ES2342099T3 - Aparato de control para motor de combustion interna. - Google Patents
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Abstract
Aparato (300) de control para un motor (10) de combustión interna que tiene un primer mecanismo (110) de inyección de combustible que inyecta combustible en un cilindro (112) y un segundo mecanismo (120) de inyección de combustible que inyecta el combustible en un colector (20) de admisión, que comprende: un controlador que controla dichos mecanismos (110, 120) de inyección de combustible primero y segundo para que soporten cuotas de inyección de combustible con una proporción calculada basándose en una condición requerida para dicho motor (10) de combustión interna, incluyendo dicha proporción impedir que uno de dichos mecanismos (110, 120) de inyección de combustible inyecte el combustible; un controlador de momento de encendido que controla un dispositivo de encendido para variar un momento de encendido, en el que dicho controlador de momento de encendido controla dicho dispositivo de encendido, basándose en un momento de referencia de encendido de dicho motor (10) de combustión interna determinado a partir de dicha proporción; y una memoria para almacenar dicho momento de referencia de encendido, calculándose dicho momento de referencia de encendido basándose en dicha proporción; en el que dicho controlador de momento de encendido emplea dicho momento de referencia de encendido para controlar el dispositivo de encendido para variar el momento de encendido; dicha memoria almacena en forma de un mapa dicho momento de referencia de encendido calculado previamente basándose en dicha proporción; y en el que dicha memoria almacena dicho momento de referencia de encendido dividido en un primer mapa que se aplica cuando dicho primer mecanismo (110) de inyección de combustible solo inyecta el combustible, un segundo mapa que se aplica cuando dicho segundo mecanismo (120) de inyección de combustible solo inyecta el combustible, y un tercer mapa que se aplica cuando dichos mecanismos (110, 120) de inyección de combustible primero y segundo inyectan el combustible.
Description
Aparato de control para motor de combustión
interna.
La presente invención se refiere a un aparato de
control para un motor de combustión interna que tiene un primer
mecanismo de inyección de combustible (un inyector en el cilindro)
para inyectar combustible en un cilindro y un segundo mecanismo de
inyección de combustible (un inyector en el colector de admisión)
para inyectar combustible en un colector de admisión o un orificio
de admisión, y se refiere particularmente a una técnica para
determinar un momento de encendido con una proporción de inyección
de combustible entre los mecanismos de inyección de combustible
primero y segundo considerados.
\vskip1.000000\baselineskip
Se conoce un motor de combustión interna que
tiene un inyector en el colector de admisión que inyecta combustible
en un colector de admisión del motor y un inyector en el cilindro
que inyecta combustible en una cámara de combustión del motor, y
configurado para detener la inyección de combustible desde el
inyector en el colector de admisión cuando la carga del motor es
inferior a una carga preestablecida y para provocar la inyección de
combustible desde el inyector en el colector de admisión cuando la
carga del motor es superior a la carga establecida.
En tales motores de combustión interna, se
conoce uno configurado para conmutar entre combustión con carga
estratificada y combustión homogénea según su estado de
funcionamiento. En la combustión con carga estratificada, se
inyecta el combustible desde el inyector en el cilindro durante una
carrera de compresión para formar una mezcla estratificada de
aire-combustible localmente alrededor de una bujía
de encendido, para una combustión pobre del combustible. En la
combustión homogénea, el combustible se difunde en la cámara de
combustión para formar una mezcla homogénea de
aire-combustible, para la combustión del
combustible.
La patente japonesa abierta a consulta por el
público n.º 2001-020837 da a conocer un aparato de
control de inyección de combustible para un motor que conmuta entre
combustión con carga estratificada y combustión homogénea según un
estado de funcionamiento y que tiene una válvula principal de
inyección de combustible para inyectar combustible directamente en
una cámara de combustión y una válvula secundaria de inyección de
combustible para inyectar combustible en un orificio de admisión de
cada cilindro. Este aparato de control de inyección de combustible
para el motor está caracterizado porque la proporción de inyección
de combustible entre la válvula principal de inyección de
combustible y la válvula secundaria de inyección de combustible se
ajusta de manera variable basándose en un estado de funcionamiento
del motor.
Según este aparato de control de inyección de
combustible para el motor, la combustión con carga estratificada se
lleva a cabo usando sólo la válvula principal de inyección de
combustible que inyecta directamente combustible en la cámara de
combustión, mientras que la combustión homogénea se lleva a cabo
usando tanto la válvula principal de inyección de combustible como
la válvula secundaria de inyección de combustible (o usando sólo la
válvula secundaria de inyección de combustible en algunos casos).
Esto puede mantener pequeña la capacidad de la válvula principal de
inyección de combustible, incluso en el caso de un motor de alta
potencia. Se mejora la linealidad en la característica duración de
inyección/cantidad de inyección de la válvula principal de inyección
de combustible en una región de carga baja tal como durante la
marcha al ralentí, lo que a su vez mejora la precisión en el
control de la cantidad de inyección de combustible. Por
consiguiente, es posible mantener una combustión favorable con
carga estratificada, y así mejorar la estabilidad del funcionamiento
con carga baja tal como en la marcha al ralentí. En la combustión
homogénea, se emplean ambas válvulas de inyección de combustible
principal y secundaria, de modo que se aprovecha tanto el beneficio
de la inyección de combustible directa como el beneficio de la
inyección en el orificio de admisión. Por consiguiente, también
puede mantenerse una combustión homogénea favorable.
En el aparato de control de inyección de
combustible para el motor dado a conocer en la patente japonesa
abierta a consulta por el público n.º 2001-020837,
la combustión con carga estratificada y la combustión homogénea se
emplean dependiendo de las situaciones, lo que complica el control
de encendido, el control de inyección y el control de
estrangulación, y requiere programas de control correspondientes a
las respectivas formas de combustión. Particularmente, tras una
conmutación entre las formas de combustión, estos controles
requieren cambios considerables, haciendo que sea difícil realizar
controles deseables (de eficiencia de combustible, rendimiento de
purificación de emisiones) en el momento de transición. Además, en
la región de combustión estratificada en la que se lleva a cabo una
combustión pobre, no funciona el catalizador de tres vías, en cuyo
caso es necesario usar un catalizador de NOx pobre, lo que lleva a
un mayor coste.
Basándose en lo anterior, también se ha
desarrollado un motor que no proporciona combustión con carga
estratificada, y por tanto no necesita control para conmutar entre
la combustión con carga estratificada y la combustión homogénea y no
requiere un costoso catalizador de NOx pobre.
Al controlar el motor para encenderlo con el
refrigerante a una temperatura más baja, se introduce un avance de
encendido para la corrección. Esto se debe al hecho de que, cuando
el refrigerante tiene una temperatura más baja (se proporciona una
peor atomización), se proporcionan menores tasas de combustión y el
motor es menos susceptible a la detonación. El avance de encendido
puede proporcionar un mayor periodo de tiempo entre el encendido y
el escape y, a pesar de las menores tasas de combustión, la mezcla
aire-combustible puede quemarse suficientemente.
Sin embargo, para un intervalo en el que los
inyectores en el cilindro y en el colector de admisión soportan
cuotas, respectivamente, de inyección de combustible, el inyector en
el cilindro inyecta el combustible directamente en la cámara de
combustión y la cámara de combustión puede tener una temperatura
interna significativamente reducida de manera eficaz, mientras que
el inyector en el colector de admisión inyecta el combustible en el
colector de admisión y, como resultado, la cámara de combustión
tiene una temperatura interna reducida de forma menos eficaz. El
combustible inyectado a través del inyector en el cilindro reduce la
temperatura interna de la cámara de combustión en cierta medida,
mientras que el inyectado a través del inyector en el colector de
admisión lo hace en una medida diferente. Si varía la diferencia de
temperatura de la cámara de combustión, varía el rendimiento
antidetonante, y se reduce la temperatura interna de la cámara de
combustión y se mejora el rendimiento antidetonante. Si varía el
rendimiento antidetonante, varía un momento de encendido óptimo.
