionario leído a partir del mapa
usando TA y NE, cambia inmediatamente si cambia el grado de apertura
de la válvula de mariposa TA o la velocidad de rotación del motor
NE. Sin embargo, la cantidad KL real de aire captado no cambia
inmediatamente al valor de KLTA que corresponde a los valores
cambiados de TA y NE. En cambio, la cantidad KL real cambia tras un
cierto tiempo de retardo.
La figura 2 es un diagrama que ilustra un cambio
en la cantidad KL real de aire captado cuando el valor de KLTA del
mapa de la cantidad de aire captado ha cambiado gradualmente debido
a cambios en TA y NE. Cuando KLTA cambia gradualmente tal como se
muestra en la figura 2, KL cambia de manera relativamente lenta y
llega a KLTA que ha cambiado tras el paso de un periodo de tiempo
dado. El comportamiento de KL puede aproximarse mediante una
respuesta de retardo de primer orden en relación con el cambio en
KLTA. Por consiguiente, puede calcularse la cantidad presente de
aire captado a partir de la cantidad pasada de aire captado y el
valor presente de KLTA usando el modelo de respuesta de retardo de
primer orden. Es decir, si la cantidad presente de aire captado
(valor calculado) está indicada por KLCRT, entonces, KLCRT puede
expresarse usando la siguiente fórmula de respuesta de retardo de
primer orden,
(2)KLCRT =
KLCRT_{i-1} + (KLTA - KLCRT_{i-1})
\ x \
(1/N)
en la que KLCRT es la cantidad
presente de aire captado (valor calculado),
KLCRT_{i-1} es la cantidad de aire captado un
tiempo \Deltat antes del tiempo presente, y KLTA es la cantidad de
aire captado (valor del mapa) en un funcionamiento en estado
estacionario determinada a partir del grado de apertura de la
válvula de mariposa TA y la velocidad de rotación del motor NE
presentes.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, N es un coeficiente de ponderación y se
expresa como N = T/\Deltat usando una constante de tiempo T de
respuesta de retardo de primer orden y el tiempo \Deltat. La
constante de tiempo T está determinada por el grado de apertura de
la válvula de mariposa TA y la velocidad de rotación del motor NE, y
se determina de antemano como una función de TA y NE mediante
experimentación usando un motor real.
En esta realización, el cálculo de conformidad
con la anterior fórmula (2) comienza en el arranque del motor
usando un valor inicial de KLCRT = KLTA. Después, se repite el
cálculo de la fórmula (2) tras cada periodo de tiempo \Deltat
mientras que el motor está en funcionamiento con el fin de calcular
la cantidad KLCRT presente de aire captado como resultado del
cálculo secuencial desde el arranque del motor. Tal como resultará
obvio a partir de la fórmula (2), cuando el motor funciona de manera
estacionaria (es decir, funciona en un estado en el que KLTA
permanece constante) durante algún periodo de tiempo, el valor de
KLCRT concuerda con KLTA.
Aunque el valor de KLCRT calculado anteriormente
representa la cantidad presente de aire captado, el valor que
refleja con más precisión la cantidad de aire captado realmente por
el cilindro es la cantidad de aire captado por cada cilindro cuando
se cierra la válvula de admisión. Por tanto, con el fin de calcular
con precisión la cantidad KL de aire captado, se desea llevar a
cabo el cálculo usando la cantidad de aire captado cuando se cierra
la válvula de admisión. Por otra parte, la cantidad KLCRT presente
de aire captado se calcula aproximando la respuesta en la cantidad
de aire captado por el sistema de respuesta de retardo de primer
orden, tal como se muestra en la figura 2. Por tanto, si se supone
que la cantidad KLCRT presente de aire captado se mantiene
constante tras haber cambiado KLTA y, entonces, puede estimarse la
cantidad de aire captado en un momento posterior al presente (el
momento en el que se calcula KLCRT) repitiendo sucesivamente el
cálculo de la fórmula (2) usando el mismo modelo de respuesta de
retardo de primer orden. Es decir, una vez calculado KLCRT, puede
calcularse la cantidad de aire captado tras haber transcurrido el
tiempo \Deltat desde el presente ejecutando la fórmula (2) una
vez usando el mismo valor de KLTA. Si el cálculo de la fórmula (2)
se repite dos veces, puede calcularse la cantidad de aire captado
tras el paso de 2 x \Deltat. En otras palabras, si el tiempo
desde el momento presente (el momento en el que se calcula KLCRT)
hasta cuando se cierra la válvula de admisión de cualquier cilindro
a continuación, se indica mediante L, entonces, es posible calcular
la cantidad de aire captado en el momento en el que se cierra la
válvula de cualquier cilindro a continuación repitiendo el cálculo
de la fórmula (2) L/\Deltat veces usando el KLTA presente con el
valor presente de KLCRT como valor inicial. Aquí, si la cantidad
calculada de aire captado cuando se cierra la válvula de admisión de
cualquier cilindro se denomina KLVLV (véase la figura 4), entonces,
puede calcularse KLVLV repitiendo secuencialmente,
El valor de KLTA usado para el cálculo
secuencial anterior es un valor de mapa basándose en TA y NE
presentes. Aquí, sin embargo, el valor de NE no cambia enormemente
dentro de un corto periodo de tiempo. Por tanto, la precisión de
estimación no disminuye mucho, aunque el cálculo se lleve a cabo
usando la velocidad de rotación presente. Sin embargo, el valor de
TA puede cambiar enormemente dentro de un corto periodo de tiempo
durante el estado de funcionamiento transitorio (en el momento de
aceleración rápida o desaceleración rápida). Por tanto, con el fin
de aumentar la precisión para estimar KLVLV, si KLVLV se calcula a
partir del valor presente de KLCRT mediante el cálculo secuencial
anterior, se vuelve necesario calcular KLTA basándose no en el valor
presente de TA sino en el valor del grado de apertura de la válvula
de mariposa TA cuando se cierra la válvula de admisión.
En esta realización, por tanto, se estima con
precisión el grado de apertura de la válvula de mariposa TA cuando
se cierra la válvula de admisión basándose en el método de cálculo
inverso con avance de fase propuesto en la publicación de patente
japonesa no examinada (Kokai) n.º 10-169469
mencionada anteriormente.
Esta realización usa la válvula de mariposa
controlada electrónicamente que está equipada con un actuador 16a
independiente pero no está acoplada mecánicamente al pedal del
acelerador. La ECU 10 lee la cantidad de depresión del pedal del
acelerador del sensor de apertura del acelerador (no mostrado)
dispuesto cerca del pedal del acelerador en un momento
predeterminado, determina el grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa basándose en la cantidad de depresión del pedal
del acelerador, y acciona el actuador 16a de modo que el grado de
apertura de la válvula de mariposa 16 se controla al grado de
apertura objetivo. En esta realización, la ECU 10 calcula el grado
de apertura objetivo de la válvula de mariposa TAG basándose en el
grado de apertura presente del acelerador y, tras mantener el grado
de apertura objetivo calculado durante un tiempo de retardo D
predeterminado, emite el grado de apertura objetivo TAG al actuador
16a tras haber transcurrido el tiempo de retardo TAG. Es decir, el
movimiento real de la válvula de mariposa se retarda en el tiempo D
con respecto al funcionamiento del pedal del acelerador.
A continuación se describe el motivo para
retardar el funcionamiento de la válvula de mariposa en el tiempo
D.
La figura 3(A) es un diagrama que ilustra
una relación entre el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa TAG y el cambio en el grado de apertura real de la válvula
de mariposa. Incluso cuando el conductor cambia rápidamente la
cantidad de depresión del pedal del acelerador (el grado de apertura
del acelerador), el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa TAG cambia casi simultáneamente con el cambio en el grado
de apertura del acelerador. Sin embargo, el grado de apertura real
de la válvula de mariposa se retarda, mientras está cambiando, en
una cantidad predeterminada posterior al grado de apertura objetivo
TAG debido a un retardo en el funcionamiento del actuador 16a y
debido a un retardo en la operación de control. Es decir, aunque el
grado de apertura objetivo TAG haya cambiado rápidamente tal como se
indica mediante una línea continua en la figura 3(A), el
grado de apertura real de la válvula de mariposa TA cambia tal como
se aproxima de manera aproximada mediante un retardo de primer
orden posterior al cambio en TAG tal como se representa mediante la
línea discontinua. Las características de la actuación de la válvula
de mariposa se conocen en este caso. Por tanto, suponiendo que el
grado de apertura objetivo haya cambiado gradualmente en un momento
t_{0} tal como se muestra en la figura 3(A), puede
estimarse con precisión el grado de apertura real de la válvula de
mariposa tras haber transcurrido el tiempo L desde el presente
mediante la aproximación de retardo de primer orden. Sin embargo,
el grado de apertura objetivo TAG realmente no cambia gradualmente,
sino que cambia incluso tras el momento t_{0}. Por tanto, si se
estima el grado de apertura de la válvula de mariposa tras el paso
del tiempo L basándose en el grado de apertura objetivo TAG en el
momento t_{0}, entonces, no se refleja en la estimación un cambio
en el grado de apertura objetivo TAG hasta el paso del tiempo L,
cuando el grado de apertura objetivo TAG cambia rápidamente y, de
ese modo, se produce un problema de una gran disminución en la
precisión para estimar el grado de apertura de la válvula de
mariposa.
