BRPI0707000A2 - aparelho de controle de motor, método de controle da aplicação de combustìvel a um motor, sistema para a medição da pressão e da temperatura de uma corrente de ar de admissão em um motor de combustão interna e conjunto de corpo de aceleração para a utilização em um motor - Google Patents
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Abstract
APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, MéTODO DE CONTROLE DA APLICAçAO DE COMBUSTìVEL A UM MOTOR, SISTEMA PARA A MEDIçAO DA PRESSAO E DA TEMPERATURA DE UMA CORRENTE DE AR DE ADMISSAO EM UM MOTOR DE COMBUSTAO INTERNA E CONJUNTO DE CORPO DE ACELERAçAO PARA A UTILIZAçAO EM UM MOTOR. Trata-se de um aparelho de controle de motor para determinar a posição do eixo da manivela e da fase de motor de um motor de combustão interna através do monitoramento das flutuações de pressão do ar de admissão. A abertura da válvula de admissão é ligada mecanicamente à posição do eixo da manivela de um motor. Quando a válvula de admissão abre, são criadas flutuações da pressão do ar no sistema de indução de ar do motor. O aparelho de controle é configurado para determinar as flutuações de pressão do ar de admissão indicativas de um evento de ar de admissão e desse modo de uma posição particular do eixo de manivela e seu período correspondente do ciclo do motor. O controlador utiliza então estas informações para determinar a velocidade do eixo de manivela e a posição para a finalidade da injeção de combustível e do sincronismo de ignição do motor de combustão interna. A fase do motor também é determinada nos motores de quatro tempos. O motor também pode incluir um sensor de posição do eixo da manivela em combinação com o monitoramento das flutuações de pressão do ar de admissão para aumentar a resolução na determinação da posição do eixo da manivela. Um circuito é provido para a medição simultânea da temperatura de admissão utilizando um sensor de pressão do tipo ponte simples a fim de calcular a vazão da massa de ar.
Description
APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, MÉTODO DE CONTROLEDA APLICAÇÃO DE COMBUSTÍVEL A UM MOTOR, SISTEMA PARA AMEDIÇÃO DA PRESSÃO E DA TEMPERATURA DE UMA CORRENTE DE AR DEADMISSÃO EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA E CONJUNTO DE CORPODE ACELERAÇÃO PARA A UTILIZAÇÃO EM UM MOTOR
REFERÊNCIA REMISSIVA A PEDIDOS CORRELATOS
O presente pedido de patente reivindica aprioridade ao pedido norte-americano n°.de série 11/276.086,depositado em 14 de fevereiro de 2006.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
1. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um conjunto desensor de pressão de ar de admissão para um motor decombustão interna e em particular, a um motor de injeção decombustível que se comunica com um controlador para controlaros injetores de combustível e o sincronismo de ignição combase nas flutuações detectadas da pressão do ar.
2. Técnica Anterior
Em todos os campos de desenhos de motores, há umaênfase na economia de combustível, no desempenho de motor, e ç—de maneira mais marcante nas emissões de gases. As restriçõesaumentadas quanto às emissões levaram à necessidade de umprocesso de medição de combustível mais preciso. Os sistemasde injeção de combustível emergiram como uma maneira precisapara controlar a mistura de ar e combustível em um motor decombustão interna e manter desse modo baixas emissões. Astendências rumo à injeção de combustível não ocorreram semcustos agregados e, desse modo, limitaram as aplicações destatecnologia em mercados sensíveis a preços. Para aplicar ainjeção de combustível a um motor, deve-se adicionar umcontrolador de motor, um sistema de combustível maiscomplexo, e múltiplos sensores. Além disso, os motoresnecessitam ser freqüentemente redesenhados para permitir aaplicação desta eletrônica de controle. Todos estescomponentes adicionam custos e complexidade ao sistema demotor. Muitos fabricantes simplesmente não conseguem competircom os custos agregados da injeção de combustível em sualinha de produtos e, desse modo, atrasam a sua implementaçãoaté que os regulamentos de emissões exijam sua utilização.Seria ideal a obtenção de um sistema preciso para o controlede um motor de combustão interna que fosse menos complexo emais barato para ser implementado à tecnologia de motor atual.
Um motor de quatro tempos deve girar duas rotaçõescompletas para um ciclo completo do motor. Este ciclocompreende os tempos de admissão, compressão, expansão eexaustão. O ciclo de quatro tempos é baseado em um ciclo de720°, ou duas rotações completas do eixo de manivela. Comrelação aos motores de quatro tempos, a fase do motordetermina em que metade do ciclo de 720° o motor se encontra.Por exemplo, se um motor de quatro tempos estiver "em fase"em um ciclo de 720°, ele é considerado síncrono, e ocontrolador do motor pode determinar corretamente em quetempo o motor se encontra. Se o motor de quatro tempos nãofor síncrono, o controlador do motor poderá somentedeterminar a posição do motor em um ciclo de 360°. Muitossistemas devem determinar a fase do motor para obter osincronismo apropriado nos motores de quatro tempos. Um motorde dois tempos só deve girar uma rotação completa para umciclo completo do motor. Nenhuma informação sobre a fasedeverá ser obtida deste ciclo do motor. Isto será denominadocomo um ciclo de motor de 360°.
Tipicamente, um sistema de injeção de combustívelutiliza uma pluralidade de sensores no motor para determinaras condições operacionais do motor. Por exemplo, um motor deinjeção de combustível pode ser equipado com um sensor deposição do eixo da manivela, um sensor de posição da carne, umsensor de pressão de ar de admissão e um sensor de pressão dear barométrica, além de outros sensores. 0 controlador demotor monitora estas entradas sensoriais para determinar osincronismo de ignição apropriado, o sincronismo da injeção ea quantidade do combustível a ser injetado. Seria benéfica aredução do número de sensores necessários para operar ummotor, ainda assim mantendo o controle preciso. Isto deveresultar em poucos componentes, menor complexidade e custosreduzidos.
Um dos vários tipos de dados monitorados por estasentradas sensoriais ao controlador de motor é a determinaçãoda pressão de ar de admissão. Este processo de medição podeser bastante complexo. Este desafio pode ser complicado aindamais pelo monitoramento da pressão de ar de admissão nosmotores com poucos cilindros. É bem sabido no estado datécnica que as pressões de admissão flutuam com a abertura eo fechamento das válvulas de admissão durante o tempo deadmissão. Se houver uma pluralidade de cilindros, haverá maiseventos de admissão por rotação de eixo de manivela etradicionalmente menos flutuações de pressão do ar deadmissão totais. No entanto, se poucos cilindros estiverempresentes, tal como nos motores pequenos, haverá poucoseventos de admissão por rotação de eixo de manivela e asgrandes flutuações de pressão do ar de admissão ficarãoevidentes. Se a pressão média de admissão tiver que serobtida, não será uma indicação precisa das pressões de arreais de admissão do cilindro devido a estas flutuações.
Os sensores de pressão de ar foram utilizados nocálculo da massa de ar de admissão vista pela referência àPatente Norte-americana N°. 6.453.897 concedida a Kanno.Nesta abordagem, a pressão de ar de admissão do motor étestada apenas uma vez por volta do eixo de manivela domotor. É compreendido de maneira geral no estado da técnicaque a pressão de ar pode ser utilizada para cálculos da massade ar de admissão no controle da injeção de combustível.Kanno apresenta um sistema que aumenta a exatidão para amedição da pressão de ar de admissão e aumenta, portanto, aprecisão na obtenção da vazão de ar de admissão e a relaçãoentre ar/combustível no motor. Este exemplo não apresentanenhuma aplicação para determinar a fase do motor ou aposição do eixo da manivela através das flutuações de pressãode ar. Em vez disso, esta abordagem pertence estritamente auma única medição da pressão de ar em uma posiçãopredeterminada do eixo de manivela. 0 sincronismo destamedição é determinado através da utilização de um sensor deposição do eixo da manivela e de uma unidade de controle domotor.
Em algumas aplicações, a vazão da massa de ar nomotor é estimada em parte ao medir a pressão absoluta dentrodo distribuidor de indução (Pressão Absoluta do Distribuidorou "MAP"). Uma vazão da massa de ar é a massa de ar extraídaem um motor durante um período de tempo particular. Adensidade do ar ou a massa por unidade de volume éproporcional à temperatura, à pressão e à umidade do arextraída no motor. Estes dados são utilizados para calcular avazão da massa de ar do motor ou a massa de ar entrante. Taiscálculos são conhecidos como cálculos de volume-densidade oucálculos de densidade da velocidade.
Com a medição da posição do eixo da manivela, umaroda dentada é utilizada tipicamente conjuntamente com umcoletor para detectar o movimento posicionai. Estesdispositivos são tradicionalmente dispositivos de efeito deHall ou dispositivos de relutância variável. Em aplicaçõesautomotivas, a roda dentada consiste em múltiplos dentes ou"tamis rotativos de sincronismo" espaçados uniformemente noeixo de manivela. O número de dentes é tradicionalmente umdivisor inteiro de 360°. À medida que o número de dentes éaumentado, a resolução do sistema é aumentada. Em muitasaplicações, há um dente a menos para indicar uma posiçãopredeterminada no próprio eixo de manivela. Um padrãoautomotor de hoje é conhecido como um padrão "36-1". Estepadrão mantém espaçados uniformemente 36 dentes da engrenagemem um anel e tem um dos 36 dentes removido para indicar umaposição angular predeterminada. A partir desta admissão, asRPMs do motor e a posição do eixo da manivela podem serdiretamente medidas. Infelizmente, o eixo de manivela giraduas vezes para um ciclo completo de 720° em motores dequatro tempos. Um sensor de posição do eixo da manivela nãopode indicar a fase do motor em um motor de quatro tempos porcausa disso. O eixo de manivela vai estar exatamente na mesmaposição duas vezes durante o ciclo do motor. Informaçõessensoriais adicionais são requeridas para a sincronização aum ciclo de 720°, se o controlador do motor pretende operarde uma maneira síncrona. Se o eixo de manivela for travadopara indicar a sua posição, só é possível determinar aposição do motor com base no ciclo de 360° ou uma únicarotação do eixo de manivela, sem informações sensoriaisadicionais.