Como tal, usar sólo la temperatura del refrigerante para calcular
una cantidad de avance de encendido no puede proporcionar un
momento de encendido preciso (o una cantidad precisa de avance de
encendido). Obsérvese que la patente japonesa abierta a consulta
por el público n.º 2001-020837 sólo da a conocer que
cada inyector se acciona para conseguir una proporción de inyección
de combustible correspondiente al estado de funcionamiento de
interés y se establece un momento de encendido, y el documento no
proporciona una solución al problema descrito anteriormente.
El documento WO 2006/022170 A1 da a conocer
además un motor de combustión interna que incluye un inyector en el
cilindro y un inyector en el orificio de admisión. Cuando se realiza
una petición para cambiar una proporción de inyección de
combustible a una proporción de inyección de combustible solicitada
y una diferencia entre un valor de momento de encendido apropiado
correspondiente a la proporción de inyección de combustible antes
del cambio y un valor de momento de encendido apropiado
correspondiente a la proporción de inyección de combustible
solicitada tras el cambio supera un valor predeterminado, se limita
la magnitud del cambio de la proporción de inyección de combustible
a la proporción de inyección de combustible solicitada y el valor de
momento de encendido se ajusta a un valor de momento de encendido
que correspondiente a una proporción de inyección de combustible
cambiada en la magnitud limitada de cambio.
En el documento EP1464814 puede encontrarse otro
aparato de control de inyección de combustible con inyectores en el
cilindro y en el colector de admisión, en el que la proporción de
inyección de combustible se varía según el estado de funcionamiento
de un motor y el encendido se establece independientemente de esa
proporción.
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Un objeto de la presente invención es
proporcionar un aparato de control para un motor de combustión
interna que tiene mecanismos de inyección de combustible primero y
segundo que soportan cuotas, respectivamente, de inyección de
combustible en un cilindro y un colector de admisión,
respectivamente, Y que puede calcular un momento de encendido
preciso.
La presente invención proporciona un aparato de
control para un motor de combustión interna que tiene un primer
mecanismo de inyección de combustible que inyecta combustible en un
cilindro y un segundo mecanismo de inyección de combustible que
inyecta el combustible en un colector de admisión. El aparato de
control incluye: un controlador que controla los mecanismos de
inyección de combustible primero y segundo para que soporten cuotas
de inyección del combustible con una proporción calculada basándose
en una condición requerida para el motor de combustión interna,
incluyendo la proporción evitar que uno de los mecanismos de
inyección de combustible inyecte el combustible; y un controlador
de momento de encendido que controla un dispositivo de encendido
para variar un momento de encendido. El controlador de momento de
encendido controla el dispositivo de encendido, basándose en un
momento de referencia de encendido del motor de combustión interna
determinado a partir de la proporción.
Según la presente invención, para un intervalo
en el que el primer mecanismo de inyección de combustible (por
ejemplo, un inyector en el cilindro) y el segundo mecanismo de
inyección de combustible (por ejemplo, un inyector en el colector
de admisión) soportan cuotas de inyección del combustible, el
combustible inyectado a través del inyector en el cilindro reduce
la temperatura interna de la cámara de combustión. Si se reduce la
temperatura interna de la cámara de combustión, se mejora el
rendimiento antidetonante, y puede avanzarse un momento de
encendido.
En cambio, el combustible inyectado a través del
inyector en el colector de admisión reduce la temperatura interna
de la cámara de combustión en menor medida que el inyectado a través
del inyector en el cilindro. Así el motor de combustión interna que
tiene dos mecanismos de inyección de combustible que soportan
cuotas, respectivamente, de inyección de combustible, y que reduce
la temperatura interna de la cámara de combustión en diferente
medida, respectivamente, puede conseguir un momento de encendido
establecido de manera precisa. Como resultado puede proporcionarse
un aparato de control que puede calcular un momento de encendido
preciso para un motor de combustión interna que tiene mecanismos de
inyección de combustible primero y segundo que soportan cuotas,
respectivamente, de inyección de combustible para inyectar el
combustible en un cilindro y un colector de admisión,
respectivamente, que están implementados por dos tipos de mecanismos
de inyección de combustible que inyectan combustible de diferente
manera.
El aparato de control incluye además: una
memoria que almacena un momento de referencia de encendido, en el
que dicho controlador de momento de encendido emplea el momento de
referencia de encendido para controlar un dispositivo de encendido.
La memoria almacena el momento de referencia de encendido calculado
basándose en la proporción.
Según la presente invención, la memoria almacena
un momento de referencia de encendido que permite que un momento de
encendido sea más rápido cuando el inyector en el cilindro, que
puede reducir la temperatura interna de la cámara de combustión
mediante su combustible inyectado en gran medida, tiene una mayor
proporción de inyección de combustible (incluyendo inyección de
combustible a través del inyector en el cilindro solo) que cuando
el inyector en el colector de admisión, que reduce la temperatura
interna de la cámara de combustión mediante su combustible
inyectado en pequeña medida, tiene una mayor proporción de inyección
de combustible (incluyendo inyección de combustible a través del
inyector en el colector de admisión solo). Así el motor de
combustión interna que tiene dos mecanismos de inyección de
combustible que soportan cuotas, respectivamente, de inyección de
combustible, y que reduce la temperatura interna de la cámara de
combustión en diferente medida, respectivamente, puede conseguir un
momento de encendido establecido de manera precisa. Como resultado,
puede proporcionarse un aparato de control que puede calcular un
momento de encendido preciso para un motor de combustión interna
que tiene mecanismos de inyección de combustible primero y segundo
que soportan cuotas, respectivamente, de inyección de combustible
para inyectar el combustible en un cilindro y un colector de
admisión, respectivamente, que están implementados por dos tipos de
mecanismos de inyección de combustible que inyectan combustible de
manera diferente.
La memoria almacena el momento de referencia de
encendido dividido en un primer mapa que se aplica cuando el primer
mecanismo de inyección de combustible solo inyecta el combustible,
un segundo mapa que se aplica cuando el segundo mecanismo de
inyección de combustible solo inyecta el combustible, y un tercer
mapa que se aplica cuando los mecanismos de inyección de combustible
primero y segundo inyectan el combustible.
Según la presente invención, un inyector en el
cilindro correspondiente a un ejemplo del primer mecanismo de
inyección de combustible y un inyector en el colector de admisión
correspondiente a un ejemplo del segundo mecanismo de inyección de
combustible, que reducen la temperatura de la cámara de combustión
en diferente medida, respectivamente, cuando inyectan combustible,
soportan cuotas, respectivamente, de inyección de combustible, y un
momento de referencia de encendido se almacena en un mapa dividido
en un primer mapa que se aplica cuando el inyector en el cilindro
solo inyecta el combustible, un segundo mapa que se aplica cuando el
inyector en el colector de admisión solo inyecta el combustible, y
un tercer mapa que se aplica cuando los inyectores en el cilindro y
en el colector de admisión inyectan el combustible. Puede
seleccionarse un mapa basándose en una proporción de inyección de
combustible entre los inyectores en el cilindro y en el colector de
admisión para determinar un momento de referencia de encendido
almacenado.
Preferiblemente el primer mapa proporciona el
momento de referencia de encendido establecido para proporcionar
avance de encendido.
Según la presente invención, en el primer mapa
que se aplica cuando el primer mecanismo de inyección de combustible
(por ejemplo, un inyector en el cilindro) solo inyecta combustible,
el combustible inyectado a través del mismo reduce la temperatura de
la cámara de combustión en gran medida y se mejora un rendimiento
antidetonante. Por consiguiente, el momento de referencia de
encendido puede establecerse de modo que sea más rápido.
Preferiblemente también, el segundo mapa
proporciona el momento de referencia de encendido establecido para
proporcionar un retardo de encendido.
Según la presente invención, en el segundo mapa
que se aplica cuando el primer mecanismo de inyección de combustible
(por ejemplo, un inyector de colector de admisión) solo inyecta
combustible, el combustible inyectado a través del mismo reduce la
temperatura de la cámara de combustión en pequeña medida y no se
mejora el rendimiento antidetonante. Por consiguiente, el momento
de referencia de encendido se establece de modo que sea más
lento.
lento.
Preferiblemente también, el tercer mapa
proporciona el momento de referencia de encendido establecido para
proporcionar avance de encendido cuando se aumenta la proporción del
primer mecanismo de inyección de combustible.