En esta realización, por tanto, el
funcionamiento de la válvula de mariposa se retarda
intencionadamente en el tiempo D para aumentar la precisión para
estimar el grado de apertura de la válvula de mariposa. La figura
3(B) es un diagrama que ilustra un caso en el que se retarda
el funcionamiento de la válvula de mariposa en el tiempo D en
relación con la figura 3(A). Suponiendo que el grado de
apertura del acelerador AC comienza a cambiar en un momento
t_{i}, se introduce el grado de apertura objetivo TAG
correspondiente a un cambio en el grado de apertura del acelerador
AC en el actuador de la válvula de mariposa, y la válvula de
mariposa comienza la apertura en un momento (t_{0} en la figura
3(B)) tras haber transcurrido el tiempo D desde el momento
t_{i}. En el momento t_{0}, ya se ha ajustado y se conoce el
grado de apertura objetivo TAG tras el momento t_{i} hasta el
momento t_{0}. Concretamente, si se considera basándose en el
tiempo t_{0}, esto significa que se ha conocido en el momento
t_{0} un cambio en el grado de apertura objetivo TAG desde el
momento t_{0} hacia el futuro en el tiempo D (hasta el momento
t_{1} en la figura 3(B). Por tanto, puede estimarse con
precisión el grado de apertura de la válvula de mariposa desde el
momento t_{0} hasta el momento t_{1} basándose en las
características de funcionamiento de la válvula de mariposa y en el
cambio en el grado de apertura objetivo TAG. Por tanto, si el
momento en el que se cierra la válvula de un cilindro dado se
encuentra dentro del tiempo D desde el momento t_{0} (es decir,
antes del momento t_{1} en la figura 3(B)), puede
estimarse el grado de apertura de la válvula de mariposa en un
momento en el que la válvula se cierra en el cilindro con una
precisión casi perfecta. Cuando el momento en el que se cierra la
válvula del cilindro es posterior al momento t_{1}, se repite el
mismo cálculo que el usado para la KLCRT mencionada anteriormente
desde el momento t_{1}, con el fin de estimar de manera sumamente
precisa el grado de apertura de la válvula de mariposa cuando se
cierra la válvula de admisión.
El tiempo de retardo se ajusta para que sea tan
corto (por ejemplo, de aproximadamente 50 a aproximadamente 100
milisegundos) que el conductor no pueda notar un retardo en el
funcionamiento de la válvula de mariposa. Por tanto, un retardo en
el funcionamiento de la válvula de mariposa no produce ningún
problema desde el punto de vista del funcionamiento.
En esta realización, se estima con precisión el
grado de apertura de la válvula de mariposa TA en un momento en el
que se cierra la válvula de admisión de un cilindro siguiente, y se
mide la cantidad KLVLV de aire captado cuando se cierra la válvula
de admisión ejecutando el cálculo de la fórmula (3) mencionada
anteriormente usando KLTA que se calcula a partir del valor
estimado anterior y la velocidad de rotación presente usando el
mapa.
La figura 4 es un diagrama que ilustra una
relación entre las cantidades de aire captado. En esta realización
tal como se entenderá a partir de la figura 4, se calcula la
cantidad KLVLV de aire captado cuando se cierra la válvula de
admisión basándose en el grado de apertura de la válvula de mariposa
TAVLV de cuando se cierra la válvula de admisión, la velocidad de
rotación del motor NE presente y la cantidad calculada de KLCRT
presente de aire captado.
Tal como se describió anteriormente, el valor de
KLVLV se basa en la cantidad KLCRT presente de aire captado que se
calcula sucesivamente a partir del arranque del motor, y puede
contener errores que acompañan al cálculo sucesivo de KLCRT.
En esta realización, por tanto, se mejora la
precisión para estimar la cantidad de aire captado corrigiendo una
desviación estacionaria contenida en el valor de KLVLV usando la
cantidad real de aire captado medida por el caudalímetro de aire
3.
La figura 5 es un diagrama que ilustra el
principio de corregir la desviación estacionaria. En la figura 5,
las abscisas representan el tiempo y las ordenadas representan la
cantidad de aire captado. Una curva A representa un cambio en la
cantidad KLCRT de aire captado, y una curva B representa un cambio
en la cantidad KLSM de de aire captado realmente tal como se mide
por el caudalímetro de aire 3 con el paso del tiempo. La salida del
caudalímetro de aire 3 se suaviza de manera que experimenta un
cambio del retardo de primer orden, como el mostrado en la figura
2, a diferencia del cambio real en la cantidad de aire captado, para
eliminar las componentes de fluctuación fina en la cantidad de aire
captado realmente. Por tanto, se produce una diferencia que incluye
no sólo la desviación estacionaria sino también el retardo de
respuesta mencionado anteriormente entre la cantidad KLCRT de aire
captado que se calcula y el valor medido (salida del caudalímetro de
aire).
En la figura 5, además, una curva C representa
una respuesta de retardo de primer orden que corresponde al retardo
en la respuesta de salida del caudalímetro de aire en relación con
la curva A (a continuación en el presente documento, la cantidad
calculada de aire captado correspondiente al retardo en la respuesta
de salida del caudalímetro de aire se denomina KLCRT4). Es decir,
una diferencia (\DeltaD en la figura 4) entre la curva A y la
curva C (KLCRT4) representa un retardo en la respuesta de salida del
caudalímetro de aire. Por tanto, si la cantidad KLCRT calculada de
aire captado no contiene una diferencia estacionaria, la salida del
caudalímetro de aire 3 cambia tal como se representa mediante la
curva C (KLCRT4) en la figura 5 y así, una diferencia (\DeltaKLD
en la figura 5) entre la curva C y la curva B (salida KLSM real del
caudalímetro de aire 3) representa una desviación estacionaria
contenida en la cantidad KLCRT calculada de aire captado.
Además, la curva C (KLCRT4) en la figura 5
representa características de retardo de primer orden con respecto
a la curva A (KLCRT) y puede obtenerse así, repitiendo un cálculo de
la misma como el de la fórmula (2) mencionada anteriormente.
La desviación estacionaria \DeltaKLD contenida
en KLCRT se expresa como \DeltaKLD = KLCRT4 - KLSM (figura 5). La
desviación estacionaria \DeltaKLD es un valor casi constante. Por
tanto, se expresa el valor de KLVLV obtenido corrigiendo la
desviación, es decir, la cantidad KLFWD estimada de aire captado
cuando se cierra la válvula de admisión usada para calcular la
cantidad de aire captado, se expresa como,
(4)KLFWD =
KLVLV - \Delta KLD = KLVLV - KLCRT4 +
KLSM
En esta realización, se calcula la cantidad de
inyección de combustible usando el valor de KLFWD que se calcula
tal como se describió anteriormente.
En el motor de sincronización variable de
válvulas, el valor de KLTA usado para calcular KLFWD varía
dependiendo no sólo de TA y NE sino también de la sincronización de
válvulas del motor. Habitualmente, la sincronización de válvulas
del motor VT se determina basándose en la cantidad KLSM de aire
captado medida realmente por el caudalímetro de aire 3 y en la
velocidad de rotación del motor NE. Por tanto, incluso cuando TA y
NE siguen siendo iguales, el valor de KLTA varía cuando VT varía.
Tal como se describió anteriormente, por otra parte, la
sincronización de válvulas VT se determina basándose en la velocidad
de rotación del motor NE y en la cantidad KLSM de aire captado
realmente y así varía cuando varía la cantidad de aire captado
realmente. Por tanto, se produce una diferencia entre el valor de
KLFWD estimado calculado anteriormente y la cantidad de aire captado
realmente cuando se cierra la válvula de admisión, excepto cuando
el cambio en VT es insignificantemente pequeño y esto produce un
problema de una disminución en la precisión para estimar KLFWD.
En una primera realización descrita a
continuación, por tanto, se ajusta la sincronización de válvulas VT
basándose en el grado de apertura de la válvula de mariposa TA sin
usar la cantidad de aire captado por el motor, que está sometido a
cambio dependiendo del valor de VT, en la determinación de la
sincronización de válvulas del motor VT.
\vskip1.000000\baselineskip
1. Primera
realización
En esta realización, se estima el grado de
apertura real de la válvula de mariposa cuando se cierra la válvula
de admisión en un cilindro de la válvula de admisión que va a
cerrarse a continuación, basándose en el método mencionado
anteriormente, y se estima la sincronización de válvulas real del
motor cuando se cierra la válvula de admisión basándose en el grado
de apertura estimado anterior de la válvula de mariposa y en las
características de funcionamiento del dispositivo de sincronización
variable de válvulas 50. Entonces, se estima la cantidad KLFWD de
aire captado por el motor cuando se cierra la válvula de admisión
del cilindro usando el grado de apertura de la válvula de mariposa
estimado cuando se cierra la válvula de admisión, la sincronización
de válvulas estimada y la velocidad de rotación presente del
motor.
