ES2291495T3 - Metodo para modular el par. - Google Patents

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ES2291495T3 ES02763152T ES02763152T ES2291495T3 ES 2291495 T3 ES2291495 T3 ES 2291495T3 ES 02763152 T ES02763152 T ES 02763152T ES 02763152 T ES02763152 T ES 02763152T ES 2291495 T3 ES2291495 T3 ES 2291495T3
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Abstract

Un procedimiento de control para modular el par en un motor de combustión interna con transmisión de potencia mecánica y con válvulas controlables, de activación neumática, hidráulica o electromagnética, que se abren y cierran basándose en señales procedentes de un sistema de control, procedimiento mediante el cual se proporciona el par requerido en una situación de funcionamiento en un cierto momento, mediante una selección de la frecuencia con la que se realizan las carreras de trabajo controlando el número de carreras de trabajo con respecto al número de carreras en vacío, las carreras de trabajo forman parte de ciclos de dos tiempos o ciclos de cuatro tiempos, y en el que uno o más ciclos de dos tiempos se alternan con uno o más ciclos de cuatro tiempos, caracterizado porque los ciclos de cuatro tiempos siguen el ciclo de Miller.

Description

Método para modular el par.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento de control para modular el par en un motor de combustión interna, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación de patente 1. El procedimiento de control satisface, de una forma nueva, una necesidad de par variable, de forma que reduzca el consumo de combustible y el impacto ambiental en relación con los procedimientos conocidos anteriormente.
La invención se puede aplicar a motores de combustión interna con carga variable, por ejemplo, motores Otto, Diesel o Wankel que se usan para impulsar vehículos, aviones, embarcaciones, buques, etc. Para que sea posible aprovechar la invención, los motores deben estar provistos de válvulas controlables.
La invención sólo puede reducirse a la práctica a través del uso de un sistema de control de tipo electrónico. El software instalado en el sistema de control determina la función del mismo. El software que se usa para llevar la invención a la práctica puede, por ejemplo, aplicarse como parte de un sistema de control más grande que también puede aportar al motor en cuestión otras propiedades completamente distintas.
Antecedentes de la invención
Durante los últimos años, ha sido posible hacer que los motores de combustión interna evolucionen hacia una economía de funcionamiento mejorada y un impacto ambiental reducido mediante la introducción de sistemas de control digitales para la optimización en diferentes situaciones de funcionamiento. Este es el caso de, por ejemplo, la inyección de combustible, el encendido, la compresión variable y las válvulas controlables.
Durante el suministro de potencia a los vehículos, se da el problema de que, a pesar de dichas mejoras durante los últimos años, las diversas situaciones de funcionamiento provocan una reducción en la eficiencia media de los motores y un aumento en el impacto ambiental. También existe otro problema, ya que las situaciones de funcionamiento variables también producen una composición variable de diferentes sustancias venenosas y contaminantes de los gases de escape, dificultando por ello el filtrado de los gases de escape.
Un ejemplo de motor para vehículos que respeta al medio ambiente lo constituye el motor híbrido que funciona principalmente a un número constante de revoluciones por minuto que está adaptado a un generador predeterminado. Este motor funciona de forma óptima cuando realiza la función que se le exige con la mayor eficiencia posible. Como la carga es constante, también se puede ajustar la combustión para, en combinación con diferentes técnicas, producir la mínima cantidad posible de sustancias contaminantes y venenosas en los gases de escape, tales como, por ejemplo, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos, y, en ciertos casos, partículas de hollín.
Si los motores de combustión interna pudieran satisfacer una necesidad variable de par, que se produce en diferentes situaciones de funcionamiento, con la mayor eficiencia posible, desde la necesidad más baja a la necesidad más alta, se podrían obtener importantes ventajas relativas a la economía de funcionamiento y al medio ambiente. Tal motor contaría con las ventajas del motor híbrido en las diferentes situaciones de funcionamiento que puedan producirse en un vehículo. El motor de pistón libre, basado en la idea de realizar carreras de trabajo óptimas cuando se necesitan y sólo entonces, sería una solución al problema mencionado anteriormente. Sin embargo, el motor de pistón libre en el que el momento del pistón se controla por medio de mecanismos hidráulicos o neumáticos, no se generalizado debido a que no se ha desarrollado una solución lo suficientemente buena para controlar el pistón durante la carrera de compresión con la posterior combustión. El aumento de presión con una fuerte aceleración al final de la carrera de compresión, y un aumento explosivo de presión añadido durante la combustión, ocasionan problemas con el control del movimiento del pistón en su punto muerto
superior.