Según la presente invención, cuando el primer
mecanismo de inyección de combustible (por ejemplo, el inyector en
el cilindro), que puede reducir la temperatura interna de la cámara
de combustión mediante su combustible inyectado en gran medida,
tiene una mayor proporción de inyección de combustible, el
rendimiento antidetonante puede ser mejor que cuando el segundo
mecanismo de inyección de combustible (por ejemplo, el inyector en
el colector de admisión), que reduce la temperatura interna de la
cámara de combustión mediante su combustible inyectado en pequeña
medida, tiene una mayor proporción de inyección de combustible. Como
tal, el momento de referencia de encendido puede avanzarse. Así, el
motor de combustión interna que tiene dos mecanismos de inyección
de combustible que soportan cuotas, respectivamente, de inyección de
combustible y proporcionan mezclas aire-combustible
que tienen diferentes condiciones, respectivamente, cuando inyectan
el combustible, puede conseguir un momento de encendido establecido
de manera precisa.
\newpage
Preferiblemente también, el tercer mapa
proporciona el momento de referencia de encendido establecido para
proporcionar un retardo de encendido cuando se aumenta la proporción
del segundo mecanismo de inyección de combustible.
Según la presente invención, cuando el segundo
mecanismo de inyección de combustible (por ejemplo, el inyector en
el colector de admisión), que reduce la temperatura de la cámara de
combustión mediante su combustible inyectado en pequeña medida,
tiene una mayor proporción de inyección de combustible, el
rendimiento antidetonante se mejora menos que cuando el primer
mecanismo de inyección de combustible (por ejemplo, el inyector en
el cilindro), que puede reducir la temperatura de la cámara de
combustión mediante su combustible inyectado en gran medida, tiene
una mayor proporción de inyección de combustible. Por consiguiente,
el momento de referencia de encendido se establece de modo que sea
más lento. Así, el motor de combustión interna que tiene dos
mecanismos de inyección de combustible que soportan cuotas,
respectivamente, de inyección de combustible y proporcionan mezclas
aire-combustible que tienen diferentes condiciones,
respectivamente, cuando inyectan el combustible, puede conseguir un
momento de encendido establecido de manera precisa.
Preferiblemente también, el primer mecanismo de
inyección de combustible es un inyector en el cilindro y el segundo
mecanismo de inyección de combustible es un inyector en el colector
de admisión.
Según la presente invención puede proporcionarse
un aparato de control que puede calcular una cantidad precisa de
avance de encendido para un motor de combustión interna que tiene
mecanismos de inyección de combustible primero y segundo
implementados por un inyector en el cilindro y un inyector en el
colector de admisión, respectivamente, proporcionados por separado
y que comparten la inyección de combustible cuando comparten la
inyección del combustible en un estado frío y un periodo de
transición desde el estado frío a un estado caliente.
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La figura 1 a es un diagrama de configuración
esquemático de un sistema de motor controlado por un aparato de
control según una realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama de flujo (1) de un
programa ejecutado por una ECU de motor.
La figura 3 muestra un ejemplo de un mapa para
inyección compartida.
La figura 4 ilustra cómo varía el estado de
funcionamiento del motor.
La figura 5 es un diagrama de flujo (2) de un
programa ejecutado por la ECU de motor.
La figura 6 es un diagrama (1) que representa un
mapa de proporción de DI para un estado caliente de un motor al que
se aplica de manera adecuada el presente aparato de control.
La figura 7 es un diagrama (1) que representa un
mapa de proporción de DI para un estado frío de un motor al que se
aplica de manera adecuada el presente aparato de control.
La figura 8 es un diagrama (2) que representa un
mapa de proporción de DI para un estado caliente de un motor al que
se aplica de manera adecuada el presente aparato de control.
La figura 9 es un diagrama (2) que representa un
mapa de proporción de DI para un estado frío de un motor al que se
aplica de manera adecuada el presente aparato de control.
\vskip1.000000\baselineskip
En lo sucesivo en el presente documento se hará
referencia a los dibujos para describir la presente invención en una
realización. En la siguiente descripción, componentes idénticos se
designan de forma idéntica. También son idénticos en cuanto al
nombre y la función.
Obsérvese que aunque la siguiente descripción se
proporciona en conjunción con un momento de encendido en un estado
frío, después se refiere al mismo para un estado diferente al estado
frío (cuando se reduce la temperatura interna de la cámara de
combustión, se mejora el rendimiento antidetonante y por
consiguiente se avanza un momento de encendido.).
Obsérvese que, aunque la siguiente descripción
se proporciona exclusivamente en conjunción con avance de encendido
en un estado frío, la presente invención no está limitada a un
avance de este tipo. La presente invención incluye también una vez
introducir un avance de encendido y después un retardo de encendido
e introducir un retardo de encendido respecto a un momento de
referencia de encendido. Además, puede invertirse una relación
entre un avance menor de encendido para una mayor proporción de
combustible inyectado a través de un inyector en el cilindro y un
avance significativamente grande de encendido para una mayor
proporción de combustible inyectado a través de un inyector en el
colector de admisión. Por ejemplo, si el rendimiento de un inyector
100 en el cilindro, como inyector independiente, y el de un inyector
120 en el colector de admisión, como inyector independiente,
contribuyen a una atomización menos suficiente del combustible
inyectado a través del inyector 100 en el cilindro que la del
combustible inyectado a través del inyector 120 en el colector de
admisión para la misma temperatura THW de refrigerante de motor,
puede invertirse la relación proporción de inyección de
combustible-avance de encendido descrita
anteriormente.
La figura 1 es un diagrama de configuración
esquemático de un sistema de motor que se controla mediante una ECU
(Unidad de Control Electrónica) de motor que implementa el aparato
de control para un motor de combustión interna según una
realización de la presente invención. En la figura 1, se muestra un
motor de gasolina de 4 cilindros en línea, aunque la aplicación de
la presente invención no está restringida a un motor de este
tipo.
Como se muestra en la figura 1, el motor 10
incluye cuatro cilindros 112, conectado cada uno a través de un
colector 20 de admisión correspondiente a una cámara 30 de
compensación común. La cámara 30 de compensación está conectada a
través de un conducto 40 de admisión a un purificador 50 de aire. Un
medidor 42 de flujo de aire está dispuesto en el conducto 40 de
admisión, y una válvula 70 de estrangulación accionada por un motor
60 eléctrico también está dispuesta en el conducto 40 de admisión.
El grado de apertura de la válvula 70 de estrangulación se controla
basándose en una señal de salida de una ECU 300 de motor,
independientemente de un pedal 100 acelerador. Cada cilindro 112
está conectado a un colector 80 de escape común, que está conectado
a un convertidor 90 catalítico de tres vías.
Cada cilindro 112 está dotado de un inyector 110
en el cilindro que inyecta combustible en el cilindro y un inyector
en el colector 120 de admisión que inyecta combustible en un
orificio de admisión o/y un colector de admisión. Los inyectores
110 y 120 se controlan basándose en señales de salida desde la ECU
300 de motor. Además, el inyector en el cilindro 110 de cada
cilindro está conectado a un tubo 130 de suministro de combustible
común. El tubo 130 de suministro de combustible está conectado a una
bomba 150 de combustible de alta presión de tipo accionado por
motor, a través de una válvula 140 de retención que permite un flujo
en la dirección hacia el tubo 130 de suministro de combustible. En
la presente realización, se explica un motor de combustión interna
que tiene dos inyectores proporcionados por separado, aunque la
presente invención no está restringida a un motor de combustión
interna de este tipo. Por ejemplo, el motor de combustión interna
puede tener un inyector que puede realizar tanto la inyección en el
cilindro como la inyección en el colector de admisión.
Tal como se muestra en la figura 1, el lado de
descarga de la bomba 150 de combustible de alta presión está
conectado a través de una válvula 152 de rebose electromagnética al
lado de admisión de la bomba 150 de combustible de alta presión.
Cuando el grado de apertura de la válvula 152 de rebose
electromagnética es más pequeño, aumenta la cantidad del
combustible suministrado desde la bomba 150 de combustible de alta
presión al interior del tubo 130 de suministro de combustible.