A continuación se describe un procedimiento para
estimar KLFWD.
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra
un procedimiento para estimar la cantidad de aire captado cuando se
cierra la válvula de admisión. La operación de la figura 6 se
ejecuta cada vez que se calcula la cantidad de inyección de
combustible para el cilindro mediante la ECU 10.
(1) Cuando comienza la operación, la ECU 10, en
primer lugar, calcula en la etapa 601 el tiempo Tv (milisegundos)
desde el presente hasta que se cierra la válvula de admisión en un
cilindro en el que va a cerrarse la válvula de admisión a
continuación basándose en la velocidad de rotación del motor y el
ángulo de rotación del cigüeñal presentes.
(2) A continuación, en la etapa 603, se estima
el grado de apertura real de la válvula de mariposa en cada momento
en el periodo desde el presente hasta que transcurre el tiempo D
basándose en el grado de apertura presente de la válvula de
mariposa TA_{0} detectado por el sensor de apertura de la válvula
de mariposa 17 y en el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa TAG en el periodo desde un momento en el tiempo D antes
del presente hasta el presente. Las características de
funcionamiento de la válvula de mariposa pueden aproximarse
mediante el retardo de respuesta de primer orden. Por tanto, puede
expresarse el cambio en el grado de apertura real de la válvula de
mariposa TA en relación con el cambio en el grado de apertura
objetivo de la válvula de mariposa TAG mediante la fórmula
siguiente similar a la fórmula (2) mencionada anteriormente,
en la que los subíndices i, i+1,
- - -, D-1 y D representan valores en
cada momento en el periodo desde el presente hasta que transcurre
el momento del tiempo D en un intervalo de \Deltat, y NT es un
coeficiente de ponderación determinado por las características de
funcionamiento de la válvula de mariposa 16 y se determina a través
de
experimentación.
En esta realización, la ECU 10 ejecuta por
separado la operación para leer el grado de apertura del acelerador
AC a intervalos de tiempo regulares (para cada \Deltat) para
ajustar el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa TAG
basándose en una relación determinada de antemano dependiendo del
valor de AC, y ejecuta la operación de retardo para mantener el
grado de apertura objetivo durante un periodo de tiempo D prefijado
y para enviarlo al actuador 16a de la válvula de mariposa. En el
momento presente, por tanto, se han determinado y se conocen todos
los grados de apertura objetivo TAG_{i} introducidos en el
actuador de la válvula de mariposa en cada momento en el periodo
desde el presente hasta el momento en el que transcurre el tiempo D.
Usando estos valores conocidos, por tanto, pueden calcularse los
valores de TAG_{i}, TAG_{i+1},
- - - - -, TAG_{D-1},
TAG_{D} de conformidad con la formula (5) anterior. Por tanto, se
calcula con precisión el grado de apertura de la válvula de
mariposa TA_{i} en cada momento desde el presente hasta que
transcurre el tiempo D.
(3) En la etapa 605, se considera si el tiempo
Tv hasta que se cierra la válvula calculado en la etapa 601 se
encuentra en algún punto entre ahora y el tiempo D. Cuando se
encuentra en algún punto antes del tiempo D, es decir,
cuando
D \geq Tv, se ajusta el grado de apertura de la válvula de mariposa TA_{i} en un momento correspondiente al transcurso del tiempo Tv desde ahora, a partir de los grados de apertura de la válvula de mariposa TA_{i} en cada uno de los momentos calculados en la etapa 603 como el grado de apertura estimado de la válvula de mariposa TAv de cuando se cierra la válvula.
D \geq Tv, se ajusta el grado de apertura de la válvula de mariposa TA_{i} en un momento correspondiente al transcurso del tiempo Tv desde ahora, a partir de los grados de apertura de la válvula de mariposa TA_{i} en cada uno de los momentos calculados en la etapa 603 como el grado de apertura estimado de la válvula de mariposa TAv de cuando se cierra la válvula.
Cuando D < Tv, por otra parte, se repite
adicionalmente la formula (5) anterior hasta que se cierra la
válvula de admisión (hasta que transcurre Tv) para estimar el grado
de apertura de la válvula de mariposa TAv de cuando se cierra la
válvula de admisión. En este caso, no se conoce el grado de apertura
objetivo de la válvula de mariposa TAG tras el transcurso del
tiempo D en el momento presente. Por tanto, se usa el siguiente
valor estimado mediante extrapolación lineal como el grado de
apertura objetivo de la válvula de mariposa tras el transcurso del
periodo D.
Cuando el tiempo T_{v} hasta que se cierra la
válvula de admisión es más largo que el tiempo D, se estima el
grado de apertura de la válvula de mariposa de cuando se cierra la
válvula de admisión repitiendo el cálculo de la fórmula (5) desde
el transcurso del tiempo D hasta el transcurso de T_{v} usando el
grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa TAG_{i} que
se estima tal como se describió anteriormente durante el periodo
tras el paso del tiempo D hasta que transcurre T_{v}.
(4) En la etapa 607, se estima un valor objetivo
VTG de la sincronización de válvulas del motor VT de cuando se
cierra la válvula de admisión basándose en el grado de apertura
estimado de la válvula de mariposa TA_{v} de cuando se cierra la
válvula de admisión calculado en la etapa 605 y en la velocidad de
rotación del motor NE presente.
El valor objetivo VTG de la sincronización de
válvulas del motor se ha fijado hasta ahora basándose en la
cantidad de aire captado por una revolución del motor 1 y la
velocidad de rotación del motor. Sin embargo, la cantidad de aire
captado varía dependiendo incluso de la sincronización de válvulas
VT. Según el método convencional de ajuste de la sincronización de
válvulas, por tanto, la sincronización de válvulas VT no se
determina a menos que se determine la cantidad de aire captado. Por
tanto, no es aceptable usar el método convencional de ajustar la
sincronización de válvulas en la realización de la invención, en la
que se tiene en cuenta el efecto de la sincronización de válvulas,
en la estimación de la cantidad de aire captado cuando se cierra la
válvula de admisión. En esta realización, por tanto, se ajusta el
valor objetivo de la sincronización de válvulas VT usando el grado
de apertura de la válvula de mariposa TA en lugar de la cantidad de
aire captado. Es decir, en esta realización, se hallan
sincronizaciones de válvulas VT óptimas de antemano a través de
experimentación, mientras se cambia la combinación de la velocidad
de rotación del motor NE y el grado de apertura de la válvula de
mariposa TA. Las sincronizaciones de válvulas VT óptimas se
almacenan en la ROM 104 en la ECU 10 en forma de un mapa numérico
bidimensional usando NE y TA, y se ajusta un VTG de sincronización
de válvulas objetivo a partir del mapa numérico basándose en los
valores de NE y TA reales cuando el motor está en
funcionamiento.
En esta realización, se estima la sincronización
de válvulas VT real de cuando se cierra la válvula de admisión
usando el mapa numérico de VTG de sincronizaciones de válvulas
objetivo.
Es decir, cuando el cambio en la velocidad de
rotación del motor NE desde ahora hasta cuando se cierra la válvula
de admisión es insignificantemente pequeño, puede hallarse el
VTG_{v} de sincronización de válvulas objetivo de cuando se
cierra la válvula de admisión a partir del mapa anterior usando la
velocidad de rotación del motor NE presente y el grado de apertura
estimado de la válvula de mariposa TA_{v} de cuando se cierra la
válvula de admisión. En la práctica, sin embargo, el mecanismo de
sincronización variable de válvulas 50 implica un retardo en la
respuesta en el funcionamiento, y se retarda el cambio real en la
sincronización de válvulas VT a partir del cambio en el VTG de
sincronización de válvulas objetivo. Las características de retardo
del funcionamiento del mecanismo de sincronización variable de
válvulas real pueden aproximarse mediante la respuesta de retardo
de primer orden.
En esta realización, por tanto, se halla la
sincronización de válvulas VT real de cuando se cierra la válvula
de admisión repitiendo el mismo cálculo que la fórmula (2)
mencionada anteriormente,
en la que VT_{v} es una
sincronización de válvulas VT estimada de cuando se cierra la
válvula de admisión, y VTG_{v} es una sincronización de válvulas
objetivo determinada a partir del mapa de sincronizaciones de
válvulas objetivo basándose en el grado de apertura estimado de la
válvula de mariposa TA_{v} calculado en la etapa 605 y la
velocidad de rotación del motor NE presente (es decir, la
sincronización de válvulas objetivo estimada de cuando se cierra la
válvula de admisión). En la fórmula anterior, además, NV es un
coeficiente de ponderación determinado a partir de las
características de funcionamiento del mecanismo de sincronización
variable de válvulas, y se determina a través de experimentación.