En el documento DE 19951093A, se describe un procedimiento de funcionamiento de un motor de combustión en el que algunos o todos los cilindros se accionan en un modo de dos tiempos durante un cierto número de veces y después se cambian a un modo de cuatro tiempos, por ejemplo, dependiendo de parámetros de funcionamiento como la carga. El cambio entre el modo de dos y cuatro tiempos se realiza cambiando la sincronización de la válvula de un mecanismo de accionamiento de válvula de control libre, realizándose dicho cambio de forma cíclica o estocástica. El cambio a un modo de dos tiempos de uno de los cilindros o más es una manera de aumentar el par entregado por el motor, por ejemplo durante la aceleración de un vehículo impulsado por medio del motor.
En el documento US-A-5377631, se describe un procedimiento de funcionamiento de un motor de combustión mediante el cual se cambia de un ciclo de funcionamiento de cuatro tiempos a un funcionamiento en un modo de salto de ciclo para uno o más de una pluralidad de cilindros del motor tras darse ciertas condiciones de funcionamiento. Un cilindro que funcione en el modo de salto de ciclo se saltará uno o más ciclos, es decir, realizará carreras en vacío, entre sus carreras de trabajo eficaz. Mediante el uso del modo de salto de ciclo, el motor con ciclo de cuatro tiempos puede proporcionar un par reducido sin necesidad de estrangulamiento, es decir, cada cilindro activado trabaja a la plena carga indicada durante cada ciclo de encendido, y en el cilindro desactivado no se introduce ni combustible ni aire debido a que las válvulas de ese cilindro se mantienen cerradas durante el funcionamiento en modo de salto de ciclo. Para llevar este procedimiento a la práctica, se sugiere el uso de válvulas controlables de accionamiento
hidráulico.
La presente invención lleva a la práctica, hasta un alto grado, las ventajas del motor de pistón libre, y resuelve los problemas mencionados anteriormente.
Objeto de la invención
El objeto de la presente invención consiste en presentar un nuevo procedimiento de control relativo a la modulación del par en motores de combustión interna con transmisión de potencia mecánica y con válvulas controlables, con el fin de resolver dichos problemas y proporcionar dichas ventajas.
Resumen de la invención
El objeto de la presente invención se logra por medio de un procedimiento de control con las características de la reivindicación de patente 1. En la presente descripción y en las reivindicaciones de patente dependientes se describen otras características.
La expresión "transmisión de potencia mecánica" hace referencia a que la energía en una masa de gas que se expande tras la combustión se transmite al cigüeñal o cualquier otro árbol giratorio.
Las "válvulas controlables" hacen referencia a válvulas de la cámara de combustión de un motor, siendo dichas válvulas capaces de abrirse o cerrarse basándose en una señal procedente de un sistema de control.
La "carrera de trabajo" hace referencia a una carrera en la que la energía de una masa de gas que se expande tras la combustión se transforma en trabajo mecánico. Las carreras de trabajo pueden ser óptimas o normales, al igual que en los motores actuales.
En la presente descripción, "carrera en vacío" hace referencia a una carrera en la que no se realiza ningún trabajo positivo durante la que normalmente hubiera sido una carrera de trabajo. Esto da lugar a unas mínimas pérdidas por fricción y calor. Durante una carrera en vacío, no se bombea a través del motor ni aire, ni aire con restos de combustible. Una carrera en vacío requiere que al menos las válvulas de entrada sean controlables, a fin de mantenerlas cerradas con el objeto de impedir que se introduzca aire hasta que se abran; no obstante, la invención resulta más ventajosa si las válvulas de salida también son controlables.
