PT2024621E

PT2024621E - Método de controlo de uma taxa de compressão mecânica e do momento de fecho de uma válvula de admissão

Info

Publication number: PT2024621E
Application number: PT07741652T
Authority: PT
Inventors: Daisuke Akihisa; Daisaku Sawada; Eiichi Kamiyama
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2010-03-05
Also published as: AU2007268922A1; EP2024621A1; CA2648461A1; BRPI0711856A2; BRPI0711856B1; US20090276140A1; EP2024621B1; DE602007004602D1; JP2007321589A; KR100993747B1; CN101443539A; KR20080108467A; JP4367439B2; RU2008152099A; ATE456738T1; MY149245A; ES2341187T3; US7802543B2; AU2007268922B2; RU2432480C2

Description

DESCRIÇÃO

"MÉTODO DE CONTROLO DE UMA TAXA DE COMPRESSÃO MECÂNICA E DO MOMENTO DE FECHO DE UMA VÁLVULA DE ADMISSÃO"

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Conhece-se, na técnica, um motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca dotado com um mecanismo de taxa de compressão variável apto a alterar uma taxa de compressão mecânica e um mecanismo de comando de válvulas variável apto a controlar um momento de fecho de uma válvula de admissão, executando uma acção de sobrealimentação por um sobrealimentador no instante de funcionamento do motor a meia carga e funcionamento do motor a carga elevada e aumentando a taxa de compressão mecânica e atrasando o momento de fecho da válvula de admissão quando a carga de motor diminui no instante de funcionamento do motor a carga média e elevada no estado que mantém constante a taxa de compressão propriamente dita (por exemplo, ver a Publicação de Patente Japonesa (A) N° 2004-218522) .

No entanto, num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, o estado do combustível gasoso na câmara de 1 combustão, no fim do curso de compressão, imediatamente antes da combustão, por exemplo, a pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso, tem um efeito considerável sobre a combustão. Isto é, de um modo geral, quanto maior a pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão, mais fácil é a combustão, mas quanto maior a pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso, mais detonação acaba por ocorrer. Por conseguinte, a pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso é, de um modo preferido, mantida num valor optimizado, isto é, o valor mais elevado possível no intervalo no qual não ocorra detonação.

Por outro lado, se a taxa de compressão útil for mantida constante, como no motor de combustão interna conhecido acima na gama onde a detonação não ocorra.

Por outro lado, se a taxa de compressão útil for mantida constante como no motor de combustão interna conhecido acima, o combustível gasoso aspirado introduzido na câmara de combustão é sempre comprimido por uma relação constante. No entanto, neste caso, a pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso no final do curso de compressão altera-se em função da pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso no instante em que se iniciou a compressão, isto é, a pressão ou temperatura do combustível gasoso aspirado introduzido na câmara de combustão. Se a pressão ou temperatura do combustível gasoso aspirado introduzido na câmara de combustão aumentar, a pressão na câmara de combustão ou temperatura no fim do curso de compressão também aumenta. Por conseguinte, há o problema de, embora mantendo constante a taxa de compressão útil, como no motor de combustão interna conhecido 2 acima, não se conseguir manter o valor optimizado da pressão na câmara de combustão ou temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

Um objectivo da presente invenção é proporcionar um método de controlo de uma taxa de compressão mecânica e um instante de arranque de uma acção de compressão propriamente dita para manter o estado do combustível gasoso na câmara de combustão, no fim do curso de compressão, no estado optimizado, obtendo, desse modo, uma boa combustão sem ocorrência de detonação.

De acordo com a presente invenção, proporciona-se um método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula de admissão por um mecanismo de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho de uma válvula de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara de combustão, caracterizado por a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a pressão na câmara de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante sob substancialmente o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor.

Além disso, de acordo com a presente invenção, proporciona-se um método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula de admissão por um 3 mecanismo de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho de uma válvula de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara de combustão, caracterizado por a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a temperatura do combustível gasoso na câmara de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante sob substancialmente o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor.

Além disso, de acordo com a presente invenção, proporciona-se um método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula de admissão por um mecanismo de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho da válvula de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara de combustão, caracterizado por os valores visados da pressão na câmara de combustão e da temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão serem armazenados antecipadamente e a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a pressão na câmara de combustão e a temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão se transformem nos valores visados armazenados.