Cuando la válvula 152 de rebose electromagnética está completamente
abierta, se detiene el suministro de combustible desde la bomba 150
de combustible de alta presión al tubo 130 de suministro de
combustible. La válvula 152 de rebose electromagnética se controla
basándose en una señal de salida de la ECU 300 de motor.
Cada inyector 120 en el colector de admisión
está conectado a un tubo 160 de suministro de combustible común en
un lado de baja presión. El tubo 160 de suministro de combustible y
la bomba 150 de combustible de alta presión están conectados a
través de un regulador 170 de presión de combustible común a una
bomba 180 de combustible de baja presión de tipo accionado por
motor eléctrico. Además, la bomba 180 de combustible de baja presión
está conectada a través de un filtro 190 de combustible a un
depósito 200 de combustible. El regulador 170 de presión de
combustible está configurado para devolver una parte del combustible
descargado desde la bomba 180 de combustible de baja presión de
vuelta al depósito 200 de combustible cuando la presión del
combustible descargado desde la bomba 180 de combustible de baja
presión es superior a una presión de combustible preestablecida.
Esto evita que tanto la presión del combustible suministrado al
inyector 120 en el colector de admisión como la presión del
combustible suministrado a la bomba 150 de combustible de alta
presión se vuelvan superiores a la presión de combustible
preestablecida anteriormente descrita.
La ECU 300 de motor se implementa con un
ordenador digital, e incluye una ROM (memoria de sólo lectura) 320,
una RAM (memoria de acceso aleatorio) 330, una CPU (unidad de
procesamiento central) 340, un puerto 350 de entrada y un puerto 360
de salida, que están conectados entre sí a través de un bus 310
bidireccional.
El medidor 42 de flujo de aire genera una
tensión de salida que es proporcional a una cantidad de aire de
admisión, y la tensión de salida se introduce a través de un
convertidor 370 A/D en el puerto 350 de entrada. Un sensor 380 de
temperatura de refrigerante está acoplado al motor 10, y genera una
tensión de salida proporcional a una temperatura de refrigerante
del motor, que se introduce a través de un convertidor 390 A/D en el
puerto 350 de entrada.
Un sensor 400 de presión de combustible está
acoplado al tubo 130 de suministro de combustible, y genera una
tensión de salida proporcional a una presión de combustible dentro
del tubo 130 de suministro de combustible, que se introduce a
través de un convertidor 410 A/D en el puerto 350 de entrada. Un
sensor 420 de proporción aire-combustible está
acoplado a un colector 80 de escape ubicado aguas arriba del
convertidor 90 catalítico de tres vías. El sensor 420 de proporción
aire-combustible genera una tensión de salida
proporcional a una concentración de oxígeno dentro del gas de
escape, que se introduce a través de un convertidor 430 A/D en el
puerto 350 de entrada.
El sensor 420 de proporción
aire-combustible del sistema de motor de la presente
realización es un sensor de proporción
aire-combustible de intervalo completo (sensor de
proporción aire-combustible lineal) que genera una
tensión de salida proporcional a la proporción
aire-combustible de la mezcla
aire-combustible quemada en el motor 10. Como
sensor 420 de proporción aire-combustible puede
emplearse un sensor de O_{2}, que detecta, en modo
encendido/apagado, si la proporción aire-combustible
de la mezcla aire-combustible quemada en el motor 10
es rica o pobre con respecto a una proporción
aire-combustible teórica.
El pedal 100 acelerador está conectado con un
sensor 440 de posición de pedal acelerador que genera una tensión
de salida proporcional al grado de pisado del pedal 100 acelerador,
que se introduce a través de un convertidor 450 A/D en el puerto
350 de entrada. Además, un sensor 460 de velocidad de motor que
genera un impulso de salida que representa la velocidad de motor
está conectado al puerto 350 de entrada. La ROM 320 de la ECU 300
de motor almacena previamente, en forma de mapa, valores de la
cantidad de inyección de combustible que se establecen en
asociación con estados de funcionamiento basándose en el factor de
carga del motor y la velocidad de motor obtenidos mediante el
sensor 440 de posición de pedal acelerador y el sensor 460 de
velocidad de motor descritos anteriormente, y valores de corrección
de los mismos establecidos basándose en la temperatura de
refrigerante de motor.
Con referencia al diagrama de flujo de la figura
2, la ECU 300 de motor de la figura 1 ejecuta un programa que tiene
una estructura para el control, tal como se describe a continuación
en el presente documento.
En la etapa (S) 100 la ECU 300 de motor emplea
un mapa tal como se muestra en la figura 3 para calcular una
proporción de inyección del inyector 110 en el cilindro. En lo
sucesivo en el presente documento, se hará referencia a esta
proporción como "proporción r de DI", donde 0=r=1. El mapa
usado para calcular la proporción se describirá más adelante.
En S100 la ECU 300 de motor determina si la
proporción r de DI es 1, 0, o mayor que 0 y menor que 1. Si la
proporción r de DI es 1 (r=1,0 en S110) el proceso avanza a S120. Si
la proporción r de DI es 0 (r=0 en S110) el proceso avanza a S130.
Si la proporción r de DI es mayor que 0 y menor que 1 (0<r<1
en S110) el proceso avanza a S140.
En S120 la ECU 300 de motor calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío correspondiente a la del
avance de encendido para corrección en un estado frío cuando el
inyector 110 en el cilindro solo inyecta combustible. Esto se
realiza por ejemplo empleando una función f(1) para calcular
una cantidad de avance de encendido en estado frío =
f(1)(THW). Obsérvese que "THW" representa la temperatura
de un refrigerante de motor 10 detectada por el sensor 380 de
temperatura de refrigerante.
En S130 la ECU 300 de motor calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío correspondiente a la del
avance de encendido para corrección en el estado frío cuando el
inyector 120 en el colector de admisión solo inyecta combustible.
Esto se realiza por ejemplo empleando una función f(2) para
calcular una cantidad de avance de encendido en estado frío =
f(2)(THW).
En S140 la ECU 300 de motor calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío correspondiente a la de un
avance de encendido para corrección en un estado frío cuando los
inyectores 110 y 120 en el cilindro y en el colector de admisión
soportan cuotas, respectivamente, de inyección de combustible. Esto
se realiza por ejemplo empleando una función f(3) para
calcular un cantidad de avance de encendido en estado frío =
f(3)(THW, r). Obsérvese que "r" representa una
proporción de DI.
En S150 la ECU 300 de motor calcula un momento
de encendido por ejemplo empleando una función g para calcular un
momento de encendido = g (una cantidad de avance de encendido en
estado frío).
Ahora se hará referencia a la figura 3 para
describir una proporción de inyección (0 = proporción r de DI = 1)
del inyector 110 en el cilindro con una velocidad NE de motor y un
factor KL de carga del motor 10 como parámetros.
En un intervalo de velocidad de motor baja y de
carga elevada, el combustible inyectado a través del inyector 110
en el cilindro se mezcla de manera insuficiente con aire, y en la
cámara de combustión la mezcla aire-combustible
tiende a ser no homogénea y por tanto proporciona una combustión
inestable. Por consiguiente, para este intervalo, la proporción r
de DI se reduce para aumentar una proporción de inyección
(1-r) del inyector 120 en el colector de admisión
para mezclar de manera suficiente la mezcla
aire-combustible antes de que se introduzca en la
cámara de combustión.
En un intervalo de velocidad de motor elevada y
de carga baja, la mezcla aire-combustible inyectada
a través del inyector 110 en el cilindro se homogeneiza fácilmente.
Por consiguiente, la proporción r de DI aumenta. El combustible
inyectado a través del inyector 110 en el cilindro se vaporiza
dentro de la cámara de combustión lo que implica calor latente de
vaporización (absorbiendo calor de la cámara de combustión). Por
consiguiente, en el lado de compresión se reduce la temperatura de
la mezcla aire-combustible y se proporciona un
rendimiento antidetonante mejorado. Además, cuando se reduce la
temperatura de la cámara de combustión, puede conseguirse una
eficiencia de admisión mejorada y puede esperarse una salida de
potencia alta. Además, el extremo del inyector 110 en el cilindro,
expuesto en la cámara de combustión, puede refrigerarse por el
combustible y así se evita que se adhieran deposiciones a su
orificio de inyección.