La frecuencia de carrera de trabajo puede variar entre un porcentaje de 0 a 100 del número relevante de revoluciones por minuto del motor. Se puede seleccionar una frecuencia determinando que se realice una carrera de trabajo cada n revoluciones, siendo las carreras restantes carreras en vacío, o, por ejemplo, determinando que las carreras de trabajo deben producirse de acuerdo con una serie en la que se introduce una carrera en vacío cada n revoluciones. Durante el funcionamiento del vehículo, es el conductor el que, abriendo gas, indica la necesidad y la demanda de par. La aplicación de gas se registra mediante un sensor que hace que el sistema de control escoja la frecuencia con la que se realizan las carreras de trabajo.
En la presente descripción, la expresión "carrera de trabajo óptima" hace referencia a que el trabajo que se realiza durante la carrera de trabajo, con respecto a las condiciones económicas y ambientales relevantes y a otras condiciones prácticas, es el mayor posible en relación con la cantidad de combustible que se consume para el trabajo. El mejor funcionamiento posible se logra satisfaciendo la demanda de par en cada momento por medio de una frecuencia de carreras de trabajo óptimas.
En un funcionamiento de un ciclo de cuatro tiempos, la carrera de trabajo óptima da lugar a la posibilidad de cerrar las válvulas de entrada antes de lo común en los motores actuales, y a que las válvulas de salida puedan abrirse más tarde de lo común. Por consiguiente, los ciclos según Miller y Atkinson, respectivamente, acaban presentándose de forma natural. Por medio de experimentos en motores, es posible ensayar los ajustes que deberían tener los parámetros que realizan una aportación y los valores de control en cada número de revoluciones por minuto del motor. Otra posibilidad consiste en que el sistema de control tenga capacidad de adaptabilidad, es decir, de autoaprendizaje.
Una carrera de trabajo óptima durante un funcionamiento de un ciclo de dos tiempos se diferencia de una carrera de trabajo óptima durante un funcionamiento de un ciclo de cuatro tiempos en que se debe aprovechar la presión de cilindro existente cuando se abren las válvulas de salida con el objeto de realizar un intercambio de gases. Cuando se abren rápidamente las válvulas de salida se produce un pulso de gases de escape salientes que crea una subpresión, una presión absoluta inferior a 1 atmósfera, en el cilindro. Las válvulas de salida se cierran, y las válvulas de entrada se abren con una relación temporal con el cierre de las válvulas de salida tal que se puede aprovechar la subpresión de un modo óptimo con el fin de proporcionar la masa de aire correcta antes de la siguiente carrera de compresión y la posterior carrera de trabajo. También se pueden realizar carreras de trabajo óptimas mediante el uso de aberturas de salida que aparecen en relación con el punto muerto inferior del pistón.
Durante el funcionamiento del ciclo de dos tiempos, se puede usar una bomba de barrido con el fin de ejecutar el intercambio de gases en su totalidad, o en parte y, en este caso, en combinación con una subpresión en el cilindro. Sin embargo, el uso de una bomba de barrido da lugar a una eficiencia inferior a la obtenida con la carrera de trabajo óptima mencionada anteriormente.
En ciertas condiciones de funcionamiento, puede ser necesario abandonar el uso de carreras de trabajo óptimas, por ejemplo, cuando se necesita el máximo efecto, o si hay demandas que lo exijan.
Un motor, y su sistema de control, pueden interpretarse para más de una frecuencia de carrera de trabajo óptima a una velocidad predeterminada de rotación del motor, haciendo posible el uso de dos o más tipos de combustible que, debido a sus propiedades, dan lugar a la existencia de una pluralidad de frecuencias de carrera de trabajo óptima. Combustibles como la gasolina y el etanol constituyen un ejemplo de tal combinación. A cada velocidad de rotación hay una carrera de trabajo óptima para la gasolina y otra carrera de trabajo óptima para el etanol.
De acuerdo con la invención, los sistemas para el suministro de aire y combustible están ajustados de tal manera que, en cada carrera de trabajo, a un número predeterminado de revoluciones por minuto del motor, se encenderán las mismas masas de aire y combustible y la misma mezcla de aire y combustible que en las otras carreras de trabajo dentro del número relevante de revoluciones por minuto del motor. Además, cualquier posible EGR (recirculación de gases de escape) es la misma para diferentes carreras de trabajo. Puesto que las condiciones previas para la combustión se repiten y son siempre las mismas, la consecuencia es que cada carrera de trabajo, a una velocidad de rotación predeterminada, desarrollará la misma cantidad de trabajo que las otras, y que la composición de los compuestos químicos de los gases de escape seguirá siendo la misma, mejorando de ese modo las posibilidades para el filtrado de gases de escape.