Muitos motores pequenos utilizam um mecanismoacionador do eixo de manivela para indicar uma posiçãopredeterminada do eixo de manivela para finalidades deignição. Com este mecanismo, uma faísca de ignição é enviadaa cada 360° da rotação do eixo de manivela. Este tipo desistema é similar a um sensor de posição do eixo da manivelaexceto pelo fato de ter somente um único sinal para indicar opulso por volta do eixo de manivela. Um sistema destanatureza não fica tipicamente em comunicação com umdispositivo de controle de motor, mas em vez disso, faz partede um sistema de ignição autônomo. Como tal, não há quasenenhuma memória de um ciclo ao ciclo seguinte. Estes sistemasnão podem predizer o sincronismo do motor para as finalidadesde injeção de combustível devido à aceleração e àdesaceleração do eixo de manivela. Eles podem, no entanto,acionar consistentemente um sistema de ignição em uma posiçãofixa angular do eixo de manivela.
Para determinar a fase do motor em motores dequatro tempos, um sensor adicional é utilizado tipicamente emconjunto com um sensor de posição do eixo da manivela. Umsensor de posição do eixo de carne pode ser utilizado paradeterminar a fase de um motor. O eixo de carne gira exatamentena metade da velocidade do eixo de manivela e estes sãoligados mecanicamente. Portanto, estas duas entradassensoriais apresentam ao controlador de motor as informaçõessobre a posição do motor para o funcionamento em uma basesíncrona a um ciclo de motor de 720°. Devido à sua natureza,um sensor de posição do eixo de carne não é tão preciso comoum sensor de posição do eixo da manivela e, portanto, estessão utilizados tipicamente em combinação.
Na maioria das aplicações, estes são sensoresdistintos e separados. Cada sensor tem tradicionalmentesomente um único papel no monitoramento das condições domotor. Cada um requer a sua própria fiação, conectores eferramentas para ser montado no motor. Todas estas peçasmúltiplas aumentam os custos de implementação da injeção decombustível.
Além disso, se o sensor de posição do eixo damanivela falhar por qualquer razão, quase nenhuma redundânciaserá executada e o motor irá parar de funcionar.
Seria vantajoso reduzir o número de sensoresnecessários para que o motor funcione. Se isto pudesse serfeito, as economias de custo seriam obtidas com menossensores, ferramentas reduzidas, acessórios reduzidos, tempode montagem reduzido e custos de desenho mais baixos. Semenos sensores fossem requeridos para controlar com exatidãoo sincronismo da injeção de combustível, deve ser permitidauma transição mais eficiente de custos dos motores injetadosde não-combustível à tecnologia.
Conseqüentemente, diversos objetivos e vantagens dapresente invenção são as utilizações múltiplas de um únicosensor de pressão de admissão para controlar o sincronismo deum motor de combustão interna e medir a massa de ar deadmissão. A presente invenção foi projetada para a utilizaçãoem um motor com cilindro único, mas pode ser aplicável, semnenhuma limitação, a todas as formas de motores de combustãointerna que exibem flutuações de pressão de admissão. Apresente invenção reduz o número de sensores necessários paradeterminar o sincronismo do motor e as característicasoperacionais para monitorar as flutuações da pressão deadmissão.
Para sincronizar eficazmente um motor, a presenteinvenção pode substituir o sensor de posição do eixo damanivela, o sensor de posição da came, o sensor da pressão dear do distribuidor e o sensor de pressão barométrica por umaúnica peça. Com esta tecnologia, um único sensor depressão/temperatura do ar de admissão pode ser utilizado comoum mecanismo autônomo para a medição do combustível e osincronismo da injeção. Ao monitorar as flutuações da pressãode admissão, observa-se um pulso de vácuo a cada duasrotações do eixo de manivela (em um motor de quatro tempos,uma vez por volta em um motor de dois tempos). Isto éindicativo de uma posição particular do eixo de manivela e dotempo em que a válvula de admissão está aberta. Quandoexecutado com um microprocessador, o sistema de tempo entreos eventos da pressão de admissão poderia ser matematicamentemodelado para predizer quando o evento seguinte deve ocorrer.
Além disso, este modelo poderia oferecer uma predição daposição do eixo da manivela subcíclica aos eventos de pressãode admissão. Com estas informações sobre o sincronismo, amedição do combustível e o sincronismo de ignição poderiamser exata e com exatidão adicionados a um motor de uma formanão-intrusiva. Nenhum sensor adicional necessita serintensamente equipado ou feito no material de bloco do motor.Isto pode ser benéfico especificamente para as empresas quequerem adicionar a tecnologia de injeção de combustível a umproduto existente. Este sistema, ainda que não tenha aresolução como a do coletor da posição do eixo de dentes "36-1" em um motor automotivo, oferece excelente precisão acustos muito mais baixos.
Muitos motores pequenos atualmente utilizam algumaforma de acionador do eixo de manivela para seu sistema deignição. Se um acionador do eixo de manivela ou uma admissãodo sensor de posição do eixo da manivela fossem combinadoscom a tecnologia desta patente, uma precisão e uma resoluçãoaumentadas seriam obtidas no sincronismo do motor. Autilização de um acionador do eixo de manivela sozinho nãopermite que um motor seja sincronizado em um ciclo de 720°(em aplicações de quatro tempos) . Com a admissão dasflutuações da pressão de admissão além de um acionador doeixo de manivela, um motor pode ser alinhado em fase em umciclo de 720°. Quando executado com um microprocessador, osistema pode ser matematicamente modelado para predizer emonitorar os eventos da pressão de admissão.
Com estas informações, pode-se obter uma resoluçãomuito mais elevada do que no exemplo precedente. Com estasinformações sobre o sincronismo, a medição do combustível e osincronismo de ignição podem ser exata e com exatidãoadicionados a um motor de uma forma não-invasiva.A redundância é obtida em um sistema destanatureza. Se um dos dois sensores falhar, o outro sensorprovera amplo sinal para permitir que o motor continue sendooperado, com resolução reduzida. Este pode ser um benefíciovalioso se o motor for colocado em um veículo onde a falha domotor não puder ser tolerada em campo.
Devido ã posição do sensor de pressão no sistema deadmissão, isto permite que a manufatura do motor sejasimplificada. O trabalho feito com as ferramentas, aengenharia e o tempo do projeto não têm que ser investidos nacolocação de múltiplos sensores nos blocos do motor. Estesistema de controle beneficia especificamente os fabricantesque podem querer adicionar a injeção de combustível aprodutos carburados existentes. A natureza não-invasiva dapresente invenção se presta a aplicações em motores onde oscustos do trabalho feito com ferramentas, do acondicionamentoou do novo projeto são elevados demais para consideraraplicações de injeção de combustível padrão.
Objetivos e vantagens adicionais da presenteinvenção ficarão evidentes a partir de uma consideração dosdesenhos e da descrição a seguir.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
Existe, portanto, a necessidade de um sistema decontrole de injeção de combustível menos complexo paraaplicações de baixo custo. A presente invenção apresenta umanova abordagem para um controle de sincronismo de motor debaixo custo e de baixa complexidade para aplicações deinjeção de combustível. Um aspecto da presente invençãoconsiste em um método para reduzir a complexidade do sistemade injeção de combustível através da utilização de um sensorde pressão de ar de admissão para determinar a posição domotor e a fase e determinar o fluxo da massa de ar. Asflutuações de pressão estão presentes no tempo de admissão domotor e estão mecanicamente relacionadas à abertura e aofechamento da válvula de admissão. O movimento da válvula deadmissão é ligado mecanicamente ao ângulo do eixo de manivelae desse modo ao sincronismo do motor. Há um evento deadmissão a cada duas rotações do eixo de manivela nasaplicações de quatro tempos e uma vez a cada rotação do eixode manivela para os motores de dois tempos. A presença destasflutuações de pressão é, portanto, indicativa da fase domotor (em aplicações de quatro tempos), posição do eixo damanivela, velocidade de motor, e pode medir diretamente asRPMs do motor. Com estas informações, a posição do eixo damanivela pode ser medida quantitativamente e o sincronismo domotor pode ser determinado a partir das flutuações de pressãosem a necessidade de um sensor de posição do eixo da manivelae do eixo de carne.
A presente invenção pode ser utilizada como ummecanismo autônomo de sincronismo de motor ou em adição a umsensor acionador/de posição do eixo de manivela muito simplespara sincronizar com exatidão um motor e ser distinto entreos tempos de admissão e de expansão utilizando a pressão deadmissão. Este sistema oferece menos resolução do que ossensores de posição do eixo de manivela de dentes "36-1"automotivos, ainda que ofereça excelente detecção de posiçãoe sincronismo de motor a um custo e complexidade muito maisbaixos. A natureza não-invasiva inerente desta tecnologiapresta-se a ser agregada facilmente a quase todas asconfigurações de motor de combustão interna preexistentes.
Desse modo, um fabricante de motores deveconsiderar muito fácil a agregação da tecnologia de injeçãode combustível â sua linha de produtos atual. Ele nãonecessitaria de muito trabalho com ferramentas ou de suportarsensores novos e múltiplos em sua linha de motor. A presenteinvenção permite uma facilidade relativa na adição de injeçãode combustível a motores não projetados para a tecnologiaatual. A presente invenção permite um baixo custo e umaimplementação extremamente eficiente da injeção decombustível em um motor de combustão interna.
Em uma realização preferida da invenção, umtransdutor de pressão é introduzido no sistema de admissãointermediário ao estrangulador e à válvula de admissão demodo que o transdutor de pressão seja exposto à flutuação dapressão de ar de admissão, sendo que a temperatura dotransdutor é afetada pela temperatura do ar de admissão bemcomo pela temperatura do motor. O transdutor de pressão éprovido por quatro resistores variáveis sensíveis à pressãodispostos em uma ponte de Wheatstone, de modo que aresistência através do terminal pós-expansão permanecerelativamente constante enquanto a resistência através dosterminais pós-intermediários varia como uma função dapressão. Os resistores variáveis são sensíveis à temperatura,fazendo com que a resistência através do terminal de expansãooposto varie como uma função da temperatura, permitindo que osensor de pressão sirva para o sensor de pressão e o sensorde temperatura.