Basándose en la configuración y el diagrama de
flujo descritos anteriormente, el motor 10 en la presente
realización funciona tal como se describe a continuación en el
presente documento. Obsérvese que en la siguiente descripción "si
varía la temperatura del refrigerante del motor" y otras
expresiones similares indican un periodo de transición desde un
estado frío hasta un estado caliente.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando arranca el motor 10, normalmente aumenta
la temperatura del refrigerante. Más específicamente, en la figura
4, la temperatura del refrigerante aumenta desde una temperatura
TH(1) correspondiente a un punto A a una temperatura
TH(2) correspondiente a un punto B. Se calcula la proporción
de DI (S100) y, si se halla que la proporción r de DI no ha variado
(por ejemplo, r=0,7), se toma la decisión de que es mayor que 0 y
menor que 1 (0<r<1,0 en S110) y por consiguiente se usa la
función f(3) para calcular una cantidad de avance de
encendido en estado frío mediante
f(3) (THW, r) (S140).
f(3) (THW, r) (S140).
En la figura 4, para el punto A, mediante
f(3) (TH(1), r), donde r=0,7, se calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío como un avance de encendido
para corrección (1). Con la cantidad de avance de encendido en
estado frío establecida en el avance de encendido para corrección
(1), el motor 10 se hace funcionar, y la temperatura THW aumenta
desde TH(1) hasta TH(2) para llegar al punto B. Para
el punto B, mediante f(3) (TH(2), r), donde r=0,7, se
calcula una cantidad de avance de encendido en estado frío como un
avance de encendido para corrección (2). En otras palabras, una
cantidad de avance de encendido para corrección se reduce desde el
avance de encendido para corrección (1) hasta el avance de encendido
para corrección (2) mediante una variación en la cantidad de avance
de encendido para corrección, que se proporciona mediante el avance
de encendido para corrección (1) menos el avance de encendido para
corrección (2).
\vskip1.000000\baselineskip
Mientras se arranca el motor 10, puede que el
refrigerante no varíe dependiendo del entorno (en particular la
temperatura) del vehículo. Si en tal caso varía el estado de
funcionamiento del motor 10 y la proporción r de DI cae desde 0,7,
es decir, en la figura 4, mientras se mantiene la temperatura
TH(1) correspondiente al punto A, se obtiene un punto C que
permite alcanzar una proporción r de DI menor que 0,7 (o viceversa).
Se calcula la proporción de DI (S100) y, si se halla que la
proporción r de DI ha variado (por ejemplo desde 0,7 hasta 0,5), se
toma la decisión de que la proporción r de DI todavía es mayor que 0
y menor que 1 (0<r<1,0 en S110), y se emplea la función
f(3) para calcular una cantidad de avance de encendido en
estado frío mediante f(3) (THW, r) (S140).
En la figura 4, para el punto A, mediante
f(3) (TH(1), r), donde r=0,7, se calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío. En esta condición se hace
funcionar el motor 10, y mientras la temperatura THW se mantiene en
TH(1), la proporción r de DI se reduce hasta alcanzar el
punto C. Para el punto C, mediante f(3) (TH(1), r),
donde r=0,5, se calcula una cantidad de avance de encendido en
estado frío. Más específicamente, se introduce un avance de
encendido mediante una variación en la cantidad de avance de
encendido para corrección. Esto indica que se introduce un mayor
avance de encendido cuando la temperatura del orificio es menor que
la temperatura interna del cilindro y el combustible inyectado a
través del inyector 120 en el colector de admisión es difícil de
atomizar.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando se arranca el motor, 10 la temperatura
del refrigerante y la proporción r de DI pueden variar ambas. En
tal caso, en la figura 4, el punto A correspondiente a la
temperatura TH(1) y la proporción de DI r=0,7 pasa a un
punto D correspondiente a una temperatura TH(2) mayor que
TH(1) y una proporción r de DI menor que 0,7. Se calcula la
proporción de DI (S100) y, si se halla que la proporción r de DI ha
variado (por ejemplo desde 0,7 hasta 0,5), se toma todavía la
decisión de que la proporción r de DI es mayor que 0 y menor que 1
(0<r<1,0 en S110), y se emplea la función f(3) para
calcular una cantidad de avance de encendido en estado frío
mediante
f(3) (THW, r) (S140).
f(3) (THW, r) (S140).
En la figura 4, para el punto A, mediante
f(3) (TH(1), r), donde r=0,7, se calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío. En esta condición se hace
funcionar el motor 10, y mientras la temperatura THW cambia desde
TH(1) hasta TH(2), la proporción de DI también se
reduce hasta alcanzar el punto D. Para el punto D, mediante
f(3) (TH(2), r), donde r=0,5, se calcula una cantidad
de avance de encendido en estado frío. Más específicamente, se
varía un momento de encendido mediante una variación en la cantidad
de avance de encendido para corrección. Esto indica que, cuando una
proporción de DI no es ni 0 ni 1, se calcula una cantidad de avance
de encendido en estado frío mediante una función de la temperatura
del refrigerante y la proporción r de DI, y una variación en la
cantidad de avance de encendido para corrección depende también en
función de la temperatura del refrigerante y la proporción r de DI,
respectivamente.
Por tanto, en un estado frío y en un periodo de
transición desde el estado frío hasta un estado caliente, cuando un
inyector en el cilindro y un inyector en el colector de admisión
soportan cuotas, respectivamente, de inyección de combustible, no
sólo se usa la temperatura THW del refrigerante del motor sino
también la proporción r de DI para calcular una cantidad de avance
de encendido en estado frío. Si el interior del cilindro y el
orificio tienen una temperatura diferente y por tanto tienen
combustible en su interior con una atomización diferente, puede
proporcionarse un avance de encendido preciso para quemar el
combustible de manera satisfactoria.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación en el presente documento se
describirá una realización que no está limitada a una temperatura
baja del motor 10, o estado frío. En la presente realización, una
proporción de inyección de combustible o proporción r de DI del
inyector 110 en el cilindro está dividida en tres valores, es decir,
r=0, r=1, y 0<r<1, y un momento de referencia de encendido
está almacenado por consiguiente previamente en la ECU 300 de motor
en la ROM 320, la RAM 340 o similar.
El combustible inyectado a través del inyector
110 en el cilindro y el inyectado a través del inyector 120 en el
colector de admisión reduce la temperatura de la cámara de
combustión significativamente en diferente medida, respectivamente.
Más específicamente, el primero, que se inyecta directamente en la
cámara de combustión, y el segundo, que se inyecta en el colector
de admisión y se introduce en la cámara de combustión, reducen de
manera diferente la temperatura de la cámara de combustión. Más
específicamente, el segundo reduce la temperatura de la cámara de
combustión en pequeña medida, mientras que el primero, inyectado
directamente en la cámara de combustión, reduce la temperatura de
la cámara de combustión en gran medida. Cuando la cámara de
combustión tiene una temperatura baja, puede mejorarse el
rendimiento antidetonante, y puede establecerse un momento de
encendido de manera
avanzada.
avanzada.
Se establece un primer mapa como un mapa que se
aplica para la proporción de DI r=1 (es decir, cuando solo el
inyector 110 en el cilindro inyecta combustible) para un momento de
referencia de encendido que permite avanzar al máximo un momento de
encendido. El combustible inyectado a través del inyector 110 en el
cilindro reduce al máximo la temperatura de la cámara de
combustión, y puede mejorarse al máximo el rendimiento
antidetonante. Puede avanzarse el momento de encendido y el motor
10 puede exhibir de manera satisfactoria su(s)
característica(s).
Se establece un segundo mapa como un mapa que se
aplica para la proporción de DI r=0 (es decir, cuando solo el
inyector 120 en el colector de admisión inyecta combustible) para un
momento de referencia de encendido que permite retardar al máximo
un momento de encendido. El combustible inyectado a través del
inyector 120 en el colector de admisión reduce la temperatura de la
cámara de combustión en pequeña medida. A partir de tal temperatura
reducida de la cámara de combustión, apenas se espera un rendimiento
antidetonante mejorado. Por consiguiente se retarda el momento de
encendido para evitar que el motor detone.