En motores de combustión interna comunes con ciclo de cuatro tiempos, la combustión durante el trabajo del motor tiene lugar cada segunda revolución, y en los motores con ciclo de dos tiempos, cada revolución. Los sistemas para el intercambio de gases de estos motores resultan inadecuados, ya que la consecuencia de los mismos es que se bombea aire y restos de combustible, por ejemplo hidrocarburos no quemados, a través del motor, lo que requiere un trabajo contrario y resulta perjudicial para el medio ambiente. Para poder usar la invención, con las ventajas que pueden lograrse, debe existir la posibilidad de cerrar las válvulas o aberturas para el intercambio de gases cuando no se realicen una o más carreras de trabajo, sino que, en cambio, se vayan a realizar una o más carreras en vacío, situación que surge a menudo a cargas parciales. Por consiguiente, la invención requiere necesariamente válvulas controlables, al menos válvulas de entrada controlables.
Con válvulas controlables, en las que el tiempo de apertura y cierre de las válvulas se controla mediante un sistema de control digital, con sensores para posiciones del pistón y número de revoluciones por minuto, entre otros parámetros, y con los componentes electrónicos y el software perteneciente a los mismos, el intercambio de gases y carreras de trabajo puede realizarse sólo cuando se necesite. El resto del tiempo, las válvulas, al menos las válvulas de entrada, se mantienen cerradas. Esto quiere decir que, para cada par solicitado, dentro del intervalo de comportamiento del motor a carreras de trabajo óptimas, se puede seleccionar la frecuencia de carreras de trabajo óptimas que satisface la necesidad relevante
de par.
El procedimiento de control implica que un sistema de control digital detecte una cierta necesidad momentánea de par. Si esta necesidad está dentro del intervalo que puede proporcionarse recurriendo a carreras de trabajo óptimas, el sistema de control selecciona una cierta frecuencia, la que se supone que satisface la necesidad en cuestión. A un cierto número de revoluciones por minuto, las carreras de trabajo producen generalmente la misma cantidad de trabajo cada vez que se realizan. Por ello, es la frecuencia de carreras de trabajo la que resulta decisiva para la magnitud del par.
Por medio de válvulas controlables, el suministro de aire y combustible, y la extracción de los gases de escape, intercambio de gases, pueden tener lugar inmediatamente antes y después de las carreras de trabajo. Para poder seleccionar una frecuencia que provoque la ejecución una carrera de trabajo en cada revolución, también tiene que producirse un intercambio de gases en cada revolución, al igual que en un motor con ciclo de dos tiempos. El intercambio de gases también puede producirse como en los motores actuales con ciclo de cuatro tiempos, es decir, se introduce una carrera de succión, con el resultado de que sólo se puede realizar una carrera de trabajo a cada segunda revolución. Por consiguiente, la invención implica que se pueda satisfacer una necesidad de un cierto par a través de una selección de una frecuencia de ciclos de dos tiempos o ciclos de cuatro tiempos o una frecuencia en la que uno o más ciclos de dos tiempos se mezclan con uno o más ciclos de cuatro tiempos. La invención implica que se puedan seleccionar diferentes frecuencias de carreras de trabajo para diferentes cilindros del motor. Si las válvulas de entrada, pero no las válvulas de salida, son controlables, sólo es posible realizar ciclos de cuatro tiempos.