Em uma realização preferida da invenção, ocontrolador do motor inclui um circuito de processamento desinal de pressão que utiliza o sinal de pressão de admissãopara desenvolver pelo menos um pulso de sincronismo porevento de admissão para prover uma indicação do ângulo doeixo de manivela posicionado dentro do ciclo do motor, sendoque o tempo entre os pulsos de sincronismo seqüenciaispropicia uma indicação da velocidade do motor. O circuito deprocessamento de sinal de pressão calcula adicionalmente ofluxo de ar com base no perfil de um sinal de pressão semreferência à posição física da válvula do estrangulador deadmissão. O circuito calcula o fluxo de ar com base em umcálculo de densidade da velocidade, que leva em consideraçãoa pressão, a temperatura, a velocidade do motor e a carga. Ocircuito calcula a CARGA do motor sem referência à posição doestrangulador. Esta realização permite que motoresconvencionalmente carburados sejam convertidos a baixo custoem injeção de combustível eletronicamente controlada comrelativamente poucas modificações no sistema de admissão. Emuma realização preferida da invenção, um elemento de detecçãode pressão pode ser diretamente montado sobre uma placa decircuito que contém os circuitos eletrônicos de controle domotor e a placa de circuito pode ser montada diretamente emcima da admissão do motor com o sensor de pressão emcomunicação com uma passagem da pressão acoplada entre aporta de admissão do estrangulador e a válvula de admissão. Oacondicionamento resultante resulta em uma estrutura bastantecompacta e eficiente que facilita a conversão dos motorescarburados em injeção de combustível eletrônica com mudançasmínimas da aparelhagem.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma vista esquemática que mostra ummotor de combustão interna de cilindro único, configurado deacordo com as realizações preferidas da invenção. O sistemade admissão e parte do motor são mostrados geralmente naporção superior da figura. O controlador de motor é mostradona porção à esquerda inferior da figura. O controlador demotor, os sensores, o sistema de injeção de combustível e aignição ligam as duas vistas;
a Figura 2 é uma ilustração esquemática de umsistema de indução de ar do motor mostrado na Figura 1, com osensor de pressão montado no mesmo;
a Figura 3 é uma ilustração gráfica da relação desincronismo entre um sinal de saída do sensor de pressãomostrado na Figura 2 e a posição real do eixo de manivela;a Figura 4 é uma vista esquemática que mostra umarealização alternativa de motor de cilindro único dainvenção;
a Figura 5 é uma vista explodida ampliada doconjunto de corpo de aceleração ilustrado na realização daFigura 4 da invenção;
a Figura 6 é o lado de baixo da placa de circuitoimpressa mostrada na Figura 5;
a Figura 7 é uma vista em seção transversalampliada do conjunto de corpo de aceleração que ilustra osensor de pressão, a placa de circuito e a porta de pressão;
a Figura 8 é um diagrama de circuito do circuito desensor de pressão/temperatura;
a Figura 9 é um diagrama de blocos do controladorde motor; e
a Figura 10 é um diagrama de sincronismo queilustra a pressão de admissão, o sinal de admissão e a faíscae o sinal de saída do injetor de combustível em vários níveisde carga do motor.
DESENHOS - REFERÊNCIAS NUMÉRICAS
10 Motor de combustão interna
12 Cabeçote de expansão
14 Sistema de indução de ar
15 Sistema de injeção de combustível
16 Sistema de exaustão
20 Bloco de cilindro
22 Furo de cilindro
24 Pistão
25 Cárter Cát
26 Cabeça de cilindro
30 Eixo de manivela
32 Haste de conexão
34 Câmara de combustão40 Porta de admissão
44 Válvula de admissão
46 Válvula de exaustão
60 Placa do estrangulador
62 Sensor de posição do estrangulador
63 Sensor de temperatura do ar de admissão
64 Sensor de pressão do ar de admissão
65 Sensor de posição do eixo de manivela
66 Eixo de rotação Eixo da placa do estrangulador
67 Injetor de combustível
68 Eixo do estrangulador
69 Sistema de ignição
70 Sinal de ignição
72 Sinal do injetor
74 Sinal da pressão de admissão
76 Sinal da posição do estrangulador
78 Sinal da temperatura do ar de admissão
79 Sinal da posição do eixo de manivela
80 Unidade de Controle do Motor 8 0 (ECU)
86 Porta de exaustão
88 Tubo de exaustão
90 Câmara de pressão PlenuOde admissão
92 Câmara de pressão
94 Deslizador Rolda de admissão
96 Passagem de ar de indução
98 Corpo de aceleração
100 Abertura da válvula de admissão
101 Tempo de exaustão
102 Tempo de admissão
103 Tempo de compressão
104 Tempo de expansão
110 Fechamento da válvula de admissão
112 Pressão barométrica aproximada115 Ciclo do motor
120 Sinal da pressão de ar de admissão
125 Abertura da válvula de admissão
130 Fechamento da válvula de admissão
514 O Posição angular do eixo de manivela
145 Rotação de 360° do eixo de manivela
148 Extremidade do ciclo do motor de 720°
150 Rotação de 0o do eixo de manivela
160 Segunda realização do motor
162 Sistema de indução
164 Corpo de aceleração
166 Entrada Entre ar
168 Deslizador de admissão
170 Injetor de combustível
172 Pá do estrangulador
174 Eixo do estrangulador
176 Porta de pressão
178 Placa de circuito
180 Tampa
182 Transdutor de pressão
184 Anel tubular
186 Vedação de anel em 0
188, 190, 192, 194 Elementos do resistor
196, 198 Terminais de expansão
200, 202 Terminais intermediários
204 circuito de porta de saída da ponte de Wheatstone
206 Circuito do sensor de temperatura
208 Microprocessador
210 Amplificador operacional
212 Transistor
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS
A Figura 1 mostra um motor de combustão interna 10para ser utilizado em Todos os Veículos Terrestres (ATV, oude quatro rodas). A presente invenção também pode encontrarutilidade nas aplicações que utilizam os motores de combustãointerna, tais como, por exemplo, mas sem ficar a eleslimitadas, embarcações pessoais, barcos a jato pequenos,veículos off-road, equipamentos de construção pesados,motocicletas, tratores para aparar grama e instrumentos parajardinagem movidos a gás.
Conforme utilizado em toda esta descrição, ostermos "na frente" "frente" e "parte dianteira" significam emou no lado dianteiro do sistema de exaustão 16, e os termos"atrás", "reverso" e "para trás" significam em ou no ladooposto ao lado dianteiro, a menos que esteja indicado dealguma outra maneira.
O motor 10 opera em um ciclo de combustão de quatrotempos. Conforme mostrado na Figura 1, o motor 10 inclui umbloco de cilindro 20, que define um furo de cilindro 22. Narealização ilustrada, o motor 10 é de cilindro do tipo único.
Deve ser observado que o motor pode ser de qualquertipo (do tipo V, em linha, do tipo W) , pode ter outrosnúmeros de cilindros, e/ou pode ser operado sob outrosprincípios de operação (princípios de dois tempos, giratórioou a diesel).
Um pistão 24 é alternado no furo de cilindro 22. Umconjunto de cabeça de cilindro 26 é afixado a uma extremidadedo bloco de cilindro 20 e define uma única câmara decombustão 34 com o pistão 24 e o furo de cilindro 22. Ambasas extremidades do bloco de cilindro 20 são fechadas com umelemento do cárter (não mostrado) que define uma câmara decárter 25 no mesmo.
O motor 10 inclui um sistema de indução de ar e umsistema de exaustão 16. O sistema de indução de ar 14 éconfigurado para prover cargas de ar à câmara de combustão34.Com referência à Figura 2, o sistema de indução 14inclui um elemento de câmara de pressão 90, que define umacâmara de pressão 92 no mesmo. O deslizador pede admissão 94se estende da câmara de pressão 92 e define uma passagem dear de indução 96 na mesma. A passagem de admissão 96 seestende da câmara de pressão 92 à porta de admissão 4 0formada no conjunto de cabeça de cilindro 26.
Com referência à Figura 1, a porta de admissão 4 0 éaberta e fechada pela válvula de admissão 44. Quando a portade admissão 40 é aberta, o ar da passagem de admissão 96 e daporta de admissão 40 flui para a câmara de combustão 34.
A câmara de pressão 92 inclui preferivelmente umaabertura de admissão que se abre para o suprimento de arexterno (não mostrado). A abertura à câmara de pressão 92inclui preferivelmente alguma forma de dispositivo defiltração de ar (não mostrado) . A câmara de pressão 92funciona como um silenciador do ar de admissão e/ou umcoletor de cargas de ar. A câmara de pressão 92 é posicionadano lado posterior do motor 10 e a passagem de indução seestende para a frente da câmara de pressão 92 à porta deadmissão 40.
Conforme mostrado na Figura 2, um corpo deaceleração 98 é provido dentro do deslizador de admissão 94.O corpo de aceleração 98 suporta a placa do estrangulador 60para o movimento giratório em torno de um eixo geométrico 66de um eixo do estrangulador 68, que se estende geralmenteverticalmente através do corpo de aceleração 98 respectivo.
A placa do estrangulador 60 é operada através de umcabo do estrangulador (não mostrado). O cabo do estranguladoré conectado a um estrangulador com cabeça (não mostrado) quepode ser provido no volante (não mostrado) de qualquerveiculo terrestre.Com referência à Figura 1, um sensor de posição doestrangulador 62 é arranjado sobre o eixo do estrangulador68. Um sinal do sensor de posição 62 é detectado por uma ECUcontroladora do motor 8 0 através de uma linha de dados daposição do estrangulador 76 para a utilização no controle devários aspectos da operação do motor incluindo, por exemplo,mas sem limitação, o controle da injeção de combustível e osincronismo da ignição, que serão descritos posteriormente. 0sinal do sensor de posição do estrangulador 62 corresponde àcarga do motor em um aspecto, bem como a abertura doestrangulador.