Repitiendo el cálculo de la fórmula (7), por tanto, se hace posible
en el tiempo presente estimar con precisión la sincronización de
válvulas de cuando se cierra la válvula de admisión tras el
transcurso del tiempo
T_{v}.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta realización, se determina el VTG de la
sincronización de válvulas del motor objetivo mediante la velocidad
de rotación del motor NE y mediante el grado de apertura de la
válvula de mariposa VA únicamente. En la práctica, sin embargo,
incluso cuando el grado de apertura de la válvula de mariposa TA, la
velocidad de rotación del motor NE y la sincronización de válvulas
VT siguen siendo iguales, la cantidad de aire captado por el motor
varía cuando cambia la presión atmosférica (altitud). Por tanto, con
el fin de hacer que la cantidad de aire captado por el motor se
convierta siempre en el mismo valor cuando el grado de apertura de
la válvula de mariposa TA y la velocidad de rotación del motor NE
siguen siendo iguales, debe corregirse la sincronización de válvulas
VT dependiendo de la presión atmosférica (altitud). En esta
realización, se preparan de antemano los mapas de VTG de
sincronizaciones de válvulas objetivo basándose en los NE y TA
mencionados anteriormente a las diversas presiones atmosféricas, y
se usa un mapa de VTG de sincronizaciones de válvulas objetivo
correspondientes a la presión atmosférica realmente medida o
calculada durante el funcionamiento del motor. Por tanto, incluso
cuando cambia la presión atmosférica, se calcula con precisión la
cantidad de aire captado por el motor.
(5) A continuación, en la etapa 609 en la figura
6, se calcula la cantidad KLFWD de aire captado cuando se cierra la
válvula de admisión usando el grado de apertura estimado de la
válvula de mariposa TA_{v} de cuando se cierra la válvula de
admisión y la velocidad de rotación del motor NE presente. La
cantidad KLFWD se calcula de conformidad con las fórmulas (2) a (4)
mencionadas anteriormente usando el grado de apertura estimado de
la válvula de mariposa de cuando se cierra la válvula de admisión
TA_{v}.
Por tanto, se hace posible estimar con precisión
la cantidad de aire captado por el motor cuando se cierra la
válvula de admisión calculando la cantidad de inyección de
combustible para cada uno de los cilindros, y ajustar la cantidad
de inyección de combustible que cumple las condiciones de
funcionamiento del motor.
(6) El momento de ignición del motor se calcula
en la etapa 611 en la figura 6. El momento de ignición del motor
óptimo varía dependiendo de la velocidad de rotación del motor NE,
de la cantidad (carga) KL de aire captado y de la sincronización de
válvulas VT. En el motor de sincronización variable de válvulas
convencional, era difícil estimar con precisión la cantidad de aire
captado cuando se cierra la válvula de admisión y la sincronización
de válvulas. Durante el funcionamiento transitorio, por tanto, el
momento de ignición a menudo se desviaba del valor óptimo y esto da
como resultado el deterioro de la combustión. En esta realización,
por otra parte, la sincronización de válvulas VT_{v} y la cantidad
KLFWD de aire captado cuando se cierra la válvula de admisión,
pueden estimarse con precisión en las etapas 607 y 609. En esta
realización, por tanto, se ajusta el momento de ignición que
corresponde con precisión al estado de funcionamiento real, usando
la cantidad KLFWD de aire captado, la sincronización de válvulas
VT_{v} y la velocidad de rotación del motor NE presente estimadas
anteriormente. Incluso durante el estado de funcionamiento
transitorio, por tanto, el momento de ignición no se desvía del
valor óptimo y se impide que la combustión se deteriore durante el
funcionamiento transitorio.
A continuación, se describe ahora otra
realización de la presente invención.
En la realización mencionada anteriormente, se
retarda el funcionamiento de la válvula de mariposa en el tiempo D
con el fin de estimar con precisión el grado de apertura de la
válvula de mariposa de cuando se cierra la válvula de admisión
mediante el cálculo inverso con avance de fase. Habitualmente, el
tiempo de retardo D se ajusta de tal manera que la válvula de
admisión del cilindro se cierre antes de que transcurra el tiempo D
desde el momento en el que se calcula la cantidad de inyección de
combustible en un intervalo de velocidad normal del motor, con el
fin de mejorar la precisión para estimar el grado de apertura de la
válvula de mariposa. Sin embargo, cuando se ajusta el tiempo de
retardo para que sea constante, se produce un cambio en la posición
de rotación del cigüeñal en el que la válvula de mariposa comienza a
funcionar en respuesta a un cambio cuando se cambia el grado de
apertura objetivo de la válvula de mariposa. Cuando varía el ángulo
de cigüeñal en el que la válvula de mariposa comienza a funcionar,
es decir, cuando varía la posición de rotación del cigüeñal (ángulo
de rotación) en el que la cantidad de aire captado comienza a
cambiar, también varía la posición en el ciclo de carrera de cada
cilindro en el que la cantidad de aire captado comienza a cambiar.
Por tanto, la cantidad de aire captado realmente por el motor
resulta ligeramente afectada por un cambio en el grado de apertura
de la válvula de mariposa. En particular, cuando cambia enormemente
el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa debido a un
paso del funcionamiento estacionario al funcionamiento transitorio,
a menudo puede aparecer dispersión en la medición de la cantidad de
aire captado si se produce un cambio en la cantidad de aire captado
en diferentes posiciones del ciclo de carrera en el cilindro. El
efecto se vuelve particularmente significativo cuando la velocidad
de rotación es baja, tal como durante el funcionamiento al ralentí
del motor. En las realizaciones descritas más adelante, por tanto,
se mejora la precisión para estimar la cantidad de aire captado
haciendo que la válvula de mariposa comience a funcionar a una
sincronización particular de un cilindro particular cuando cambia
el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa tal como
cuando se pasa del funcionamiento estacionario al funcionamiento
transitorio.
A continuación se describe el cambio de la
sincronización en que la válvula de mariposa comienza a funcionar
según las realizaciones. En un estado en el que el cambio en el
grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa es pequeño,
tal como en el estado de funcionamiento al ralentí o en el estado de
funcionamiento estacionario, la ECU 10 mantiene el grado de
apertura objetivo de la válvula de mariposa calculado basándose en
la cantidad de funcionamiento del pedal del acelerador durante un
tiempo de retardo D predeterminado y lo envía al actuador de la
válvula de mariposa tras haber pasado el tiempo de retardo D, tal
como se explica en la primera realización.
Sin embargo, cuando el grado de apertura
objetivo de la válvula de mariposa cambia bruscamente tales como
cuando el funcionamiento estacionario pasa al funcionamiento
transitorio, la ECU 10 cambia el tiempo para mantener el grado de
apertura objetivo calculado y, por tanto, cambia el tiempo de
retardo en que la válvula de mariposa comienza la apertura a una
sincronización particular en un ciclo de carrera de un cilindro
particular (por ejemplo, un primer cilindro).
Es decir, cuando el grado de apertura objetivo
de la válvula de mariposa calculado esta vez está cambiando en más
de una cantidad predeterminada en comparación con el valor calculado
la vez anterior, la ECU 10 considera si el momento de esta vez es
para cambiar el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa, es decir, si se continuaba el funcionamiento estacionario
hasta la vez anterior cambiando un poco el grado de apertura
objetivo. Cuando el momento de esta vez es para cambiar el grado de
apertura objetivo, es decir, para iniciar el funcionamiento
transitorio, la ECU 10 calcula entonces el tiempo T_{R} hasta que
el ciclo de carrera del cilindro particular llega a una
sincronización particular basándose en la velocidad de rotación del
motor y en el ángulo de cigüeñal, y cambia el tiempo (tiempo de
retardo) para mantener el grado de apertura objetivo calculado esta
vez dentro de T_{R}. Entonces, el grado de apertura objetivo justo
después de haber cambiado se envía al actuador de la válvula de
mariposa cuando el ciclo de carrera del cilindro particular ha
llegado a una sincronización particular, de modo que la válvula de
mariposa comienza la apertura a partir de la sincronización
particular. Aquí, el tiempo de retardo se cambia de manera que la
válvula de mariposa comienza a funcionar a la sincronización
particular del cilindro particular sólo una vez justo después de que
haya cambiado la velocidad de rotación objetivo. Después, el tiempo
de retardo se ajusta a un valor D constante.
A continuación se describe una realización para
seleccionar una sincronización particular en el ciclo de carrera
del cilindro particular para la que comienza a funcionar la válvula
de mariposa.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Segunda
realización
En la segunda realización de la invención, se
ajusta la sincronización a la que la válvula de mariposa comienza a
funcionar, cuando ha cambiado el grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa, teniendo en cuenta el retardo de la respuesta
en el sistema de admisión, de modo que el aire de admisión que ha
pasado a través de la válvula de mariposa llega a un cilindro
particular cuando la válvula de admisión del cilindro particular
(por ejemplo, el primer cilindro) se eleva hasta su grado máximo y
cuando ha cambiado el grado de apertura de la válvula de
mariposa.