El sistema de control se proporciona para, en respuesta a una solicitud de par relativa a un aumento o un descenso del par, procedente de un conductor, por ejemplo a través del pedal acelerador de un modo convencional o de cualquier otro modo, controlar la relación entre el número de carreras de trabajo con respecto al número de carreras en vacío del motor basándose en el par solicitado. El control no se realiza haciendo que los cilindros individuales del motor abandonen su función, sino mediante una variación de la relación entre el número de carreras de trabajo y el número de carreras en vacío para cada cilindro, y teniendo relaciones diferentes para cilindros diferentes. El sistema de control prevé esto mediante la abertura y cierre de válvulas de entrada y válvulas de salida a la cámara de combustión de los respectivos cilindros, o mediante la apertura y cierre de al menos las válvulas de entrada, si las válvulas de salida no fueran controlables. La apertura y cierre de al menos las válvulas de entrada, y en los casos relevantes, también las válvulas de salida, se realiza, de este modo, basándose en el par solicitado por el conductor. La activación se produce por medio de señales de control procedentes de una unidad de control del sistema de control. Al menos las válvulas de entrada, pero en los casos relevantes también las válvulas de salida, son, por ejemplo, válvulas activadas neumáticamente, hidráulicamente, electromagnéticamente o de cualquier otro modo. Las "válvulas controlables" hacen referencia a válvulas activadas de tal modo. Si las válvulas de salida no son controlables, las carreras de trabajo siempre formarán parte de ciclos de cuatro tiempos. No obstante, si tanto las válvulas de entrada como las de salida son válvulas controlables, el sistema de control puede disponerse para que, en unas condiciones dadas, cambie entre ciclos de cuatro tiempos y ciclos de dos tiempos para los cilindros del motor. Por ejemplo, un cilindro puede funcionar con un ciclo de dos tiempos y otro con un ciclo de cuatro tiempos. Se obtiene un par máximo si cada cilindro funciona con un ciclo de dos tiempos a cada revolución, es decir, cuando no hay carreras en vacío. En teoría, los ciclos de dos tiempos son los más económicos, y si ése también fuera el caso en la realidad, la carrera de succión del ciclo de cuatro tiempos sólo es necesaria al arrancar. El sistema de control puede estar dispuesto con el fin de calcular si el más económico es el ciclo de dos tiempos o el ciclo de cuatro tiempos, y bajo qué condiciones, y tras esto seleccionar el que se va a realizar con una cierta frecuencia. Por consiguiente, el procedimiento de control incluye el control de los ciclos de funcionamiento del motor para que sean de dos tiempos o, si hay más de un cilindro, y/o cuatro tiempos basándose en estas condiciones dadas. Un sistema de control comprende una unidad de control que incluye un programa informático adaptado para este fin y proporcionado en un soporte de datos. La unidad de control está conectada operativamente a un circuito para la activación neumática, hidráulica, electromagnética o de otro tipo, de al menos las válvulas de entrada, pero en ciertos casos también las válvulas de salida. La unidad de control puede estar, por ejemplo, dispuesta para controlar válvulas magnéticas mediante señales eléctricas, estando dichas válvulas magnéticas dispuestas en los circuitos para la activación de las válvulas de entrada del motor o las válvulas de entrada y de salida del motor. La unidad de control está conectada operativamente con los elementos de solicitud de par, por ejemplo un pedal acelerador a través del cual un conductor da una orden relativa al aumento o disminución del par del motor. El sistema de control para un par modulado por la frecuencia puede constituir un subsistema, por ejemplo un modo económico, en un sistema de control más grande que también puede aportar propiedades completamente diferentes al motor en cuestión.