A passagem de indução de ar 96 pode incluir umapassagem de desvio ou passagem de suprimento de ar inativaque contorna a placa do estrangulador 60, embora tal sejaomitida da Figura 2. O motor 10 também pode incluir umaunidade de ajuste de ar inativa (não mostrada) que écontrolada pela ECU 80.
Em operação, o ar é introduzido no cabeçote deexpansão 12 e passa através da abertura de admissão da câmarade pressão 92. Durante a operação do motor 10, uma quantidadede carga de ar é controlada pela placa do estrangulador 60para preencher os requisitos do motor 10. A carga de ar fluientão através do deslizador 94 para a porta de admissão 40.
Tal como descrito acima, a válvula de admissão 44 éprovida na porta de admissão 40. Quando a válvula de admissão44 é aberta, o ar é passado para a câmara de combustão 34como uma carga de ar. Sob uma condição de implementaçãoinativa, a placa do estrangulador 60 fica geralmente fechada.O ar, portanto, entra na porta de admissão 4 0 através daunidade de ajuste de ar inativa (não mostrada) que écontrolada pela ECU 80. A carga de ar inativa ajustada naunidade de ajuste é então passada para a câmara de combustão34 através da porta de admissão 40. As RPMs do motor 10 emmarcha lenta são ajustadas ao variar a abertura pequena naplaca do estrangulador 60. Isto é executado ao ajustar umparafuso de fixação (não mostrado) para limitar o cursoinferior da placa do estrangulador 60 em torno do eixogeométrico 66.
Com referência ã Figura 1, o sistema de exaustão 16é configurado para descarregar os gases queimados ou os gasesde exaustão da câmara de combustão 34 do motor 10. A porta deexaustão 90 é definida pelo conjunto de cabeça de cilindro 26e é aberta e fechada pela válvula de exaustão 46. Quando aporta de exaustão 86 é aberta, a câmara de combustão 34 secomunica com um único tubo de exaustão 88, que guia os gasesde exaustão a jusante através do sistema de exaustão 12.
Um eixo de carne simples (não mostrado) é providopara controlar a abertura e o fechamento da válvula deadmissão 44 e da válvula de exaustão 46. O eixo de carne temos lóbulos da carne que agem de encontro às válvulas 44, 46 nosincronismo predeterminado com relação ao eixo de manivela 30para abrir e fechar a porta de admissão 40 e a porta deexaustão 90. O eixo de carne é articulado no conjunto decabeça de cilindro 26 e é dirigido por uma corrente (nãomostrada) conectada mecanicamente ao eixo de manivela 30.
Com referência à Figura 1, o motor 10 também incluium sistema de injeção de combustível 15. O sistema de injeçãode combustível 15 inclui um injetor de combustível 67 que temum bocal de injeção exposto à porta de admissão 40 de modoque o combustível é dirigido para a câmara de combustão 34.Uma fonte de combustível principal fica localizada em umtanque de combustível (não mostrado) do qual o combustível éprovido através do sistema de combustível (não mostrado). 0combustível é extraído do tanque de combustível através de umfiltro de combustível (não mostrado) por uma bomba decombustível (não mostrada). A pressão do combustível éregulada por um regulador de pressão do combustível (nãomostrado) e o combustível é enviado ao trilho de combustível(não mostrado) e é passado para o injetor 67 para a injeçãona câmara de combustão 34. O combustível em excesso que não éutilizado pelos injetores é alimentado através de uma linhade retorno de combustível que é passada de volta ao tanque decombustível. O sincronismo e a duração do pulso da injeção decombustível são ditados pela ECU 80, que é descrita abaixo emdetalhes.
A carga de combustível do injetor de combustível 67entra na câmara de combustão 34 com uma carga de ar nomomento em que a válvula de admissão 44 é aberta. Uma vez quea pressão de combustível é regulada pelo regulador depressão, uma duração durante a qual os bocais do injetor 67são abertos é determinada pela ECU 8 0 para medir a quantidadede combustível a ser injetada pelo injetor de combustível 67.
A ECU 8 0 através da linha de controle do injetor decombustível 72 controla desse modo a duração e o sincronismoda injeção. Preferivelmente, o injetor de combustível 67 tembocais que são abertos pela ação do solenóide, tal como éconhecido no estado da técnica. Desse modo, a linha decontrole do injetor de combustível 72 sinaliza os solenóidespara abrir e fechar de acordo com o sincronismo e a duraçãodeterminados pela ECU 80.
O motor 10 inclui adicionalmente um sistema deignição, indicado geralmente pela referência numérica 67. Umavela de ignição 65 é fixada ao conjunto de cabeça de cilindro26 e é exposta à câmara de combustão 34. A vela de ignição a65 inflama a mistura de carga de ar e combustível na câmarade combustão 34 com sincronismo tal como determinado pela ECU80. Para esta finalidade, o sistema de ignição 69 incluipreferivelmente uma bobina de ignição (não mostrada)intercalada entre a vela de ignição 65 e a linha de controleda vela de ignição 70.
O motor 10 também inclui preferivelmente um geradorde corrente alternada (não mostrado) para gerar energiaelétrica. Além disso, o motor 10 inclui preferivelmente umabateria (não mostrada) para armazenar a energia elétrica dogerador de corrente alternada e para prover energia à ECU 80,aos sensores do motor (Sensor de Temperatura do Ar deAdmissão 63, Sensor de Posição do Estrangulador 62, Sensor dePressão do Ar de Admissão 64, Sensor de Posição do Eixo deManivela 65) , à bomba de combustível, ao injetor decombustível 67 e ã bobina de ignição.
Embora não ilustrado, o motor 10 também inclui ummotor com acionador de partida elétrico ou com acionador departida elétrico de recuo para dirigir o eixo de manivela 30para ligar o motor 10. O motor 10 é girado a uma velocidadeonde o motor pode ser operado sob sua própria força.
Uma transmissão (não mostrada) é integradatipicamente ao cárter do motor 25 que se funde em um motordeste tipo. Embora não ilustrado, a expansão é acoplada apartir do eixo de manivela, através da transmissão, e aosistema de movimentação do veículo para prover o movimento.
O motor 10 também inclui preferivelmente um sistemade lubrificação (não mostrado). Este sistema de lubrificaçãoé provido para lubrificar determinadas porções do motor 10,tais como, por exemplo, mas sem limitação, as junçõesgiratórias da haste de conexão 32 com o eixo de manivela 30dentro do cárter 25 e as paredes do furo de cilindro 22.
O motor 10 também inclui preferivelmente um sistemade refrigeração (não mostrado) para refrigerar as porçõesaquecidas do bloco de cilindro 20 e da cabeça de cilindro 26.Uma camisa de água (não mostrada) é definida no bloco decilindro 20 e fica em comunicação térmica com o furo decilindro 22. Uma bomba de água (não mostrada) circula orefrigerante através do motor 10 e um radiador (nãomostrado).
Conforme observado acima, a ECU 80 controla asoperações do motor que incluem a injeção de combustível dosinjetores de combustível 67 e o sincronismo de ignição à velade ignição 65, de acordo com vários mapas de controlearmazenados na ECU 80. A fim de determinar cenários decontrole apropriados, a ECU 8 0 utiliza tais mapas e/ouíndices armazenados dentro da ECU 8 0 com referência aos dadoscoletados de vários sensores.
Qualquer tipo de estratégia de controle desejadapode ser empregado para controlar o tempo e a duração dainjeção de combustível do injetor de combustível 67 e dosincronismo de acionamento da vela de ignição 65; no entanto,segue uma discussão geral de algumas condições do motor quepodem ser detectadas e algumas das condições do motor quepodem ser detectadas para o controle do motor. Deve sercompreendido, no entanto, que os elementos versados natécnica irão compreender facilmente como várias estratégiasde controle podem ser empregadas conjuntamente com oscomponentes da invenção.
Conforme mostrado na Figura 1, um sensor de posiçãode manivela 65 mede o ângulo de manivela e envia o mesmo àECU 80, conforme indicado esquematicamente. Na realizaçãoilustrada, o sensor de posição de manivela 65 está na formade um acionador de manivela, que é configurado para enviar umúnico pulso para cada volta do eixo de manivela 30. O sinaldo sensor de posição de manivela 65 é transmitido à ECU 8 0através de uma linha de dados de posição da manivela 79. Acarga do motor pode ser detectada pelo ângulo da placa doestrangulador 60 e é detectada pelo sensor de posição doestrangulador 62 e é transmitida à ECU 80 através da linha dedados da posição do estrangulador 76.
Um sensor de temperatura do ar de admissão 63 medea temperatura do ar que entra no deslizador de admissão 94. 0sinal do sensor de temperatura do ar de admissão 63 étransmitido à ECU 8 0 através da linha de dados de temperaturado ar de admissão 78. Um sensor de pressão de ar de admissão64 é conectado ao deslizador de admissão 94 entre a placa doestrangulador 60 e a porta de admissão 40 e mede a pressão dacarga de ar que entra na passagem de ar de indução 96. Amedição do sensor de pressão de ar de admissão 64 étransmitida através da linha de dados de pressão de ar deadmissão 74 à ECU 80.
As condições detectadas descritas acima sãomeramente algumas das condições que podem ser detectadas sobcontrole e são, naturalmente, praticáveis para prover outrossensores tais como, por exemplo, sem limitação, um sensor deoxigênio, um sensor de pressão de combustível, um sensor detemperatura de combustível, um sensor de temperatura pararesfriamento do motor, um sensor de pressão de óleo, umsensor de pressão de ar barométrica e um sensor de posição dacame.
A ECU 80 computa e processa o sinal detectado decada sensor com base em um mapa de controle. A ECU 80 enviaos sinais de controle ao injetor de combustível 67 e ã velade ignição 65. As linhas de controle respectivas sãoindicadas esquematicamente na Figura 1, que carregam ossinais de controle.