En un motor de varios cilindros, en general,
existe un periodo en el que se solapan los periodos de apertura de
la válvula de admisión de dos o más cilindros. En tal periodo, se
capta aire por dos o más cilindros, y la cantidad de aire captado
tal como se mide por el caudalímetro de aire puede aumentar
temporalmente. En este periodo, por tanto, la cantidad de aire que
llena el cilindro puede no corresponder necesariamente a la
cantidad de aire captado tal como se mide por el caudalímetro de
aire. Por tanto, puede disminuir la precisión de estimación si la
cantidad mencionada anteriormente del aire de admisión se estima
durante el periodo en el que se están solapando los periodos de
apertura de la válvula de admisión de una pluralidad de cilindros
durante el funcionamiento transitorio.
En el motor de varios cilindros, por otra parte,
cuando la válvula de admisión se eleva hasta un grado máximo en un
cilindro, las válvulas de admisión de los otros cilindros están casi
completamente cerradas. En este periodo, por tanto, si se permite
que llegue al cilindro el aire de admisión en un momento en el que
ha comenzado a cambiar el grado de apertura de la válvula de
mariposa, se evita la interferencia con el aire de admisión de
otros cilindros, y la cantidad de aire de admisión medida por el
caudalímetro de aire concuerda con precisión con la cantidad de
aire que llena realmente el cilindro. En esta realización, por
tanto, se ajusta la sincronización a la que la válvula de mariposa
comienza a funcionar de modo que el aire de admisión que ha pasado a
través de la válvula de mariposa en el inicio del funcionamiento de
la válvula de mariposa llega al cilindro particular cuando la
válvula de admisión de ese cilindro particular se eleva hasta un
grado máximo teniendo en cuenta el retardo de respuesta en el
sistema de admisión (es decir, el tiempo hasta que el aire de
admisión que ha pasado a través de la válvula de mariposa llega al
cilindro particular).
Es decir, tras haber calculado el grado de
apertura objetivo de la válvula de mariposa basándose en la cantidad
de funcionamiento del pedal del acelerador, la ECU 10 considera si
ha comenzado el funcionamiento transitorio tal como la aceleración
o similar basándose en el grado de apertura objetivo que se calcula.
Cuando, por ejemplo, el grado de apertura objetivo calculado esta
vez se desvía en más de una cantidad predeterminada del grado de
apertura objetivo calculado la vez anterior, puede considerarse por
tanto que ha comenzado el funcionamiento transitorio. Cuando se
considera que ha comenzado el funcionamiento transitorio, la ECU 10,
considera entonces si se logra primero el grado de apertura
objetivo de la válvula de mariposa presente tras el inicio del
funcionamiento transitorio. Por ejemplo, cuando no hay cambio en el
grado de apertura objetivo hasta la vez anterior, sino que el grado
de apertura objetivo está cambiando esta vez en más de un valor
predeterminado, puede considerarse por tanto que el grado de
apertura objetivo calculado esta vez es el primero tras el inicio
del funcionamiento transitorio.
Cuando el grado de apertura objetivo calculado
esta vez es el primero tras el inicio del funcionamiento
transitorio, la ECU 10 calcula el tiempo T_{R} hasta que la
válvula de admisión del cilindro particular se eleva casi hasta su
grado máximo basándose en la velocidad de rotación del motor y en el
ángulo de cigüeñal presente. La ECU 10, entonces, calcula el tiempo
de retardo de respuesta t_{d} del sistema de admisión determinado
a partir de la cantidad presente de aire captado por el motor
(caudal de admisión), y ajusta el tiempo para que se mantenga que
el grado de apertura objetivo calculado esta vez sea (T_{R} -
t_{d}). Por tanto, cuando transcurre (T_{R} - t_{d}) desde el
presente, el grado de apertura objetivo se envía al actuador de la
válvula de mariposa, y la válvula de mariposa comienza a funcionar.
El aire de admisión que ha pasado a través de la válvula de
mariposa, es decir, el aire de admisión correspondiente a un momento
en el que el caudal comienza a cambiar, pasa a través de la válvula
de mariposa y llega al cilindro particular en el que la válvula de
admisión se eleva casi hasta su grado máximo tras el transcurso del
tiempo t_{d}. Por tanto, casi toda la cantidad de aire que ha
pasado a través de la válvula de mariposa se llena en el cilindro
particular, y la cantidad de aire captado por el motor tal como se
mide por el caudalímetro de aire 3 corresponde casi a la cantidad
de aire que llena el cilindro particular. Por tanto, se hace posible
estimar con precisión la cantidad de aire captado desde el inicio
del funcionamiento transitorio.
En este caso, además, el tiempo de retardo se
cambia para cumplir la sincronización particular del cilindro
particular sólo una vez justo después del inicio del funcionamiento
transitorio. Desde la vez siguiente en adelante, el tiempo de
retardo se ajusta de nuevo para que sea un valor D constante.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Tercera
realización
En esta realización, como en la segunda
realización, la sincronización a que la válvula de mariposa comienza
a funcionar se controla de manera que el aire de admisión que ha
pasado a través de la válvula de mariposa al inicio de la operación
llega al cilindro particular cuando su válvula de admisión se eleva
hasta el grado máximo cuando se pasa del funcionamiento
estacionario, tal como funcionamiento al ralentí, al funcionamiento
transitorio. En esta realización, sin embargo, cuando el grado de
apertura de la válvula de mariposa cambia bruscamente, la válvula
de mariposa comienza a funcionar a una sincronización en la que la
válvula de admisión se eleva hasta su grado máximo en un cilindro
del que se eleva la válvula de admisión, en primer lugar, hasta el
grado máximo tras el paso de un periodo de tiempo predeterminado sin
esperar una sincronización en la que la válvula de admisión se
eleva hasta el grado máximo en el cilindro particular.
Concretamente, en el caso de una aceleración
normal desde el funcionamiento al ralentí en esta realización, la
sincronización a la que la válvula de mariposa comienza a funcionar
concuerda con la sincronización particular en el cilindro
particular. En este caso, el tiempo de retardo desde cuando el grado
de apertura objetivo de la válvula de mariposa ha cambiado hasta
cuando la válvula de mariposa comienza a moverse, se vuelve largo o
corto dependiendo de una fase de cigüeñal en un momento en el que ha
cambiado el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa.
Durante la aceleración suave normal, este tiempo de retardo no
afecta al funcionamiento. En el caso, por ejemplo, de aceleración
brusca, sin embargo, no es deseable un aumento del retardo en el
funcionamiento de la válvula de mariposa. En esta realización, por
tanto, cuando ha cambiado enormemente el grado de apertura objetivo
de la válvula de mariposa debido a aceleración brusca o similar, la
válvula de mariposa comienza a funcionar a una sincronización en la
que la válvula de admisión se eleva hasta su grado máximo en un
cilindro del que se eleva la válvula de admisión, en primer lugar,
hasta un grado máximo tras el paso de un periodo de tiempo
predeterminado sin esperar una sincronización en la que la válvula
de admisión se eleva hasta el grado máximo en el cilindro
particular. Cuando el estado de funcionamiento cambia bruscamente,
por tanto, la válvula de mariposa funciona dentro de un corto
periodo de tiempo y pueden obtenerse buenas características de
respuesta para la aceleración.
Se considera si el estado de funcionamiento
cambia bruscamente basándose en la cantidad de cambio en el grado
de apertura objetivo. Es decir, tras haber calculado el grado de
apertura objetivo de la válvula de mariposa basándose en la
cantidad de funcionamiento del pedal del acelerador, la ECU 10
considera si el grado de apertura objetivo calculado a continuación
ha cambiado desde la vez anterior en más de una cantidad
predeterminada. Cuando el grado de apertura objetivo cambia en más
de la cantidad predeterminada, se considera si se alcanza en primer
lugar el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa esta
vez tras el inicio del funcionamiento transitorio. El
funcionamiento hasta este punto es el mismo que el de la segunda
realización descrita anteriormente. En esta realización, sin
embargo, el grado de apertura objetivo cambia en más de la cantidad
predeterminada. Cuando el grado de apertura objetivo calculado esta
vez es el primero tras el inicio del funcionamiento transitorio,
entonces se considera si la cantidad de cambio del grado de apertura
objetivo de la válvula de mariposa calculado esta vez con respecto
a la de la vez anterior, es mayor que un segundo valor
predeterminado que es mayor que el valor predeterminado anterior.
Cuando el cambio en el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa es menor que el segundo valor predeterminado, el cambio en
el grado de apertura de la válvula de mariposa es relativamente
suave. Como en la segunda realización, por tanto, se ajusta el
tiempo de retardo (T_{R} - t_{d}) teniendo en cuenta el retardo
de respuesta en el sistema de admisión, de modo que el aire de
admisión que ha pasado al inicio del funcionamiento de la válvula
de mariposa llegará al cilindro particular cuando la válvula de
admisión se eleva hasta su grado máximo.