Hay grandes ventajas de los motores de encendido por chispa por las que la aplicación de gas se regula actualmente por medio de un regulador de mariposa. Mediante la regulación por medio del regulador de mariposa, la relación de compresión no resulta óptima más que con una elevada aplicación de gas. Una regulación por medio de válvulas de entrada controlables también producirá pérdidas por estrangulamiento, pero serán considerablemente menores que mediante la regulación por regulador de mariposa. La aplicación de la presente invención dará lugar a la ausencia de pérdidas por estrangulamiento causadas por un regulador de mariposa, y a que las pérdidas por estrangulamiento se minimicen con el uso de válvulas de entrada controlables. Los motores Diesel no poseen ninguna regulación de estrangulamiento, y, por tanto, las ventajas de la invención son menores en este caso, pero se sabe que la utilización del combustible puede mejorarse mediante un cierre anticipado de las válvulas de entrada. La formación de contenidos relativamente altos de óxido de nitrógeno y hollín es un problema muy conocido en el funcionamiento de los motores Diesel. La presente invención también ofrece la posibilidad de variar el par para motores Diesel, especialmente con funcionamiento en vacío y bajas cargas, mediante la repetición de un ajuste de funcionamiento que da lugar a una alta eficiencia mientras, al mismo tiempo, se minimiza la generación de hollín y óxidos de nitrógeno, lo que supone una ventaja importante. Las ventajas de la invención en relación con el funcionamiento de motores Diesel se hacen más evidentes si el turbo agregado está provisto de una geometría variable, denominada VGT. El encendido por compresión de combustión homogénea denominado HCCI, es un ciclo de combustión con una alta eficiencia y otras ventajas ambientales, pero con una baja densidad efectiva. El problema del HCCI surge cuando se debe satisfacer una demanda variable de par. Aún no se ha sugerido ningún procedimiento de control en el que se puedan mantener dichas ventajas tras variar la carga. Sin embargo, la invención implica un procedimiento de control para variar la carga y mantener las ventajas del HCCI. No obstante, las ventajas de la invención serán mayores si el motor HCCI está provisto de recirculación de gases de escape, denominada EGR, que permite una densidad efectiva aumentada considerablemente. Por consiguiente, la presente invención posee un gran valor para el ciclo de combustión del HCCI.
Cuando la invención se aplica a un vehículo con una línea de accionamiento tradicional, puede experimentarse cierta irregularidad en el movimiento de avance del vehículo a baja velocidad. Para evitar esto, el sistema de control puede, por ejemplo, estar dispuesto de tal forma que, cuando la velocidad o el número de revoluciones por minuto descienden por debajo de un cierto valor, controla el motor para que cambie de carreras de trabajo óptimas a carreras de trabajo semióptimas con el fin de aumentar o mantener la frecuencia de carreras de trabajo. Sin embargo, esto no supone problema alguno cuando la caja de cambios o la transmisión se encuentran en posición de marcha en vacío. Un sistema con una línea de accionamiento hidráulico también daría lugar a la ausencia de dicho problema. En tal línea de accionamiento, un motor con la invención aplicada en el mismo puede bombear aceite hidráulico a un almacenamiento de energía, por lo que no importa un funcionamiento irregular a velocidades de rotación. El vehículo se acciona bajo una extracción regular del almacenamiento de energía.
Cuanto más baja es la extracción de carga, mayor es el ahorro de combustible, y se logran otras ventajas ambientales con un par modulado por frecuencia. Un motor y su sistema de control pueden diseñarse con el fin de cubrir todo el abanico de funcionamiento del motor con diferentes frecuencias de carreras de trabajo óptimas y semióptimas como único procedimiento de control. Esto aportaría al motor una muy buena economía de motor dentro de todo su abanico de funcionamiento.
Sin alejarnos del alcance de la invención, sólo se puede suministrar aire, o combustible y aire y que quede contenido en el cilindro, durante una o más revoluciones con el fin de, por ejemplo, mejorar la mezcla y/o carburación del combustible. La invención no se deja atrás por la selección de carreras de trabajo que no sean óptimas o por la selección de una frecuencia que no sea la mejor.
Breve descripción de los dibujos
la fig. 1 es una imagen esquemática y ejemplar que muestra un cilindro con un pistón 1. El pistón se mueve durante una carrera de succión en un ciclo de cuatro tiempos, y junto con el combustible fluye aire a través de la válvula de entrada abierta 2. La válvula de entrada 2 y la válvula de salida cerrada 3 están constituidas por válvulas controlables. Se usa un circuito 4 para la activación de las válvulas. Una unidad de control 5 está conectada operativamente al circuito 4 para el control de la señal del circuito y las válvulas conectadas con el circuito. Un elemento 6, por ejemplo un pedal acelerador, está conectado operativamente con la unidad de control 5 para pedir el par. Un sensor 7, en un recipiente graduado que está montado en el eje del motor 8 y conectado operativamente con la unidad de control 5, ofrece información repetidamente a la unidad de control acerca del número de revoluciones por minuto y la posición del pistón en el cilindro 1. La unidad de control 5 decide cuando se abrirán o cerrarán las válvulas controlables, y, por tanto, la frecuencia.