Se establece un tercer mapa como un mapa que se
aplica para la proporción r de DI mayor que 0 y menor que 1 (es
decir, cuando el inyector 110 en el cilindro y el inyector 120 en el
colector de admisión soportan cuotas, respectivamente, de inyección
de combustible) para un momento de referencia de encendido que
permite avanzar un momento de encendido para mayores proporciones
de DI. A medida que aumenta la proporción r de DI, el inyector 110
en el cilindro inyecta más combustible y por consiguiente se reduce
la temperatura de la cámara de combustión en mayor medida. Puede
mejorarse el rendimiento antidetonante, y puede avanzarse el momento
de encendido.
La ECU 300 de motor prepara tres mapas para
tales momentos de referencia de encendido, y según una proporción
de inyector 110 en el cilindro que soporta una cuota de inyección de
combustible, o relación proporción r de DI, selecciona uno de los
mapas para conmutar a un mapa de un momento de referencia de
encendido. Según el mapa seleccionado, la ECU 300 de motor calcula
un momento de referencia de encendido. En particular, el tercer
mapa proporciona un momento de referencia de encendido variado en la
proporción r de DI. Por consiguiente, no sólo el mapa sino también
una función que interpola una parte intermedia establecida en el
mapa, puede calcularse y almacenarse previamente, y usarse para
proporcionar interpolación.
Con referencia al diagrama de flujo de la figura
5, la ECU 300 de motor de la figura 1 ejecuta un programa que tiene
una estructura para el control, tal como se describe a continuación
en el presente documento. Obsérvese que en el diagrama de flujo de
la figura 5, las etapas idénticas a las del diagrama de flujo de la
figura 2 están designadas de manera idéntica.
En S220 la ECU 300 de motor calcula según el
primer mapa correspondiente a la proporción de DI r=1 una cantidad
de avance de encendido teniendo en cuenta el rendimiento
antidetonante.
En S230 la ECU 300 de motor calcula según el
segundo mapa correspondiente a la proporción de DI r=0 una cantidad
de avance de encendido teniendo en cuenta el rendimiento
antidetonante.
En S240 la ECU 300 de motor calcula según el
tercer mapa correspondiente a 0< proporción r de DI <1 una
cantidad de avance de encendido teniendo en cuenta el rendimiento
antidetonante. Más específicamente, se usa por ejemplo la función
F(3) para calcular una cantidad de avance de encendido =
F(3)(r) teniendo en cuenta el rendimiento antidetonante,
donde r representa una proporción de DI.
En S250 la ECU 300 de motor calcula un momento
de encendido. Más específicamente, se usa por ejemplo la función G
para calcular el momento de encendido = G (una cantidad de avance de
encendido teniendo en cuenta el rendimiento antidetonante).
Por tanto, no sólo para el estado frío, pueden
seleccionarse tres mapas (proporción de DI r=1, 0, o mayor que 0 y
menor que 1) según la proporción r de DI, y usarse el mapa
seleccionado para calcular un momento de referencia de encendido.
Esto permite calcular un momento de referencia de encendido
apropiado correspondiente a la proporción r de DI. Por tanto puede
establecerse un momento de referencia de encendido óptimo
correspondiente a la proporción r de DI, y pueden evitarse
perjuicios asociados con un retardo y avance de encendido
excesivos.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación en el presente documento se
describirá un motor (1) adecuado para la aplicación del aparato de
control en la presente realización.
Con referencia a las figuras 6 y 7, se
describirán ahora mapas que indican cada uno una proporción de
inyección de combustible entre el inyector 110 en el cilindro y el
inyector 120 en el colector de admisión, identificados como
información asociada con un estado de funcionamiento del motor 10.
En este caso, la proporción de inyección de combustible entre los
dos inyectores también se expresará como una proporción de la
cantidad del combustible inyectado desde el inyector 110 en el
cilindro respecto a la cantidad total del combustible inyectado, a
la que se hace referencia como la "proporción de inyección de
combustible del inyector 110 en el cilindro", o una
"proporción (r) de DI (Inyección Directa)". Los mapas se
almacenan en la ROM 320 de la ECU 300 de motor. La figura 6 muestra
el mapa para el estado caliente del motor 10, y la figura 7 muestra
el mapa para el estado frío del motor 10.
En los mapas mostrados en las figuras 6 y 7, en
los que el eje horizontal representa una velocidad de motor del
motor 10 y el eje vertical representa un factor de carga, la
proporción de inyección de combustible del inyector 110 en el
cilindro, o la proporción r de DI, se expresa en porcentaje.
Tal como se muestra en las figures 6 y 7, la
proporción r de DI se establece para cada región de funcionamiento
que se determina según la velocidad de motor y el factor de carga
del motor 10. "PROPORCIÓN r DE DI = 100%" representa la región
en la que la inyección de combustible se lleva a cabo usando sólo el
inyector 110 en el cilindro, y "PROPORCIÓN r DE DI = 0%"
representa la región en la que la inyección de combustible se lleva
a cabo usando sólo el inyector 120 en el colector de admisión.
"PROPORCIÓN r DE DI \neq 0%", "PROPORCIÓN r DE DI \neq
100%" y "0%<PROPORCIÓN r DE DI <100%" representan cada
una la región en la que la inyección de combustible se lleva a cabo
usando tanto el inyector 110 en el cilindro como el inyector 120 en
el colector de admisión. En general, el inyector 110 en el cilindro
contribuye a un aumento del rendimiento de salida, mientras que el
inyector 120 en el colector de admisión contribuye a la uniformidad
de la mezcla aire-combustible. Estos dos tipos de
inyectores que tienen diferentes características se seleccionan de
manera adecuada dependiendo de la velocidad de motor y el factor de
carga del motor 10, de modo que sólo tiene lugar una combustión
homogénea en el estado de funcionamiento normal del motor 10
(diferente del estado de funcionamiento anómalo tal como un estado
de calentamiento de catalizador durante la marcha al ralentí, por
ejemplo).
Además, tal como se muestra en las figuras 6 y
7, la proporción de inyección de combustible entre el inyector 110
en el cilindro y el inyector 120 en el colector de admisión se
define como la proporción r de DI, individualmente en los mapas
para el estado caliente y el estado frío del motor. Los mapas se
configuran para indicar diferentes regiones de control del inyector
110 en el cilindro y el inyector 120 en el colector de admisión
cuando cambia la temperatura del motor 10. Cuando la temperatura
del motor 10 detectada es igual a o mayor que un valor umbral de
temperatura predeterminado, se selecciona el mapa para el estado
caliente mostrado en la figura 6; de lo contrario, se selecciona el
mapa para el estado frío mostrado en la figura 7. O bien el inyector
110 en el cilindro o bien el inyector 120 en el colector de
admisión, o ambos, se controlan basándose en el mapa seleccionado y
según la velocidad de motor y el factor de carga del motor 10.
Ahora se describirán la velocidad de motor y el
factor de carga del motor 10 establecidos en las figuras 6 y 7. En
la figura 6, NE(1) se ajusta a de 2500 rpm a 2700 rpm,
KL(1) se ajusta a del 30% al 50%, y KL(2) se ajusta a
del 60% al 90%. En la figura 7, NE(3) se ajusta a de 2900 rpm
a 3100 rpm. Es decir, NE(1)<NE(3). NE(2) en
la figura 6 así como KL(3) y KL(4) en la figura 7
también se establecen según sea apropiado.
Al comparar la figura 6 y la figura 7,
NE(3) del mapa para el estado frío mostrado en la figura 7 es
mayor que NE(1) del mapa para el estado caliente mostrado en
la figura 6. Esto muestra que, cuando la temperatura del motor 10
es más baja, la región de control del inyector 120 en el colector de
admisión se amplía de modo que incluye la región de velocidad de
motor más alta. Es decir, cuando el motor 10 está frío, es poco
probable que se acumulen deposiciones en el orificio de inyección
del inyector 110 en el cilindro (incluso aunque el combustible no
se inyecte desde el inyector 110 en el cilindro). Por tanto, puede
ampliarse la región en la que la inyección de combustible va a
llevarse a cabo usando el inyector 120 en el colector de admisión,
para de este modo mejorar la homogeneidad.