Cuando la cantidad de cambio en el grado de
apertura objetivo de la válvula de mariposa es mayor que el segundo
valor predeterminado, por otra parte, el estado de funcionamiento
cambia enormemente y la válvula de mariposa debe hacerse funcionar
rápidamente. En este caso, por tanto, la ECU 10 considera un
cilindro en el que la válvula de admisión se eleva hasta su grado
máximo en primer lugar tras el paso de un periodo de tiempo
predeterminado (casi el tiempo de retardo D normal) basándose en la
velocidad de rotación del motor y en el ángulo de cigüeñal
presente, calcula el tiempo requerido para que la válvula de
admisión de este cilindro se eleve hasta su grado máximo, y ajusta
este tiempo para que sea T_{R}. La ECU 10 calcula además el tiempo
de retardo de respuesta t_{d} en el sistema de admisión
determinado a partir de la cantidad presente de aire (caudal de
admisión) captado por el motor, y ajusta el tiempo para que se
mantenga que el grado de apertura objetivo calculado esta vez sea
(T_{R} - t_{d}). Por tanto, cuando el tiempo (T_{R} - t_{d})
transcurre desde ahora, el grado de apertura objetivo se emite al
actuador de la válvula de mariposa, y la válvula de mariposa
comienza a funcionar. El aire de admisión que ha pasado a través de
la válvula de mariposa, es decir, el aire de admisión
correspondiente a un momento en el que el caudal comienza a cambiar,
llega al cilindro en el que la válvula de admisión se eleva hasta
su grado máximo en primer lugar, tras el transcurso de un periodo de
tiempo predeterminado cuando la válvula de admisión se eleva casi
hasta su grado máximo. Por tanto, casi toda la cantidad de aire que
ha pasado a través de la válvula de mariposa se llena en el cilindro
particular, y la cantidad de aire captado por el motor tal como se
mide por el caudalímetro de aire 3 corresponde casi a la cantidad de
aire que llena este cilindro. Por tanto, se hace posible estimar
con precisión la cantidad de aire captado desde el inicio del
funcionamiento transitorio sin deteriorar las características de
respuesta frente a un cambio brusco en las condiciones de
funcionamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Cuarta
realización
En esta realización, la válvula de mariposa se
hace funcionar para impedir que el motor se cale cuando se ejerce
repentinamente una carga durante el funcionamiento al ralentí del
motor debido al arranque de equipo auxiliar tal como el aire
acondicionado. En la tercera realización mencionada anteriormente,
el tiempo de retardo se acorta en caso de una rápida aceleración
desde el funcionamiento estacionario para impedir el deterioro en
las características de respuesta sin producir una disminución en la
precisión para estimar la cantidad de aire captado. Al impedirse el
calado de un motor durante el funcionamiento al ralentí, sin
embargo, un funcionamiento retardado de la válvula de mariposa hace
que el motor se cale o hace que la velocidad de rotación cambie
enormemente cuando la velocidad de rotación del motor disminuye
bruscamente. En esta realización, por tanto, cuando se hace
funcionar la válvula de mariposa para evitar un calado durante el
funcionamiento al ralentí, accionar la válvula de mariposa
simultáneamente con el cambio en el grado de apertura objetivo de
la válvula de mariposa tiene prioridad sobre el mantenimiento de la
precisión para estimar la cantidad de aire captado. Esto evita el
calado del motor durante el funcionamiento al ralentí.
En este caso, durante el funcionamiento al
ralentí normal, la ECU estima la cantidad de aire captado al
ejecutar el cálculo inverso con avance de fase basándose en el
retardo en el funcionamiento de la válvula de mariposa de la
realización 2 ó 3 mencionadas anteriormente. Con la detección del
arranque del equipo auxiliar durante el funcionamiento al ralentí o
con la detección de que la velocidad de rotación del motor disminuyó
hasta un valor inferior al valor predeterminado, sin embargo, la
ECU 10 aumenta el grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa desde el valor presente en una cantidad predeterminada
independientemente de la cantidad de funcionamiento del pedal del
acelerador, ajusta el tiempo (tiempo de retardo) para mantener el
grado de apertura objetivo en 0 y envía inmediatamente el grado de
apertura objetivo al actuador de la válvula de mariposa. La válvula
de mariposa, entonces, comienza inmediatamente a funcionar, impide
la aparición del calado del motor producido por una disminución en
la velocidad de rotación del motor.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Quinta
realización
En esta realización, cuando se pasa del
funcionamiento estacionario al funcionamiento transitorio, el tiempo
de retardo se ajusta de modo que la válvula de mariposa comienza a
funcionar a una sincronización particular de un cilindro particular
y, de ese modo, el aire de admisión que ha pasado a través de la
válvula de mariposa cuando comienza a cambiar llega al cilindro
particular a una sincronización en la que la velocidad de descenso
del pistón durante la carrera de admisión del cilindro particular se
convierte en un máximo.
El momento en el que la velocidad de descenso
del pistón durante la carrera de admisión se convierte en un máximo
es un momento en el que el caudal de aire captado por el cilindro se
convierte en el mayor (la tasa de llenado de aire se convierte en
la mayor). Por tanto, el periodo cerca del momento en el que la
velocidad de descenso del pistón se convierte en el máximo está
menos afectado por las carreras de admisión de otros cilindros. Por
tanto, es posible medir con precisión la cantidad de aire captado
por el motor excluyendo la interferencia con la admisión por otros
cilindros permitiendo que el aire de admisión que ha pasado a través
de la válvula de mariposa llegue al cilindro particular en un
momento en el que la cantidad de aire captado comienza a cambiar
teniendo en cuenta el retardo de respuesta en el sistema de admisión
como en las realizaciones mencionadas anteriormente.
6. Sexta
realización
En esta realización, cuando se pasa del
funcionamiento estacionario al funcionamiento transitorio, el tiempo
de retardo se ajusta de modo que la válvula de mariposa comienza a
funcionar a una sincronización particular de un cilindro particular
y, de ese modo, el aire de admisión que ha pasado a través de la
válvula de mariposa cuando comienza a cambiar llega al cilindro
particular en un momento distinto al periodo de solapamiento de
válvulas en el que se abren tanto la válvula de admisión como la
válvula de escape.
Durante el periodo de solapamiento de válvulas
en el que se abren tanto la válvula de admisión como la válvula de
escape, se produce una purga del gas quemado hacia la lumbrera de
admisión; es decir, el gas quemado de alta presión en el cilindro
fluye de vuelta a través de la válvula de admisión hacia la lumbrera
de admisión. Durante este periodo, por tanto, no se capta aire por
el cilindro. Cuando el aire de admisión tras haber comenzado a
cambiar llega al cilindro particular durante el periodo de
solapamiento de válvulas, por tanto, la cantidad de aire captado
por el cilindro no se corresponde menudo con precisión con la
cantidad de aire captado por el motor. En esta realización, el
error debido a la purga del gas quemado puede eliminarse de la
medición de la cantidad de aire captado permitiendo así que el aire
de admisión que ha pasado a través de la válvula de mariposa cuando
comienza a cambiar su grado de apertura llegue al cilindro
particular en un momento distinto al periodo de solapamiento de
válvulas del cilindro particular.
Las realizaciones segunda, quinta y sexta
mencionadas anteriormente han ilustrado cómo seleccionar la
sincronización para accionar la válvula de mariposa en el cilindro
particular. Seleccionando la sincronización para accionar la
válvula de mariposa del cilindro particular tal como se describió
anteriormente, se hace posible eliminar un error de la cantidad
medida de aire captado. En las realizaciones mencionadas
anteriormente, sin embargo, el funcionamiento a menudo resulta
ligeramente afectado dependiendo de qué cilindro del motor se
selecciona como cilindro particular. La siguiente realización
explica qué cilindro ha de seleccionarse como el cilindro
particular.
7. Séptima
realización
Esta realización selecciona, como cilindro
particular, el cilindro que no desarrolla inmediatamente detonación
durante un funcionamiento transitorio. La detonación durante el
funcionamiento transitorio se produce debido a un retardo en el
retraso del momento de ignición en comparación con el aumento en la
cantidad de aire que llena el cilindro. Además, un motor de varios
cilindros incluye cilindros en los que se produce fácilmente
detonación y cilindros en los que no se produce fácilmente
detonación debido a la disposición de los cilindros. En esta
realización, los cilindros en los que no se produce fácilmente
detonación durante el funcionamiento transitorio se especifican de
antemano a través de experimentación, y estos cilindros se ajustan
como los cilindros particulares. Mientras se está pasando al
funcionamiento transitorio, por tanto, los cilindros en los que no
se produce fácilmente detonación se llenan en primer lugar
con
el aire de admisión y, de ese modo, puede eliminarse la aparición de detonación durante el funcionamiento transitorio.
el aire de admisión y, de ese modo, puede eliminarse la aparición de detonación durante el funcionamiento transitorio.