Conforme observado acima, a ECU 80 determina aduração apropriada da injeção de combustível a fim deproduzir uma carga com uma relação entre combustível e ardesejada. Desse modo, parte da determinação da duração dainjeção de combustível é baseada no ar de indução através dapassagem de indução 96. A vazão de massa da carga de ar deindução através da passagem de indução é determinada pela ECU80 e uma relação estequiométrica do combustível é adicionadapelo injetor de combustível 67, conforme determinado pela ECU80 e pela linha de controle do injetor de combustível 72.
Durante a operação do motor 10, a ECU 80 testa osinal de saída do sensor de pressão de admissão 64 paradeterminar a posição do eixo de manivela 14 0 quando o eixo demanivela 3 0 gira de 0° de rotação do eixo de manivela 150,até 360° de rotação do eixo de manivela 145 e 720° do eixo demanivela 148. As rotações de 360° do eixo de manivela 145 ede 720° do eixo de manivela 148 são conhecidas como CentroInoperante Superior, sendo que o Pistão 24 fica na posiçãomais elevada da passagem dentro do furo de cilindro 22. Omonitoramento do sinal do sensor de posição de manivela 65agrega resolução à determinação da posição do eixo demanivela 14 0. Com referência à Figura 3, o sinal de pressãode admissão 12 0 flutua com a abertura da válvula de admissãoem 100 e com o fechamento da válvula de admissão em 110,durante o tempo de admissão 102 do motor de quatro tempos 10.Durante o tempo de admissão 102, a válvula de admissão 44 seabre para permitir que a carga de ar/combustível de admissãoflua da porta de admissão 40 na câmara de combustão 34,criando uma flutuação de pressão sinal 100 no sinal depressão de admissão 120 do sensor de pressão de admissão 64.À medida que o pistão 24 se desloca rumo à porção inferior desua passagem no furo de cilindro 22, a válvula de admissão 44se fecha para criar uma flutuação de pressão 110 no sinal depressão de admissão 120 do sinal de pressão de admissão 120do sensor de pressão de admissão 64.
Nesta realização, o sinal de pressão de admissão100 para 110 do sensor de pressão de admissão 64 é observadoa cada duas rotações completas do eixo de manivela quando omotor 10 é do tipo de quatro tempos. A diferença de tempoentre estas flutuações de pressão é indicativa da velocidadedo motor N e pode ser calculada pela ECU 80. Além disso, asflutuações de pressão 100 para 110 permitem que a ECU 80determine a fase do motor em um ciclo de motor de 720°enquanto a válvula de admissão 44 se abre somente uma vez acada duas rotações completas do eixo de manivela 30 no ciclodo motor de quatro tempos. Durante o tempo de compressão 103,o tempo de expansão 104 e o tempo de exaustão 101, a pressãode admissão detectada pelo sensor de pressão de admissão 64está próxima da pressão de ar barométrica 112 do ar externo.
A fim de determinar o sincronismo do motorapropriado para a ECU 80 injetar combustível do injetor decombustível 67 ou acionar a ignição da vela de ignição 65, aECU 80 deve ter um modelo das características do motor quetêm as entradas do sensor de pressão de ar de admissão 64 edo sensor de posição de manivela 65 para determinaropcionalmente a posição do eixo de manivela 140 quando omotor 10 é operado. Um exemplo de um modelo, mas semlimitação é, por exemplo, a implementação de um modelopreditivo em que a posição do eixo da manivela é baseada noperíodo de tempo do ciclo precedente 115 das flutuações depressão do ar de admissão 100 para 110 do sinal de pressão dear de admissão para predizer a posição do eixo da manivelapara o ciclo seguinte 125 para 130. Com um modelo deste tipo,o sincronismo do motor de cada ciclo 115 é basead no ciclo demotor precedente. Outros algoritmos de controle poderiam serexecutados, sem limitação, com a mesma tecnologia da presenteinvenção para detectar a velocidade, a fase e/ou a posição domotor N.
Deve ser observado que o sinal de pressão de ar deadmissão pode ter pequenas flutuações adicionais (nãomostradas), dependendo das condições operacionais do motor10. Estas flutuações podem assumir a forma de um "ruído" desinal e podem ser atenuadas através do filtro eletrônicodentro da ECU 80 ou por meio do software na própria ECU 80para atenuar freqüências digitais predeterminadas. Ao incluirqualquer forma passiva de atenuação de sinal, os atrasos detempo e a atenuação de sinal podem ser introduzidos nopresente sinal de pressão de ar à ECU 80.
Uma segunda realização alternativa da invenção éilustrada no motor de combustão interna 160 ilustrado emseção transversal na Figura 4. 0 motor 160 difere do motor 10da Figura 1 na região do sistema de indução. As peçassimilares mantêm uma numeração comum. No motor 160, o sistemade indução 162 substitui o sistema de indução 14 descritopreviamente. 0 sistema de indução 162 é composto por umconjunto do corpo de aceleração 164, da entrada de ar limpo166 que é conectada a um limpador de ar convencional e umdeslizador de admissão 168 intercalado entre o conjunto docorpo de aceleração 164 e a porta de admissão do motor 40. 0deslizador de admissão 168 é opcional se o injetor decombustível 170 estiver localizado no conjunto do corpo deaceleração 164 ou na porta de admissão adjacente 40 da cabeçade motor. Na realização ilustrada, o deslizador de admissão168 serve para montar o injetor de combustível eletrônico 170em uma orientação inclinada a fim de aplicar combustível naporta de admissão na direção da válvula de admissão 44. 0injetor de combustível eletrônico 170 é de um desenhoconvencional que tem uma conexão convencional a uma fonte decombustível pressurizada e um solenóide interno controladopor um sinal de controle elétrico. O solenóide regula o fluxode combustível através de um bocal que é dimensionadoapropriadamente para o valor máximo do motor na demanda decombustível. Preferivelmente, o deslizador de admissão 168 éformado de plástico preenchido com vidro, o que provê umaruptura térmica entre a cabeça de cilindro do motor e o corpode aceleração 164 bem como a localização do injetor decombustível 170.
O corpo de aceleração 164 é provido adicionalmentecom uma pá do estrangulador do tipo borboleta 172 comumgirada pelo eixo do estrangulador 174 de uma maneiraconvencional por uma ligação mecânica. 0 corpo de aceleração164 é provido com uma porta de pressão 176 que se comunicacom o deslizador de admissão tal como ilustrado. A porta depressão é localizada entre a válvula de admissão 44 e a pá doestrangulador 172, a fim de ser exposta às flutuações depressão dentro do deslizador de admissão, o que resultaquando a válvula de admissão se abre durante um evento deadmissão. Ao corpo de aceleração adjacente à porta de pressão176, são montadas uma placa de circuito 178 e a tampaassociada 180. 0 corpo de aceleração é mostrado maisdetalhadamente nas Figuras 5 e 7. 0 corpo de aceleração 164 ea tampa 180 definem coletivamente uma câmara encerrada, naqual a placa de circuito 178 é abrigada.
No lado de baixo da placa de circuito 178 tal comomostrado na Figura 6, um conjunto de transdutor de pressão182 é montado, o qual inclui um anel tubular 184 que seestende em torno do mesmo. Conforme mostrado em elevaçãolateral e em seção transversal na Figura 7, o anel tubular184 montado na placa de circuito é montado de maneira vedávelao corpo de aceleração 164 através de uma vedaçãoelastomérica de anel em 0 186. A vedação de anel em 0 186 éorientada dentro de uma bolsa anular formada no corpo deaceleração 164 que se estende sobre a porta de pressão 176.
Naturalmente, outros mecanismos de vedação convencionaispodem ser utilizados para interconectar a placa de circuito eo corpo de aceleração tal como é conhecido por um elementoversado na técnica. A vedação elastomérica 186 permite que aplaca de circuito 178 seja unida de maneira removível aocorpo de aceleração 164 para conectar o sensor de pressão 180de maneira vedável e para envolver uma extremidade da portade pressão 176. A porta de pressão 176 é suficientementegrande de modo que as flutuações de pressão dentro dodeslizador de admissão são experimentadas pelo sensor depressão 172 sem atenuação ou retardamento significativo. Pelamontagem direta do sensor de pressão 172 em uma placa decircuito impressa 178, a quantidade de fiação e o custo e otamanho do sistema podem ser reduzidos e o processo deinstalação pode ser extremamente simplificado.
Preferivelmente, substancialmente todo o combustível e ocircuito de controle de faísca podem ser incorporados naplaca de circuito impressa 178. Isto pode ser conseguido autilizar componentes eletrônicos convencionais de montagem nasuperfície e um microprocessador.
Preferivelmente, o sensor de pressão 172 é formadopor um dispositivo resistivo de ponte de Wheatstone que temquatro elementos de resistor variáveis sensíveis à pressão.Um diagrama esquemático do circuito de ponte é ilustrado naFigura 8. Quatro elementos de resistor variáveis sensíveis àpressão são orientados em um arranjo de ponte de Wheatstoneconvencional com os elementos resistivos 188, 190, 192 e 194arranjados de modo que a resistência através dos terminais deexpansão opostos 196 e 198 permaneça relativamente constantecomo uma função da pressão, sendo que a resistência atravésdos terminais intermediários opostos 200 e 202 variaproporcionalmente à pressão. Um circuito de saída de ponte deWheatstone 204 convencional ilustrado gera um sinal devoltagem de saída de pressão Vp que é proporcional à pressãoexercida no sensor de pressão 182. Um circuito de sensor detemperatura 206 ilustrado do lado direito da Figura provê umamaneira relativamente simples de determinar a temperatura dosensor de pressão 182 sem a necessidade de uma sonda detemperatura separada. A saída do circuito do sensor detemperatura 206 gera um sinal de voltagem VT que varia comouma função da temperatura.