\newpage
Al comparar la figura 6 y la figura 7,
"PROPORCIÓN r DE DI = 100%" se sitúa en la región en la que la
velocidad de motor del motor 10 es igual a o mayor que NE(1)
en el mapa para el estado caliente, y en la región en la que la
velocidad de motor es NE(3) o mayor en el mapa para el estado
frío. Además, "PROPORCIÓN r DE DI = 100%" se sitúa en la
región en la que el factor de carga es KL(2) o mayor en el
mapa para el estado caliente, y en la región en la que el factor de
carga es KL(4) o mayor en el mapa para el estado frío. Esto
significa que la inyección de combustible se lleva a cabo usando
sólo el inyector 110 en el cilindro en la región en la que la
velocidad de motor está a un nivel alto predeterminado, y que la
inyección de combustible se lleva a cabo usando sólo el inyector
110 en el cilindro en la región en la que la carga del motor está a
un nivel alto predeterminado, puesto que para la región de
velocidad alta y la región de carga baja, la velocidad y carga del
motor 10 son altas y se admite una gran cantidad de aire, y el
inyector 110 en el cilindro puede usarse individualmente para
inyectar combustible para proporcionar una mezcla
aire-combustible homogénea. En este caso, el
combustible inyectado desde el inyector 110 en el cilindro se
atomiza dentro de la cámara de combustión lo que implica calor
latente de vaporización (absorbiendo calor desde la cámara de
combustión). Por consiguiente, se reduce la temperatura de la
mezcla aire-combustible en el lado de compresión y,
por tanto, mejora el rendimiento antidetonante. Además, al
reducirse la temperatura de la cámara de combustión, mejora la
eficiencia de admisión, lo que lleva a una salida de potencia
alta.
En el mapa para el estado caliente en la figura
6, la inyección de combustible también se lleva a cabo usando sólo
el inyector 110 en el cilindro cuando el factor de carga es
KL(1) o menor. Esto muestra que el inyector 110 en el
cilindro solo se usa en una región de carga baja predeterminada
cuando la temperatura del motor 10 es alta. Cuando el motor 10 está
el estado caliente, es probable que se acumulen deposiciones en el
orificio de inyección del inyector 110 en el cilindro. Sin embargo,
cuando la inyección de combustible se lleva a cabo usando el
inyector 110 en el cilindro, la temperatura del orificio de
inyección puede reducirse, por lo que se evita una acumulación de
deposiciones. Además, puede evitarse una obstrucción del inyector
110 en el cilindro a la vez que se garantiza una cantidad mínima de
inyección de combustible del mismo. Por tanto, el inyector 110 en el
cilindro solo se usa en la región relevante.
Al comparar la figura 6 y la figura 7, hay una
región de "PROPORCIÓN r DE DI = 0%" solamente en el mapa para
el estado frío en la figura 7. Esto muestra que la inyección de
combustible se lleva a cabo usando sólo el inyector 120 en el
colector de admisión en una región de carga baja predeterminada
(KL(3) o menor) cuando la temperatura del motor 10 es baja.
Cuando el motor 10 está frío y tiene una carga baja y la cantidad de
aire de admisión es pequeña, es poco probable que se produzca la
atomización del combustible. En tal región, es difícil garantizar
una combustión favorable con la inyección de combustible desde el
inyector 110 en el cilindro. Además, particularmente en la región
de carga baja y velocidad baja, no es necesaria una salida de
potencia alta usando el inyector 110 en el cilindro. Por
consiguiente, la inyección de combustible se lleva a cabo usando el
inyector 120 en el colector de admisión solo, en lugar de usar el
inyector 110 en el cilindro, en la región relevante.
Además, en un funcionamiento diferente al
funcionamiento normal, es decir, en el estado de calentamiento del
catalizador en la marcha al ralentí del motor 10 (estado de
funcionamiento anómalo), el inyector 110 en el cilindro se controla
para llevar a cabo una combustión con carga estratificada. Al
provocar la combustión con carga estratificada durante el
funcionamiento de calentamiento del catalizador, se promueve el
calentamiento del catalizador, y así se mejora la emisión de gases
de escape.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación en el presente documento se
describirá un motor (2) adecuado para la aplicación del aparato de
control en la presente realización. En la siguiente descripción de
un motor (2) no se repetirá la misma descripción que la del motor
(1).
Con referencia a las figuras 8 y 9, ahora se
describirán mapas que indican cada uno una proporción de inyección
de combustible entre el inyector 110 en el cilindro y el inyector
120 en el colector de admisión, identificados como información
asociada con un estado de funcionamiento del motor 10. Los mapas se
almacenan en la ROM 320 de la ECU 300 de motor. La figura 8 muestra
el mapa para el estado caliente del motor 10, y la figura 9 muestra
el mapa para el estado frío del motor 10.
Al comparar la figura 8 y la figura 9, las
figuras difieren respecto a las figuras 6 y 7, de la siguiente
manera: "PROPORCIÓN r DE DI = 100%" se sitúa en la región en la
que la velocidad de motor del motor 10 es igual a o mayor que
NE(1) en el mapa para el estado caliente, y en la región en
la que la velocidad de motor es NE(3) o mayor en el mapa
para el estado frío. Además, excepto para la región de baja
velocidad, "PROPORCIÓN r DE DI = 100%" se sitúa en la región
en la que el factor de carga es KL(2) o mayor en el mapa para
el estado caliente, y en la región en la que el factor de carga es
KL(4) o mayor en el mapa para el estado frío. Esto significa
que la inyección de combustible se lleva a cabo usando sólo el
inyector 110 en el cilindro en la región en la que la velocidad de
motor está a un nivel alto predeterminado, y que la inyección de
combustible se lleva a cabo con frecuencia usando sólo el inyector
110 en el cilindro en la región en la que la carga del motor está a
un nivel alto predeterminado. Sin embargo, en la región de velocidad
baja y carga elevada, el mezclado de una mezcla
aire-combustible formada por el combustible
inyectado desde el inyector 110 en el cilindro es pobre, y tal
mezcla aire-combustible no homogénea dentro de la
cámara de combustión puede llevar a una combustión inestable. Por
consiguiente, se aumenta la proporción de inyección de combustible
del inyector 110 en el cilindro a medida que aumenta la velocidad
de motor donde es poco probable que se produzca un problema de este
tipo, mientras que se reduce la proporción de inyección de
combustible del inyector 110 en el cilindro a medida que aumenta la
carga del motor donde es probable que se produzca un problema de
este tipo. Estos cambios en la proporción de inyección de
combustible del inyector 110 en el cilindro, o la proporción r de
DI, se muestran mediante flechas entrecruzadas en las figuras 8 y 9.
De esta manera, puede suprimirse una variación en el par de salida
del motor atribuible a la combustión inestable. Obsérvese que estas
medidas son aproximadamente equivalentes a las medidas de reducir
la proporción de inyección de combustible del inyector 110 en el
cilindro a medida que el estado del motor se mueve hacia la región
de velocidad baja predeterminada, o de aumentar la proporción de
inyección de combustible del inyector 110 en el cilindro a medida
que el estado del motor se mueve hacia la región de carga baja
predeterminada. Además, excepto para la región relevante (indicada
mediante las flechas entrecruzadas en las figuras 8 y 9), en la
región en la que la inyección de combustible se lleva a cabo usando
sólo el inyector 110 en el cilindro (en el lado de velocidad alta y
en el lado de carga baja), se obtiene fácilmente una mezcla
aire-combustible homogénea incluso cuando la
inyección de combustible se lleva a cabo usando sólo el inyector
110 en el cilindro. En este caso, el combustible inyectado desde el
inyector 110 en el cilindro se atomiza dentro de la cámara de
combustión lo que implica calor latente de vaporización
(absorbiendo calor desde la cámara de combustión). Por consiguiente,
se reduce la temperatura de la mezcla
aire-combustible en el lado de compresión y, por
tanto, mejora el rendimiento antidetonante. Además, al reducirse la
temperatura de la cámara de combustión, mejora la eficiencia de
admisión, lo que lleva a una salida de potencia alta.