8. Octava
realización
Esta realización selecciona, como cilindro
particular, el cilindro a partir del cual el gas de escape incide
más eficazmente en el sensor de la relación
aire-combustible aguas arriba 13 dispuesto en el
colector de escape (figura 1). En esta realización, tal como se
describió anteriormente, la cantidad de inyección de combustible se
controla mediante realimentación basándose en la relación
aire-combustible del gas de escape detectada por
los sensores de la relación aire-combustible 13 y
15, de modo que la relación aire-combustible del
motor se convierte en la relación aire-combustible
objetivo. Los gases de escape de los cilindros se mezclan
homogéneamente entre sí en una posición del sensor de la relación
aire-combustible aguas abajo 13, aguas abajo del
catalizador 20. En una posición del sensor de la relación
aire-combustible aguas arriba 13 en el colector de
escape 11, sin embargo, el gas de escape de un cilindro dado puede
detectarse más fácilmente por un sensor que los gases de escape de
otros cilindros debido a la forma del colector de escape 11 o a la
posición en la que está montado el sensor 13. En este caso, la
salida del sensor 13 se convierte en lo más susceptible de un cambio
en la relación aire-combustible del gas de escape
con respecto al cilindro dado anteriormente. En esta realización,
el cilindro dado anteriormente que más afecta a la salida del sensor
de la relación aire-combustible aguas arriba 13 se
especifica de antemano a través de experimentación, y este cilindro
se selecciona como un cilindro particular. Por tanto, el cilindro
que más afecta a la salida del sensor de la relación
aire-combustible se selecciona como el cilindro
particular. Por tanto, un cambio en la relación
aire-combustible del gas de escape durante el
funcionamiento transitorio se refleja sensiblemente en la salida del
sensor de la relación aire-combustible mejorando
las características de respuesta de la operación de control por
realimentación de la relación aire-combustible
durante el funcionamiento transitorio.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Novena
realización
Esta realización selecciona el cilindro que se
llena más fácilmente con el aire de admisión como un cilindro
particular. En un motor de varios cilindros, la eficacia de carga da
aire se dispersa dependiendo de los cilindros debido a la forma del
colector de admisión y a la disposición de los cilindros. En esta
realización, se selecciona el cilindro que tiene la mayor eficacia
de carga de aire entre los cilindros, es decir, se selecciona como
cilindro particular el cilindro que se llena más fácilmente con el
aire de admisión. Por tanto, con la selección del cilindro que se
llena fácilmente con el aire de admisión como cilindro particular,
el aire se suministra primero al interior del cilindro que puede
llenarse más fácilmente con el aire de admisión al inicio del
funcionamiento transitorio y, de ese modo, se mejoran las
características de aceleración durante el funcionamiento
transitorio, tal como durante la aceleración.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Décima
realización
Esta realización selecciona como cilindro
particular el cilindro que tiene el tiempo de retardo más corto en
la respuesta de admisión. Tal como se describió anteriormente,
existe un tiempo de retardo que corresponde al tiempo para que el
aire de admisión fluya desde la válvula de mariposa hacia el
cilindro antes de que aparezca un cambio en el grado de apertura de
la válvula de mariposa como un cambio en la cantidad de aire que
fluye hacia el cilindro cuando ha cambiado el grado de apertura de
la válvula de mariposa. Este tiempo varía ligeramente entre los
cilindros debido a la forma del colector de admisión y a la
disposición de los cilindros. En esta realización, se selecciona
como cilindro particular el cilindro que tiene el tiempo de retardo
más corto en la respuesta de admisión. Al hacerlo así, se hace
posible llenar el cilindro que tiene la respuesta más rápida con el
aire primero al inicio del funcionamiento transitorio. Por tanto, se
mejoran las características de aceleración durante un
funcionamiento transitorio, tal como durante la aceleración.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Undécima
realización
En las realizaciones segunda a décima
mencionadas anteriormente, la válvula de mariposa comienza el
accionamiento en un momento particular en el ciclo de carrera del
cilindro particular. En el motor de sincronización variable de
válvulas, sin embargo, el ángulo de cigüeñal que crea la
sincronización particular anterior (por ejemplo, la sincronización
a la que la válvula de admisión se eleva hasta su grado máximo o
periodo de solapamiento de válvulas) varía dependiendo de un cambio
en la sincronización de válvulas del motor. En esta realización,
por tanto, se calcula la sincronización particular anterior teniendo
en cuenta un cambio en la sincronización de válvulas del motor al
inicio del funcionamiento transitorio.
Concretamente, en esta realización, la ECU 10
corrige el ángulo de cigüeñal que se alcanza a una sincronización
particular basándose en la sincronización de válvulas presente, y
calcula el tiempo T_{R} basándose en el ángulo de cigüeñal
corregido, en el ángulo de cigüeñal presente y en la velocidad de
rotación del motor en el momento de calcular el tiempo (tiempo
T_{R} en las realizaciones segunda y tercera) hasta que se alcanza
la sincronización particular en el cilindro particular. Por tanto,
el aire que ha pasado a través de la válvula de mariposa que ha
comenzado a cambiar precisamente llega al cilindro particular a una
sincronización particular en el ciclo de carrera, mejorando
adicionalmente la precisión para medir la cantidad de aire
captado.
Según la presente invención, tal como se
describió anteriormente, se hace posible calcular con precisión la
cantidad de aire captado por el cilindro estimando la cantidad de
aire captado por el cilindro retardando el inicio del
funcionamiento de la válvula de mariposa en un periodo de tiempo
predeterminado.
Claims (7)
1. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna que ajusta el grado de apertura objetivo de una
válvula de mariposa del motor de combustión interna basándose en una
cantidad presente de funcionamiento del pedal del acelerador y,
tras haber pasado un tiempo de retardo predeterminado, comienza a
accionar la válvula de mariposa de modo que el grado de apertura
real de la válvula de mariposa se convierte en dicho grado de
apertura objetivo, para estimar de ese modo el grado de apertura
real de la válvula de mariposa en el futuro tras haber pasado un
periodo de tiempo predeterminado desde el presente basándose en
dicho grado de apertura objetivo, dicho tiempo de retardo y las
características de funcionamiento de la válvula de mariposa, y para
calcular la cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras
haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en
dicho valor estimado, comprendiendo dicho dispositivo para controlar
un motor de combustión interna:
medios de ajuste de la sincronización de
válvulas objetivo para ajustar una sincronización de válvulas
objetivo del motor basándose en un grado de apertura real de
válvula de mariposa;
medios de sincronización variable de válvulas
para controlar la sincronización de válvulas del motor a dicha
sincronización de válvulas objetivo;
medios de estimación de la sincronización de
válvulas para calcular un valor estimado de dicha sincronización de
válvulas objetivo en el futuro tras haber pasado dicho periodo de
tiempo predeterminado basándose en dicho grado de apertura estimado
de la válvula de mariposa, y para estimar una sincronización de
válvulas del motor real en el futuro tras el paso de dicho periodo
de tiempo predeterminado basándose en dicha sincronización de
válvulas objetivo estimada; y
medios de estimación de la cantidad de aire de
admisión para estimar la cantidad de aire que captará el motor en
el futuro tras haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado
basándose en dicho grado de apertura estimado de la válvula de
mariposa y dicha sincronización de válvulas estimada.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna según la reivindicación 1, en el que dichos
medios de ajuste de la sincronización de válvulas objetivo ajusta,
como una sincronización de válvulas objetivo, un valor obtenido
corrigiendo, basándose en la presión atmosférica, un ajuste de la
sincronización de válvulas que se basa en dicho grado de apertura
real de la válvula de mariposa.
3. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna según la reivindicación 1, que comprende además
medios para ajustar una sincronización de ignición del motor
basándose en la cantidad estimada de aire que captará el motor en
el futuro tras el paso de dicho periodo de tiempo predeterminado y
en la sincronización de válvulas
estimada.
estimada.
4. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna que ajusta un grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa del motor de combustión interna basándose en
una cantidad presente de funcionamiento del pedal del acelerador y,
tras haber pasado un tiempo de retardo predeterminado, comienza a
accionar la válvula de mariposa de modo que el grado de apertura
real de la válvula de mariposa se convierte en dicho grado de
apertura objetivo, para estimar de ese modo el grado de apertura
real de la válvula de mariposa en el futuro tras haber pasado un
periodo de tiempo predeterminado desde el presente basándose en
dicho grado de apertura objetivo, dicho tiempo de retardo y las
características de funcionamiento de la válvula de mariposa, y para
calcular la cantidad de aire que captará el motor en el futuro tras
haber pasado dicho periodo de tiempo predeterminado basándose en
dicho valor estimado, comprendiendo dicho dispositivo para controlar
un motor de combustión interna:
medios de ajuste del tiempo de retardo para
ajustar así dicho tiempo de retardo en el que dicha válvula de
mariposa comienza el accionamiento en un momento predeterminado en
una carrera de un cilindro particular del motor.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna según la reivindicación 4, en el que dichos
medios de ajuste del tiempo de retardo ajustan así dicho tiempo de
retardo en el que el aire de admisión que ha pasado a través de la
válvula de mariposa cuando ha comenzado a accionarse llega a dicho
cilindro particular cuando la válvula de admisión se eleva hasta su
grado máximo en dicho cilindro particular.
6. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna según la reivindicación 4, en el que, cuando la
tasa de cambio en dicho grado de apertura objetivo de la válvula de
mariposa es mayor que un valor predeterminado, dichos medios de
ajuste del tiempo de retardo ajustan así dicho tiempo de retardo en
el que el aire de admisión que ha pasado a través de la válvula de
mariposa llega, en primer lugar, a un cilindro del que se eleva la
válvula de admisión hasta su grado máximo tras haber pasado un
periodo de tiempo predeterminado cuando la válvula de admisión de
dicho cilindro se eleva hasta su grado máximo independientemente de
dicho momento predeterminado.
\newpage
7. Dispositivo para controlar un motor de
combustión interna según la reivindicación 4 con el motor en un
estado de ralentí;
que comprende además:
medios que evitan el calado para evitar un
calado del motor ajustando el grado de apertura objetivo de la
válvula de mariposa independientemente de la cantidad de
funcionamiento del pedal del acelerador cuando es probable que el
motor que está al ralentí pueda calarse; y
medios para iniciar el accionamiento de la
válvula de mariposa de modo que el grado de apertura de la válvula
de mariposa alcance dicho grado de apertura objetivo inmediatamente
cuando el grado de apertura objetivo de la válvula de mariposa se
ajusta mediante dichos medios que evitan el calado para evitar un
calado del motor independientemente del tiempo de retardo ajustado
mediante dichos medios de ajuste del tiempo de retardo.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27472199A JP3890827B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 内燃機関の制御装置 |
JP11-274721 | 1999-09-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2335742T3 true ES2335742T3 (es) | 2010-04-05 |
Family
ID=17545657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES00962900T Expired - Lifetime ES2335742T3 (es) | 1999-09-28 | 2000-09-27 | Dispositivo de control para motor de combustion interna. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6626144B1 (es) |
EP (1) | EP1217191B1 (es) |
JP (1) | JP3890827B2 (es) |
KR (1) | KR100445852B1 (es) |
DE (1) | DE60043231D1 (es) |
ES (1) | ES2335742T3 (es) |
WO (1) | WO2001023726A1 (es) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100428296B1 (ko) * | 2002-05-09 | 2004-04-28 | 현대자동차주식회사 | 엔진 아이들 회전수 제어 방법 및 장치 |
JP4120344B2 (ja) * | 2002-10-04 | 2008-07-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US7013211B2 (en) * | 2002-12-02 | 2006-03-14 | Hitachi, Ltd. | Variable valve control apparatus for internal combustion engine and method thereof |
JP4372455B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2009-11-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2005016328A (ja) | 2003-06-24 | 2005-01-20 | Toyota Motor Corp | 複数の気筒を備える内燃機関の制御装置 |
US8240230B2 (en) | 2005-01-18 | 2012-08-14 | Kongsberg Automotive Holding Asa, Inc. | Pedal sensor and method |
JP4506493B2 (ja) * | 2005-02-08 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP4845391B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2011-12-28 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2006299856A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関の電子スロットル制御装置 |
JP2008045506A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Nikki Co Ltd | エンジン制御の大気圧補正方法及びその制御装置 |
JP4779979B2 (ja) * | 2007-01-15 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御装置および車両制御方法 |
JP2009068388A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
JP4924486B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2012-04-25 | 日産自動車株式会社 | 車両用内燃機関の吸気制御装置 |
JP4670912B2 (ja) * | 2008-08-01 | 2011-04-13 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関制御装置 |
CN102239317B (zh) * | 2008-12-04 | 2013-06-26 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的控制装置 |
JP5152135B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2013-02-27 | 日産自動車株式会社 | 過給式エンジンの吸気量制御装置 |
JP5152400B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2013-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5195665B2 (ja) * | 2009-06-23 | 2013-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5321322B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2013-10-23 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5273295B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2013-08-28 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5397304B2 (ja) | 2010-04-20 | 2014-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5625533B2 (ja) * | 2010-06-22 | 2014-11-19 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5276693B2 (ja) * | 2011-05-11 | 2013-08-28 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP5594233B2 (ja) * | 2011-06-07 | 2014-09-24 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
US9366196B2 (en) * | 2011-10-31 | 2016-06-14 | GM Global Technology Operations LLC | System and method for limiting throttle opening area based on cam phaser position to minimize noise during acceleration |
FR3027962B1 (fr) * | 2014-11-04 | 2018-03-02 | Psa Automobiles Sa. | Procede de prediction de la masse d’air enfermee dans la chambre de combustion d’un cylindre de moteur thermique de vehicule automobile a distribution variable |
FR3027961B1 (fr) * | 2014-11-04 | 2019-03-22 | Psa Automobiles Sa. | Procede d'estimation d'une position d'un papillon d'arrivee des gaz pour le controle d'un moteur a combustion interne |
JP6511102B2 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-05-15 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5003950A (en) * | 1988-06-15 | 1991-04-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for control and intake air amount prediction in an internal combustion engine |
JPH1047118A (ja) * | 1996-08-01 | 1998-02-17 | Unisia Jecs Corp | エンジンの制御装置 |
JP2991127B2 (ja) | 1996-09-19 | 1999-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP3733669B2 (ja) | 1996-12-06 | 2006-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US5690071A (en) * | 1996-10-28 | 1997-11-25 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and apparatus for improving the performance of a variable camshaft timing engine |
JP3551706B2 (ja) * | 1997-06-10 | 2004-08-11 | 日産自動車株式会社 | エンジンの吸気制御装置 |
JP3605267B2 (ja) * | 1997-08-27 | 2004-12-22 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関のバイパスエア制御装置 |
JPH11264330A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-09-28 | Denso Corp | 内燃機関制御装置 |
JPH11229951A (ja) | 1998-02-16 | 1999-08-24 | Denso Corp | 可変バルブタイミング制御装置付多気筒内燃機関のノッキング制御装置 |
JP3985375B2 (ja) * | 1999-01-14 | 2007-10-03 | 日産自動車株式会社 | エンジンの吸気制御装置 |
US6488008B1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-03 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and system for determining the variable cam timing rate-of-change in an engine |
-
1999
- 1999-09-28 JP JP27472199A patent/JP3890827B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-09-27 DE DE60043231T patent/DE60043231D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-27 EP EP00962900A patent/EP1217191B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-27 KR KR10-2002-7004043A patent/KR100445852B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-09-27 WO PCT/JP2000/006677 patent/WO2001023726A1/ja active IP Right Grant
- 2000-09-27 ES ES00962900T patent/ES2335742T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-27 US US10/088,508 patent/US6626144B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20020032631A (ko) | 2002-05-03 |
EP1217191A1 (en) | 2002-06-26 |
DE60043231D1 (de) | 2009-12-10 |
JP2001098998A (ja) | 2001-04-10 |
WO2001023726A1 (fr) | 2001-04-05 |
JP3890827B2 (ja) | 2007-03-07 |
KR100445852B1 (ko) | 2004-08-25 |
EP1217191A4 (en) | 2008-05-21 |
EP1217191B1 (en) | 2009-10-28 |
US6626144B1 (en) | 2003-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2335742T3 (es) | Dispositivo de control para motor de combustion interna. | |
JP3632424B2 (ja) | 内燃機関のバルブ開閉特性制御装置 | |
US5635634A (en) | Method for calculating the air charge for an internal combustion engine with variable valve timing | |
JP4859515B2 (ja) | エンジンのバルブ劣化判定方法 | |
ES2276965T3 (es) | Dispositivo contralor de motor. | |
ES2745102T3 (es) | Dispositivo para controlar la relación aire/combustible de un motor de combustión interna de múltiples cilindros | |
JP2006307668A (ja) | エンジンのegr流量推定装置 | |
US6494185B2 (en) | Fuel injection control apparatus and method for variably operated engine valve equipped internal combustion | |
US7469687B2 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine | |
JP2508684B2 (ja) | 2サイクル多気筒内燃機関の空燃比制御装置 | |
JP3757738B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP4760604B2 (ja) | 内燃機関の吸入空気量推定装置及び方法 | |
JP2004316613A (ja) | 内燃機関の可変バルブ制御装置 | |
JP6899416B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPS61258942A (ja) | 機関の燃料噴射制御装置 | |
JPH05296082A (ja) | エンジンの燃料制御装置 | |
JPS63189651A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH05332186A (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JPH0658071B2 (ja) | 2サイクル内燃機関の空燃比制御装置 | |
JP3216299B2 (ja) | 内燃機関の空燃比制御装置 | |
JPH04269344A (ja) | エンジンの空燃比制御装置 | |
JP5645022B2 (ja) | 内燃機関の吸気制御装置 | |
JPH051614A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH0658075B2 (ja) | 2サイクル内燃機関の空燃比制御装置 | |
JPH03496B2 (es) |