O elemento do sensor de pressão 182 compreendequatro elementos resistivos balanceados 188, 190, 192 e 194,arranjados em uma configuração de ponte de Wheatstone. Umsensor deste tipo está disponível junto à Intersema SensoricSA e é descrito na Folha de dados de produto "MS54XX (RoHS*)Miniature SMD Pressure Sensor", em 29 de junho de 2005, que éincorporada a título de referência na presente invenção. Oselementos são montados em um substrato flexível que ésubmetido à pressão de admissão. Estes elementos se deformamelasticamente em resposta às mudanças de pressão com umamudança correspondente na resistência. A resistência total daponte (entre 196 e 198) permanece constante com respeito àsmudanças de pressão. A diferença de voltagem de saída daponte (entre os terminais 200 e 202) é proporcional à pressãoexercida no elemento de detecção de pressão 182. Estaconfiguração tem a capacidade de medir a temperatura ambienteaproximada e a pressão do vácuo, e é considerada um sensor depressão absoluta.
É bem sabido no estado da técnica que os elementosde detecção de pressão resistiva, especialmente os materiaispiezorresistivos, têm uma resistência dependente datemperatura do elemento. À medida que a temperatura muda, aresistência total da ponte muda proporcionalmente. Estadependência necessita tipicamente de correção da temperaturada medição de pressão.
Os dispositivos convencionais para a medição datemperatura ou da pressão destes dispositivos requerem que aponte seja alternativamente predisposta com uma corrente paramedições de temperatura, e voltagem para as medições depressão. Dessa maneira, somente um dos dois atributos(temperatura ou pressão) pode ser medido a qualquer momento.
A realização preferida da presente invenção permiteque a temperatura e a pressão sejam medidas simultaneamente,em tempo real, a partir de um único elemento sensorial.Utilizando um circuito de sensor de temperatura 206, quecompreende um amplificador operacional 210 e um transistor212, a voltagem da ponte (VBR) é mantida constante mesmo quea resistência total da ponte mude com respeito à temperatura.
A corrente através do transistor 212 é proporcional àcorrente através da ponte. Esta corrente é passada através doresistor Rl e cria uma voltagem (VT) que é proporcional àmudança na resistência da ponte e, desse modo, provê umamedição da temperatura da ponte.
O conhecimento da temperatura do elemento da pontepermite a correção do sinal de pressão dependente detemperatura. A temperatura do elemento também tem uma fortecorrelação com a temperatura da corrente de ar a que deve serexposta, indicando desse modo a temperatura do ar de admissãodo sistema. Esta realização permite medições em tempo real datemperatura do ar de admissão e das flutuações da pressão deadmissão sem os retardamentos no tempo de processamento datecnologia de sensor MAP tradicional.
Embora esta realização mostre elementos resistivos,este desenho pode ser implementado com outros dispositivos dedetecção da pressão, incluindo os dispositivos capacitivos.
0 sinal de saída de pressão VP e o sinal de saídade temperatura VT variam de 0 a 3,3 volts a fim de prover aentrada direta desejada necessária para o microprocessadorselecionado 208 selecionado mostrado na Figura 9. Narealização preferida da invenção ilustrada, ummicroprocessador convencional utilizado geralmente nas ECUs éutilizado, no entanto, deve ser prontamente apreciado queoutros tipos de microprocessadores ou várias combinações desemicondutores e dispositivos distintos podem ser utilizadospara executar a presente invenção. As entradas básicas aomicroprocessador são um sinal de pressão e um sinal detemperatura. Com base nestas informações limitadas, omicroprocessador pode gerar uma saída do injetor decombustível VF que, conjuntamente com um circuito acionadordo injetor de combustível, opera o solenóide do injetor decombustível. O microprocessador também pode preferivelmentegerar uma saída de faísca VSPK que, conjuntamente com umcircuito acionador da bobina de ignição convencional, ativa avela de ignição. A invenção, no entanto, pode ser utilizadacom os motores que têm uma ignição magnética ou outro sistemade ignição autônomo.
O sinal de entrada da pressão é ilustrado como umafunção dos graus do ângulo da manivela na Figura 10. O sinalde pressão de admissão IP flutua drasticamente enquanto aválvula de admissão abre e fecha enquanto o motor estáfuncionando. A excursão de baixa pressão abaixo da pressãoatmosférica é mais significativa a baixos requisitos de cargaquando o estrangulador é fechado, resultando em um baixofluxo de ar no cilindro. Em cargas de motor elevadas, quandoo estrangulador está aberto, a excursão de baixa pressão émenos pronunciada, mas ainda bastante perceptível. O sinal depressão de admissão começa próximo à pressão atmosférica,conforme ilustrado na borda à direita da Figura 10. À medidaque a válvula de admissão se abre, logo antes do centroinoperante superior, a pressão do deslizador de admissãocomeça a cair. A pressão mínima do deslizador de admissão iráocorrer tipicamente entre 90° após o centro inoperantesuperior quando a velocidade do pistão for a maior e após ocentro inoperante inferior quando a velocidade do pistão forigual a zero. O formato da pressão de admissão varia com avelocidade, a carga e a geometria do motor, mas para qualquerdeterminado motor é bastante repetível, permitindo que aforma de onda da pressão de admissão ofereça as informaçõessobre o sincronismo do motor sem a necessidade de instalarsensores de posição do eixo da manivela ou do eixo de carne domotor.
Através de uma série de filtros de limiteimplantados no software no microprocessador 2 08, uma forma deonda de admissão de onda quadrada IS é criada. O sinal deadmissão IS é inicialmente elevado e cai para o estado baixouma vez que o sinal de IP da pressão de admissão cai de seunível máximo por uma proporção limite X. Uma vez que o sinalde pressão de admissão atinge seu ponto mínimo e aumenta umaproporção limite Υ, o sinal de admissão IS retorna ao estadoelevado. O baixo estado do sinal de admissão correspondegeralmente ao evento aberto da válvula de admissão.
O microprocessador 208 utiliza a magnitude dapressão de queda e de admissão VP durante o evento deadmissão para estimar a massa da carga de ar de admissão. 0volume da carga de ar de admissão é suposto para odeslocamento do motor e a pressão de ar média de admissão éestimada para ser a pressão atmosférica menos dois terços dapressão de admissão mínima observada durante o evento deadmissão ilustrado como o ponto IPa na Figura 10.
Preferivelmente, a massa estimada da carga de admissão éajustada para a temperatura de admissão com base na saída VTda temperatura de admissão do circuito de temperatura 206.
Uma vez estimada a massa da carga de ar deadmissão, o combustível requerido será determinado com basena relação entre combustível e ar desejada. Isto pode serfeito com uma simples tabela de verificação que tem um tempode duração do injetor correlacionado com cada entrada natabela do volume da massa de ar. O tempo de injeção seránaturalmente dependente do tamanho do bocal do injetor e dapressão de combustível nominal. Quanto maior o tamanho dobocal ou quanto maior a pressão do combustível, mais curta aduração da injeção necessária para atingir o fluxo decombustível desejado proporcional à massa de ar da carga deadmissão observada.
Idealmente, o combustível será injetado durante operíodo de tempo em que a válvula de admissão é fechada.Embora esta estratégia de controle seja preferida, outros
tempos de injeção podem ser empregados. Acredita-se que ainjeção no centro do intervalo de tempo fechado da válvula deadmissão atinja os melhores e mais consistentes desempenhos eemissões do motor. Alternativamente, pode-se injetarposteriormente na válvula de admissão fechada a janela detempo e ainda sobrepor o período de tempo aberto da válvulaem condições de carga elevadas.
Na Figura 10, três sinais do injetor de combustíveldiferentes FI são ilustrados em uma carga de motor média, emuma carga leve e em uma carga elevada. Conforme ilustrado nodesenho, a duração de pulso do injetor de combustível variacom a carga do motor, sendo que o pulso restante ficageralmente centrado dentro da janela de tempo fechada daválvula de admissão. Uma saída de faísca SPK é ilustrada paracada uma das condições de carga média, baixa e elevada.
Preferivelmente, o avanço da faísca relativamente ao centroinoperante superior irá variar com a carga do motor e avelocidade do motor. As cargas leves requerem mais avanço dafaísca, tal como no caso das velocidades elevadas do motor. 0avanço de faísca mais favorável é determinadoexperimentalmente de uma forma convencional e é utilizadopara preencher uma tabela de carga de velocidade padrão. Afaísca é então verificada e interpretada preferivelmenteentre as condições de velocidade e de carga mais próximas, natabela e em tempo real durante a operação do motor. Um pulsode saída de faísca SPK é enviado a um circuito acionador defaísca convencional que aciona a vela de ignição de umamaneira padrão tal como ocorre no caso dos motores de igniçãode faísca eletrônica de sincronismo variável.
Ao utilizar o perfil da pressão de admissão paradeterminar o sincronismo do motor, o erro de sincronismo podeser de 5o em algumas condições transientes de aceleração domotor. Embora isto seja perfeitamente aceitável paracontrolar o tempo de injeção quando em estado constante a fimde ter uma expansão ideal e emissões mínimas,preferivelmente, o erro de sincronismo do avanço de faíscanão excede 1° ou 2°. Conseqüentemente, onde uma maiorsincronismo de faísca é desejado, um simples sensor deposição do eixo de manivela de uma volta por vez é localizadoà frente da configuração de avanço de faísca máxima, de modoque o sincronismo da faísca possa ser com exatidãodeterminado com erro de aceleração mínimo. Naturalmente quemúltiplos sensores ou múltiplas rodas de sincronismo podemser utilizados para aumentar ainda mais a precisão, mas umsimples sensor de posição do eixo de manivela de uma voltapor vez localizado próximo, mas à frente da configuração deavanço de faísca máxima, pode minimizar eficazmente o erro desincronismo de faísca.