En el motor 10 descrito con referencia a las
figuras 6 a 9, se consigue una combustión homogénea estableciendo
el momento de inyección de combustible del inyector 110 en el
cilindro en la carrera de admisión, mientras que se consigue una
combustión con carga estratificada estableciéndolo en la carrera de
compresión. Esto es, cuando el momento de inyección de combustible
del inyector 110 en el cilindro se establece en la carrera de
compresión, puede ubicarse una mezcla
aire-combustible rica localmente alrededor de la
bujía de encendido, de modo que se enciende una mezcla
aire-combustible pobre en la cámara de combustión en
su totalidad para que tenga lugar la combustión con carga
estratificada. Incluso si el momento de inyección de combustible del
inyector 110 en el cilindro se establece en la carrera de admisión,
puede tener lugar una combustión con carga estratificada si es
posible ubicar una mezcla aire-combustible rica
localmente alrededor de la bujía de encendido.
Tal como se usa en el presente documento, la
combustión con carga estratificada incluye tanto la combustión con
carga estratificada como la combustión con carga semiestratificada.
En la combustión con carga semiestratificada, el inyector 120 en el
colector de admisión inyecta combustible en la carrera de admisión
para generar una mezcla aire-combustible pobre y
homogénea en toda la cámara de combustión, y entonces el inyector
110 en el cilindro inyecta combustible en la carrera de compresión
para generar una mezcla aire-combustible rica
alrededor de la bujía de encendido, para así mejorar el estado de
combustión. Una combustión con carga semiestratificada de este tipo
es preferible en el funcionamiento de calentamiento del catalizador
por los siguientes motivos. En el funcionamiento de calentamiento
del catalizador, es necesario retardar considerablemente el momento
de encendido y mantener un estado de combustión favorable (estado de
marcha al ralentí) para hacer que un gas de combustión a alta
temperatura llegue al catalizador. Además, es necesario suministrar
una determinada cantidad de combustible. Si se emplea la combustión
con carga estratificada para satisfacer estos requisitos, la
cantidad del combustible será insuficiente. Con la combustión
homogénea, la cantidad retardada con el fin de mantener la
combustión favorable es pequeña en comparación con el caso de una
combustión con carga estratificada. Por estos motivos, la
combustión con carga semiestratificada anteriormente descrita se
emplea preferiblemente en el funcionamiento de calentamiento del
catalizador, aunque puede emplearse cualquiera de la combustión con
carga estratificada y la combustión con carga semiestratificada.
Además, en el motor descrito con referencia a
las figuras 6 a 9, preferiblemente se establece que el inyector 110
en el cilindro inyecte combustible en el momento de la carrera de
compresión por el siguiente motivo, aunque en el motor 10 descrito
anteriormente, el momento de inyección de combustible del inyector
110 en el cilindro se establece en la carrera de admisión en una
región básica correspondiente a casi toda la región (en el presente
documento, región básica se refiere a la región diferente de la
región en la que tiene lugar combustión con carga semiestratificada
haciendo que el inyector 120 en el colector de admisión inyecte el
combustible en la carrera de admisión y haciendo que el inyector 110
en el cilindro inyecte el combustible en la carrera de compresión,
lo que tiene lugar sólo en el estado de calentamiento del
catalizador). El momento de inyección de combustible del inyector
110 en el cilindro, sin embargo, puede establecerse temporalmente
en la carrera de compresión con el fin de estabilizar la combustión,
por los siguientes motivos.
Cuando el momento de inyección de combustible
del inyector 110 en el cilindro se establece en la carrera de
compresión, la mezcla aire-combustible se refrigera
por el combustible inyectado mientras que la temperatura en el
cilindro es relativamente alta. Esto mejora el efecto de
refrigeración y, por tanto, el rendimiento antidetonante. Además,
cuando el momento de inyección de combustible del inyector 110 en el
cilindro se establece en la carrera de compresión, el tiempo desde
la inyección de combustible hasta el encendido es corto, lo que
garantiza una fuerte penetración del combustible inyectado, de modo
que aumenta la tasa de combustión. La mejora en el rendimiento
antidetonante y el aumento en la tasa de combustión pueden evitar
una variación en la combustión, y por tanto, se mejora la
estabilidad de combustión.
Obsérvese que en el diagrama de flujo
anteriormente descrito, en S150 y S250, siempre que se ejecuta el
diagrama de flujo puede calcularse un momento de referencia de
encendido a partir del estado de funcionamiento del motor 10 y
puede usarse la función g que corrige el momento de referencia de
encendido en una cantidad de avance de encendido en estado frío para
calcular un momento de encendido.
Además, independientemente de la temperatura del
motor 10 (es decir, ya sea en un estado caliente o en un estado
frío), cuando la marcha al ralentí está apagada (es decir, está
apagado un interruptor de marcha al ralentí, está presionado el
pedal de acelerador) puede usarse el mapa de la figura 6 u 8 para un
estado caliente. (Independientemente de un estado frío o caliente,
se usa el inyector 110 en el cilindro para un intervalo de carga
baja.)
Debe entenderse que las realizaciones dadas a
conocer en el presente documento son ilustrativas y no restrictivas
en modo alguno. El alcance de la presente invención se define por
los términos de las reivindicaciones, más que por la descripción
anterior, y se pretende incluir cualquier modificación dentro del
alcance y significado equivalente a los términos de las
reivindicaciones.
Claims (6)
1. Aparato (300) de control para un motor (10)
de combustión interna que tiene un primer mecanismo (110) de
inyección de combustible que inyecta combustible en un cilindro
(112) y un segundo mecanismo (120) de inyección de combustible que
inyecta el combustible en un colector (20) de admisión, que
comprende:
un controlador que controla dichos mecanismos
(110, 120) de inyección de combustible primero y segundo para que
soporten cuotas de inyección de combustible con una proporción
calculada basándose en una condición requerida para dicho motor (10)
de combustión interna, incluyendo dicha proporción impedir que uno
de dichos mecanismos (110, 120) de inyección de combustible inyecte
el combustible;
un controlador de momento de encendido que
controla un dispositivo de encendido para variar un momento de
encendido, en el que dicho controlador de momento de encendido
controla dicho dispositivo de encendido, basándose en un momento de
referencia de encendido de dicho motor (10) de combustión interna
determinado a partir de dicha proporción; y
una memoria para almacenar dicho momento de
referencia de encendido, calculándose dicho momento de referencia de
encendido basándose en dicha proporción; en el que
dicho controlador de momento de encendido emplea
dicho momento de referencia de encendido para controlar el
dispositivo de encendido para variar el momento de encendido;
dicha memoria almacena en forma de un mapa dicho
momento de referencia de encendido calculado previamente basándose
en dicha proporción; y en el que
dicha memoria almacena dicho momento de
referencia de encendido dividido en un primer mapa que se aplica
cuando dicho primer mecanismo (110) de inyección de combustible solo
inyecta el combustible, un segundo mapa que se aplica cuando dicho
segundo mecanismo (120) de inyección de combustible solo inyecta el
combustible, y un tercer mapa que se aplica cuando dichos mecanismos
(110, 120) de inyección de combustible primero y segundo inyectan el
combustible.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Aparato (300) de control según la
reivindicación 1, en el que dicho primer mapa proporciona dicho
momento de referencia de encendido establecido para proporcionar
avance de encendido.
3. Aparato (300) de control según la
reivindicación 1, en el que dicho segundo mapa proporciona dicho
momento de referencia de encendido establecido para proporcionar
retardo de encendido.
4. Aparato (300) de control según la
reivindicación 1, en el que dicho tercer mapa proporciona dicho
momento de referencia de encendido establecido para proporcionar
avance de encendido cuando dicho primer mecanismo (110) de inyección
de combustible aumenta en dicha proporción.
5. Aparato (300) de control según la
reivindicación 1, en el que dicho tercer mapa proporciona dicho
momento de referencia de encendido establecido para proporcionar
retardo de encendido cuando dicho segundo mecanismo (120) de
inyección de combustible aumenta en dicha proporción.
6. Aparato (300) de control según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho primer mecanismo (110)
de inyección de combustible es un inyector en el cilindro y dicho
segundo mecanismo (120) de inyección de combustible es un inyector
en el colector de admisión.
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