Claims (6)

1. Un procedimiento de control para modular el par en un motor de combustión interna con transmisión de potencia mecánica y con válvulas controlables, de activación neumática, hidráulica o electromagnética, que se abren y cierran basándose en señales procedentes de un sistema de control, procedimiento mediante el cual se proporciona el par requerido en una situación de funcionamiento en un cierto momento, mediante una selección de la frecuencia con la que se realizan las carreras de trabajo controlando el número de carreras de trabajo con respecto al número de carreras en vacío, las carreras de trabajo forman parte de ciclos de dos tiempos o ciclos de cuatro tiempos, y en el que uno o más ciclos de dos tiempos se alternan con uno o más ciclos de cuatro tiempos, caracterizado porque los ciclos de cuatro tiempos siguen el ciclo de Miller.
2. Un procedimiento de control según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor comprende una pluralidad de cilindros, y porque la frecuencia de carreras de trabajo se escoge de tal forma que sea diferente para diferentes cilindros.
3. Un procedimiento de control según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en cada carrera de trabajo, a una cierta velocidad de rotación del motor, se encienden generalmente las mismas masas de aire y combustible, y generalmente la misma mezcla de aire y combustible que en las otras carreras de trabajo.
4. Un procedimiento de control según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la composición de los diferentes compuestos químicos de los gases de escape sigue siendo generalmente la misma.
5. Un procedimiento de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, caracterizado porque la frecuencia de carreras de trabajo a una velocidad de rotación del motor dada, resulta decisiva para el par.
6. Un procedimiento de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende el uso de un programa informático que, por medio de una señal de control, basándose en un par solicitado por un conductor, escoge la frecuencia de carreras de trabajo.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60333730D1 (de) * 2003-05-22 2010-09-23 Ford Global Tech Llc Verfahren zum Regeln einer Mehrtaktbrennkraftmaschine
US20050284441A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Zhengbai Liu Strategy for fueling a diesel engine by selective use of fueling maps to provide HCCI, HCCI+CD, and CD combustion modes
GB2418228B (en) * 2004-09-21 2006-11-22 Lotus Car A multiple combustion chamber internal combustion engine with a combustion chamber deactivation system
JP4616229B2 (ja) * 2006-09-29 2011-01-19 本田技研工業株式会社 多気筒内燃機関
DE102008000693B4 (de) * 2008-03-14 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuerung zur Ermittlung von Stellgrenzen für die Bestimmung eines hypothetischen Istmoments
US8122857B2 (en) * 2009-05-04 2012-02-28 Robert Bosch Gmbh Control architecture and optimal strategy for switching between 2-stroke and 4-stroke modes of HCCI operation
FR2989479B1 (fr) 2012-04-13 2014-03-28 Renault Sa Systeme et procede de commande d'une machine electrique equipant un vehicule electrique
ITBO20130665A1 (it) * 2013-11-29 2015-05-30 Ferrari Spa Metodo per la disattivazione ciclica dei cilindri di un motore a combustione interna durante l'utilizzo a carico parzializzato
GB2530085A (en) * 2014-09-12 2016-03-16 Michael Willoughby Essex Coney An internal combustion engine with a novel 4-stroke cycle and optional compressed air energy storage

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57129228A (en) 1981-02-04 1982-08-11 Nippon Soken Inc Power control device in internal combustion engine
DE3129078A1 (de) * 1981-07-23 1983-02-03 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur aussetzregelung einer periodisch arbeitenden brennkraftmaschine
JPS58200048A (ja) 1982-05-18 1983-11-21 Fuji Heavy Ind Ltd 燃料供給気筒数制御装置
US5377631A (en) 1993-09-20 1995-01-03 Ford Motor Company Skip-cycle strategies for four cycle engine
JP3261328B2 (ja) * 1997-02-14 2002-02-25 ダイハツ工業株式会社 可変サイクル式内燃機関
DE19951093C2 (de) * 1999-10-23 2002-02-07 Daimler Chrysler Ag Betriebsverfahren für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
JP2001263110A (ja) * 2000-03-23 2001-09-26 Nissan Motor Co Ltd 可変動弁エンジンの制御装置

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