O motor pode ser adicionalmente provido com umsensor de temperatura do motor e uma entrada de temperaturado motor ao microprocessador. Uma temperatura do motor podeser utilizada para ajustar de modo descendente a relação decombustível (para aumentar a quantidade de combustível)durante uma partida a frio do motor. Esta característica énaturalmente opcional e um motor pode ser simplesmenteprovido com um bloqueador manual convencional.A presente invenção é particularmente bastanteadequada para converter motores carburados convencionais paracontrolar eletronicamente a injeção de combustível e aignição de faísca com mudanças mínimas ao motor ou aoprocesso de montagem do motor. Esta tecnologia permite que umfabricante de motor simplesmente mude para injeção eletrônicade combustível e controle de ignição de faísca ou quetransforme motores carburados e motores de injeção eletrônicade combustível na mesma linha de montagem. Uma das razõespelas quais esta conversão em injeção eletrônica decombustível pode ser de tão baixo custo é a capacidade darealização preferida da invenção de estimar com exatidão amassa de carga e a carga do motor com base na pressão deadmissão sozinha, sem a necessidade de um sensor controladoreletrônico da posição do estrangulador. A invenção podeestimar com exatidão a massa da carga de ar com base napressão e na temperatura de admissão, sem a necessidade de ummedidor de fluxo de massa. Similarmente, a invenção podecalcular um sinal de admissão IS que indica o sincronismo domotor quando a válvula de admissão está aberta sem autilização de indicadores de posição convencionais do eixo demanivela e do eixo de came. Embora o sistema seja projetadopara ter o mínimo de entradas do sensor a fim de controlar oscustos, naturalmente, sempre é possível adicionar entradas desensor adicionais de uma natureza redundante ainda assimutilizando a presente invenção.
Embora a presente invenção seja ilustrada em ummotor de cilindro único, a invenção pode ser facilmenteadaptada a um motor que tenha dois ou mais cilindros. Em ummotor de múltiplos cilindros, a porta de pressão de admissãofica localizada preferivelmente em uma posição onde podemedir corretamente a pressão em um deslizador de admissão comflutuações de pressão mínimas causadas por outros eventos deadmissão. Uma vez que o sincronismo dos eventos de faísca ede injeção de admissão em todos os cilindros é a função deuma geometria de desenho do motor, uma admissão de pressãoúnica pode ser utilizada para gerar portas de saída decombustível e de faísca para todos os cilindros.
Além disso, o método da presente invenção pode serutilizado para controlar um injetor de combustível e osincronismo de faísca em um motor que tem uma estratégia decontrole muito mais complexa ou sofisticada tal como um motorcom um controle de combustível de laço fechado que tem umsensor de oxigênio, um sensor de massa de ar e um sensor deposição do estrangulador. Este sistema pode ser utilizadopara acionar o motor na eventualidade de uma falha dequalquer um dos dispositivos de admissão convencionais,permitindo que o motor seja implementado em um modo decircuito aberto por um período de tempo até que os sensoresdefeituosos possam ser consertados.
Naturalmente, a descrição acima é aquela dedeterminadas características, aspectos e vantagens dapresente invenção às quais várias mudanças e modificaçõespodem ser feitas sem que se desvie do caráter ou âmbito dapresente invenção. Embora realizações específicas da presenteinvenção tenham sido mostradas e descritas, modificações eaperfeiçoamentos adicionais irão ocorrer aos elementosversados na técnica. Todas tais modificações que mantêm osprincípios subjacentes básicos descritos e reivindicados napresente invenção estão dentro do âmbito da mesma. Portanto,a presente invenção deve ser definida somente pelasreivindicações em anexo.
Claims (29)
1. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, para um motor quetem pelo menos um cilindro, um pistão no dito cilindro, umeixo de manivela conectado ao dito pistão, sendo que o ditopistão é adaptado para alternar entre a posição centralinoperante superior e a posição central inoperante inferiorque define uma câmara de combustão que tem uma válvula deadmissão para controlar a indução de uma massa de carga de are combustível na dita câmara de combustão com sincronismopredeterminado relacionado à posição angular do dito eixo demanivela e uma vela de ignição para inflamar a carga de ar ecombustível, sendo que o dito sistema de indução de ar domotor tem uma câmara de indução de ar contígua com a ditaválvula de admissão com uma válvula do estrangulador deadmissão para a regulagem do fluxo de ar de admissão atravésda mesma e um injetor de combustível eletronicamentecontrolado para introduzir uma carga de combustível medida namassa de ar de admissão, sendo que o aparelho de controle demotor é caracterizado pelo fato de compreender:(a) um elemento de detecção de pressão emcomunicação com a dita câmara de indução de ar que provê umsinal de pressão de admissão que flutua durante um evento deadmissão;(b) um circuito de processamento de sinal depressão que utiliza o sinal de pressão de admissão paradesenvolver pelo menos um sinal de sincronismo por evento deadmissão que provê uma indicação de uma posição angular doeixo de manivela dentro de um ciclo do motor, sendo que otempo entre os pulsos de sincronismo é uma indicação davelocidade do eixo de manivela do motor e um cálculo do fluxode ar sem referência à posição física da válvula doestrangulador de admissão ou de um sensor de fluxo principalexterno; e(c) um circuito acionador do injetor decombustível que é baseado em pelo menos um pulso desincronismo, e o sinal do fluxo de ar provê um sinal de saídado injetor de combustível que faz com que o injetor decombustível se abra em um período selecionado durante umciclo do motor e por uma duração necessária para injetar umacarga de combustível proporcional à massa da carga de ar deadmissão.
2. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuitoacionador do injetor de combustível é provido com umatemperatura de entrada que é utilizada em parte para calculara massa da carga de ar de admissão e a carga de combustívelrequerida associada.
3. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento dedetecção de pressão compreende um arranjo de quatro sensoresdispostos em uma ponte de Wheatstone.
4 . APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a ponte deWheatstone é formada por quatro resistores sensíveis ápressão variáveis que são arranjados e balanceados de modoque a resistência através dos terminais de expansão opostospermaneça relativamente constante enquanto a resistênciaatravés dos terminais intermediários opostos varia como umafunção da pressão.
5. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os quatroresistores sensíveis à pressão variáveis que formam a pontede Wheatstone são sensíveis à temperatura de modo que aresistência através dos terminais de expansão opostos daponte varia como uma função da temperatura, em que o aparelhode controle de motor compreende adicionalmente um circuito detemperatura que gera um sinal de temperatura com base naresistência através dos terminais de expansão opostos daponte, em que o circuito acionador do injetor de combustívelé provido com uma entrada de sinal de temperatura que éutilizada em parte para calcular a massa da carga de ar deadmissão e a carga de combustível requerida associada.
6. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreenderadicionalmente um circuito acionador de ignição que é baseadoem pelo menos um pulso de sincronismo provido no sinal desaída da ignição para acionar a vela de ignição em um temposelecionado durante um ciclo do motor.
7. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuitoacionador de ignição varia o sincronismo do sinal de saída daignição com base em parte em um sinal que é geralmenteproporcional à carga e à velocidade do motor.
8. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito deprocessamento de sinal de pressão inclui um detector de picoque detecta o vale da pressão baixa no sinal de pressãocausado por um evento de admissão e gera o sinal desincronismo depois que a pressão aumentou do vale por umaproporção limite.
9. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuitoacionador do injetor de combustível provê um sinal de saídado injetor de combustível durante o período de tempo em que aválvula de admissão é fechada.
10. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o sinal desaída do injetor de combustível fica centrado aproximadamentedentro do intervalo de tempo quando a válvula de admissão éfechada.
11. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o circuito deprocessamento de sinal de pressão é provido com um filtropara atenuar o ruído no sinal de pressão a uma freqüênciaduas vezes maior do que a velocidade de motor máxima aocausar menos do que 1 grau do ângulo de manivela dedeslocamento de fase.
12. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, para um motorque tem pelo menos um cilindro, um pis tão no dito cilindro,um eixo de manivela conectado ao dito pistão, sendo que odito pistão é adaptado para alternar entre a posição centralinoperante superior e a posição central inoperante inferiorque define uma câmara de combustão que tem uma válvula deadmissão para controlar a indução de uma massa de carga de are combustível na dita câmara de combustão com sincronismopredeterminado relacionado à posição angular do dito eixo demanivela e uma vela de ignição para inflamar a carga de ar ecombustível, sendo que o dito sistema de indução de ar domotor tem uma câmara de indução de ar contígua com a ditaválvula de admissão com uma válvula do estrangulador deadmissão para a regulagem do fluxo de ar de admissão atravésda mesma e um injetor de combustível eletronicamentecontrolado para introduzir uma carga de combustível medida namassa de ar de admissão, sendo que o aparelho de controle demotor é caracterizado pelo fato de compreender:(a) um elemento de detecção de pressão emcomunicação com a dita câmara de indução de ar que provê umsinal de pressão de admissão que flutua durante um evento deadmissão;(b) um circuito de processamento de sinal depressão que utiliza o sinal de pressão de admissão paradesenvolver pelo menos um pulso de sincronismo por evento deadmissão ao prover uma indicação de uma posição angular doeixo de manivela dentro de um ciclo do motor, sendo que otempo entre os pulsos de sincronismo é uma indicação davelocidade do eixo de manivela do motor;(c) um circuito acionador do injetor decombustível que é baseado em pelo menos uma entrada detemperatura e o sinal de fluxo de ar provê um sinal de saídado injetor de combustível que faz com que o injetor decombustível se abra durante um período selecionado no ciclodo motor e por uma duração necessária para injetar uma cargade combustível proporcional à massa da carga de ar deadmissão sem referência à posição física da válvula doestrangulador de admissão; e(d) um circuito acionador de ignição que provê umsinal de saída da ignição para acionar a vela de ignição emum tempo selecionado durante um ciclo do motor.
13. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o elementode detecção de pressão compreende um arranjo de quatroresistores sensíveis à pressão variáveis dispostos em umaponte de Wheatstone e balanceados de modo que a resistênciaatravés dos terminais de expansão opostos permaneçarelativamente constante enquanto a resistência através dosterminais intermediários opostos varia como uma função dapressão.
14. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os quatroresistores sensíveis à pressão variáveis que formam a pontede Wheatstone são sensíveis à temperatura de modo que aresistência através dos terminais de expansão opostos daponte varia como uma função da temperatura, em que o aparelhode controle de motor compreende adicionalmente um circuito detemperatura que gera um sinal de temperatura com base naresistência através dos terminais de expansão opostos daponte, em que o circuito acionador do injetor de combustívelé provido com uma entrada de sinal de temperatura que éutilizada em parte para calcular a massa da carga de ar deadmissão e a carga de combustível requerida associada.
15. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o circuitoacionador de ignição varia o sincronismo do sinal de saída daignição com base na parte em um sinal que varia como umafunção da carga do motor.
16. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o circuitode processamento de sinal de pressão inclui um detector depico que detecta o vale da pressão baixa no sinal de pressãocausado por um evento de admissão e gera o sinal desincronismo quando a pressão aumentou do vale por umaproporção limite.
17. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o circuitoacionador do injetor de combustível provê um sinal de saídado injetor de combustível durante o período de tempo em que aválvula de admissão é fechada.
18. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreenderadicionalmente um sensor de posição do motor que provê umsinal de saída da posição do motor pelo menos uma vez durantecada ciclo do motor, sendo que o sinal de saída é utilizadopelo circuito acionador de ignição para acionar com exatidãoa vela de ignição no tempo desejado durante o ciclo do motor.
19. MÉTODO DE CONTROLE DA APLICAÇÃO DE COMBUSTÍVELA UM MOTOR, que tem pelo menos um cilindro, um pistão no ditocilindro, um eixo de manivela conectado ao dito pistão, sendoque o dito pistão é adaptado para alternar entre a posiçãocentral inoperante superior e a posição central inoperanteinferior que define uma câmara de combustão que tem umaválvula de admissão para controlar a indução de uma massa decarga de ar e combustível na dita câmara de combustão comsincronismo predeterminado relacionado à posição angular dodito eixo de manivela e uma vela de ignição para inflamar acarga de ar e combustível, sendo que o dito sistema deindução de ar do motor tem uma câmara de indução de arcontígua com a dita válvula de admissão com uma válvula doestrangulador de admissão para a regulagem do fluxo de ar deadmissão através da mesma e um injetor de combustívelcontrolado eletronicamente para introduzir uma carga decombustível medida na massa de ar de admissão, sendo que ométodo é caracterizado pelo fato de compreender:(a) a provisão de um elemento de detecção depressão em comunicação com a câmara de indução de ar;(b) a geração de um sinal de pressão de admissãoque flutua durante um evento de admissão em resposta àabertura da válvula de admissão;(c) a geração de um pulso de sincronismo do motorda pressão de admissão que provê uma indicação de uma posiçãoangular do eixo de manivela dentro de um ciclo do motor,sendo que o tempo entre os pulsos de sincronismo é umaindicação da velocidade do eixo de manivela do motor;(d) a geração de um sinal da carga do motor semreferência à posição física da válvula do estrangulador deadmissão com base no pulso de sincronismo e no sinal depressão de admissão;(e) a geração de um sinal de saída do injetor decombustível com base em pelo menos um pulso de sincronismo eno sinal de carga do motor; e(f) a abertura do injetor de combustível emresposta ao sinal de saída do injetor de combustível em umperíodo selecionado durante um ciclo do motor e por umaduração necessária para injetar uma carga de combustível queé proporcional à massa da carga de ar de admissão.
20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente aprovisão de um circuito acionador de ignição que é baseado empelo menos um pulso de sincronismo que gera um sinal de saídada ignição e inflama a vela de ignição em um temposelecionado durante um ciclo do motor em resposta ao sinal desaída da ignição.
21. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que a etapa de provisão de umelemento de detecção de pressão compreende adicionalmente umarranjo de quatro resistores sensíveis à pressão variáveisdispostos em uma ponte de Wheatstone e na carga balanceada demodo que a resistência através dos terminais de expansãoopostos permaneça relativamente constante enquanto aresistência através dos terminais intermediários opostosvaria como uma função da pressão.
22. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que os quatro resistores sensíveisà pressão variáveis que formam a ponte de Wheatstone sãosensíveis à temperatura de modo que a resistência através dosterminais de expansão opostos da ponte varia como uma funçãoda temperatura, e a etapa de geração do sinal de saída doinjetor de combustível utiliza uma entrada do sinal detemperatura derivada da resistência observada através dosterminais de expansão opostos da ponte em parte para calculara carga de combustível requerida e a duração de injeçãoassociada.
23. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, para um motorque tem pelo menos um cilindro, um pistão no dito cilindro,um eixo de manivela conectado ao dito pistão, sendo que odito pistão é adaptado para alternar entre a posição centralinoperante superior e a posição central inoperante inferiorque define uma câmara de combustão que tem uma válvula deadmissão para controlar a indução de uma massa de carga de are combustível da dita câmara de combustão e uma vela deignição para inflamar a carga de ar e combustível, em que odito sistema de indução de ar de motor tem uma câmara deindução de ar contígua com a dita válvula de admissão que temuma válvula do estrangulador de admissão para a regulagem dofluxo de ar de admissão, uma porta de pressão intermediáriaao estrangulador e à válvula de admissão e um injetor decombustível eletronicamente controlado para introduzir umacarga de combustível medida na massa de ar de admissão, sendoque o aparelho de controle de motor é caracterizado pelo fatode compreender:(a) um elemento de detecção de pressão emcomunicação com a porta de pressão na câmara de indução de arque provê um sinal de pressão de admissão que flutua duranteum evento de admissão, sendo que o elemento de detecção depressão é afixado a uma placa de circuito montada no sistemade indução de ar do motor adjacente à porta de pressão;(b) um circuito de processamento de sinal depressão montado na placa de circuito que utiliza o sinal depressão de admissão para desenvolver pelo menos um pulso desincronismo por evento de admissão ao prover uma indicação deuma posição angular do eixo de manivela dentro de um ciclo domotor, sendo que o tempo entre os pulsos de sincronismo é umaindicação da velocidade do eixo de manivela do motor, e umsinal do fluxo de ar sem referência à posição física daválvula do estrangulador de admissão; e(c) um circuito acionador do injetor de combustívelsituado pelo menos em parte na placa de circuito, que sebaseia em pelo menos um pulso de sincronismo, e o sinal dofluxo de ar provê um sinal de saída do injetor de combustívelque faz com que o injetor de combustível se abra durante umperíodo selecionado no ciclo do motor e por uma duraçãonecessária para injetar uma carga de combustível que éproporcional à massa da carga de ar de admissão.
24. APARELHO DE CONTROLE DE MOTOR, de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato de compreenderadicionalmente uma vedação intercalada entre a porta depressão e uma região da placa de circuito que circunda osensor de pressão para permitir que o sensor de pressãoencerre de modo vedável uma extremidade da porta de pressão.
25. SISTEMA PARA A MEDIÇÃO DA PRESSÃO E DATEMPERATURA DE UMA CORRENTE DE AR DE ADMISSÃO EM UM MOTOR DECOMBUSTÃO INTERNA, caracterizado pelo fato de compreender:(a) um substrato flexível que se deforma emresposta à pressão de fluido exercida em uma superfície domesmo;(b) um arranjo de resistores variáveis dispostosem uma ponte de Wheatstone e afixados ao substrato flexívelem uma posição que faz com que os resistores se deformemelasticamente e variem a sua resistência em resposta àaplicação de uma pressão no substrato flexível, sendo que umresistor variável é arranjado de uma maneira que faz com quea resistência total da ponte através de um par oposto determinais de expansão da ponte permaneça constante como umafunção da pressão enquanto a resistência através de um paroposto de terminais de saída varia como uma função da pressãoe;(c) um circuito de temperatura que gera um sinalde saída da temperatura ao comparar a resistência totalatravés do par oposto de terminais de expansão da ponte a umareferência conhecida, em que a temperatura e a pressão podemser similarmente medidas ao cruzar uma única ponte.
26. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de que os resistores variáveis sãoelementos piezorresistivos.
27. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de que os elementos piezorresistivossão arranjados sobre a ponte de uma maneira mais-menos-mais-menos.
28. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de que o circuito de temperaturacompreende adicionalmente um resistor de referênciaposicionado remotamente em relação ao substrato flexível.
29. CONJUNTO DE CORPO DE ACELERAÇÃO PARA AUTILIZAÇÃO EM UM MOTOR, que tem pelo menos um cilindro, umpistão no dito cilindro, um eixo de manivela conectado aodito pistão, sendo que o dito pistão é adaptado para alternarentre a posição central inoperante superior e a posiçãocentral inoperante inferior que define uma câmara decombustão que tem uma válvula de admissão para controlar aindução de uma massa de carga de ar e combustível na ditacâmara de combustão com sincronismo predeterminadorelacionado à posição angular do dito eixo de manivela e umavela de ignição para inflamar a carga de ar e combustível, umsistema de indução de ar do motor que tem uma passagem deindução de ar contígua com a dita válvula de admissão e uminjetor de combustível eletronicamente controlado paraintroduzir uma carga de combustível medida na massa de ar deadmissão, sendo que o conjunto de corpo de aceleração écaracterizado pelo fato de compreender:um invólucro do corpo de aceleração que define umapassagem interna que coopera com a passagem de indução domotor e uma válvula do estrangulador que controla o fluxo doar através da passagem interna, sendo que o corpo deaceleração tem uma porta de pressão formada no mesmo que seestende na passagem interna a jusante do estrangulador; euma placa de circuito montada no invólucro do corpode aceleração adjacente ã porta de pressão, sendo que a placade circuito montada no mesmo compreende:(a) um elemento sensor unitário em comunicação coma dita porta de pressão de ar que provê simultaneamente umsinal de pressão de admissão e um sinal de temperatura;(b) um circuito de processamento de sinal queutiliza o sinal de pressão de admissão e o sinal detemperatura para desenvolver um sinal de fluxo da massa de arsem referência à posição física da válvula do estranguladorde admissão ou de um sensor de fluxo de massa externo; e(c) um circuito acionador do injetor de combustívelque é baseado em pelo menos um sinal de fluxo da massa de are provê um sinal de saída do injetor de combustível que fazcom que o injetor de combustível abra em um períodoselecionado durante um ciclo do motor e por uma duraçãonecessária para injetar uma carga de combustível proporcionalà massa da carga de ar de admissão.
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