Além disso, de acordo com a presente invenção, proporciona-se um método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula de admissão por um mecanismo de comando de válvulas variável num motor de combustão 4 interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho da válvula de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara de combustão, caracterizado por a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a densidade do combustível gasoso na câmara de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante sob substancialmente o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIG. 1 é uma visão de conjunto de um motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca. A FIG. 2 é uma vista em perspectiva de um mecanismo de taxa de compressão variável desmontado. A FIG. 3 é uma vista lateral em corte do motor de combustão interna ilustrado. A FIG. 4 é uma vista de um mecanismo de comando de válvulas variável. A FIG. 5 é uma vista que mostra os níveis de elevação da válvula de admissão e válvula de escape. A FIG. 6 é uma vista para explicar a taxa de compressão de um motor, taxa de compressão útil e taxa de expansão. A FIG. 7 é uma vista que mostra a relação entre o rendimento térmico teórico e a taxa de expansão. 5 A FIG. 8 é uma vista para explicar um ciclo convencional e um ciclo de taxa de expansão sobrelevada. A FIG. 9 é uma vista que mostra a alteração na taxa de compressão mecânica, etc., de acordo com a carga de motor. A FIG. 10 é uma vista que mostra a pressão visada, etc. A FIG. 11 é um fluxograma para controlo operacional. A FIG. 12 é um fluxograma para controlo operacional. A FIG. 13 é uma vista que mostra uma taxa de compressão mecânica visada. A FIG. 14 é um fluxograma para controlo operacional. A FIG. 15 é uma vista que mostra uma temperatura visada. A FIG. 16 é um fluxograma para controlo operacional. A FIG. 17 é um fluxograma para controlo operacional 1. A FIG. 18 é uma vista que mostra uma taxa de compressão mecânica visada. A FIG. 19 é um fluxograma para controlo operacional. A FIG. 20 é uma vista que mostra um valor visado, etc. A FIG. 21 é um fluxograma para controlo operacional. 6 A FIG. 22 é uma vista que mostra uma densidade visada. A FIG. 23 é um fluxograma para controlo operacional.

MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO A FIG. 1 mostra uma vista lateral em corte de um motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca.

No que se refere à FIG. 1, 1 indica um cárter, 2 um bloco de motor, 3 uma cabeça de motor, 4 um pistão, 5 uma câmara de combustão, 6 uma vela de ignição disposta no centro do topo da câmara 5 de combustão, 7 uma válvula de admissão, 8 uma abertura de admissão, 9 uma válvula de escape e 10 uma abertura de escape. A abertura 8 de admissão está ligada através de um tubo 11 de derivação de admissão a uma câmara 12 de equilíbrio, enquanto cada tubo 13 de admissão está dotado com um injector 13 de combustível para injectar combustível na direcção de uma correspondente abertura 8 de admissão. Deve salientar-se que cada injector 13 de combustível pode ser disposto em cada câmara 5 de combustão em vez de estar acoplado a cada tubo 11 de derivação de admissão. A câmara 12 de equilíbrio está ligada, por meio de uma conduta 14 de admissão, a uma saída do compressor 15a do turbocompressor 15 de escape, enquanto uma entrada do compressor 15a é ligada, através de um detector 16 de quantidade de ar de admissão utilizando, por exemplo, um fio quente, a um filtro 17 de ar. A conduta 14 de admissão está dotada, no seu interior, com uma válvula 19 de borboleta accionada por um actuador 19. 7

Por outro lado, a abertura 10 de escape está ligada, através do colector 20 de escape, à entrada da turbina 15b de escape do turbocompressor 15 de escape, enquanto uma saida da turbina 15b de escape está ligada, através de um tubo 21 de escape, a, por exemplo, um conversor 22 catalítico que aloja um catalisador de três vias. O tubo 21 de admissão tem um sensor 21a de relação ar-combustível disposto no mesmo.

Por outro lado, na forma de realização mostrada na fig. 1, a parte de ligação do cárter 1 e do bloco 2 de motor está dotada com um mecanismo A de taxa de compressão variável apto a alterar as posições relativas do cárter 1 e bloco 2 de motor na direcção axial dos cilindros de modo a alterar o volume da câmara 5 de combustão quando o pistão 4 está posicionado no ponto morto superior de compressão e está ainda dotada com um mecanismo B de comando de válvulas variável apto a controlar o momento de fecho da válvula 7 de admissão de modo a alterar o instante de arranque da acção de compressão propriamente dita. A unidade 30 de controlo electrónico é compreendida por um computador digital dotado com componentes ligados entre si através de um barramento 31 bidireccional, tal como uma ROM (memória só de leitura) 32, RAM (memória de acesso aleatório) 33, CPU (microprocessador) 34, porta 35 de entrada e porta 36 de saída. O sinal de saída do detector 16 de quantidade de ar de admissão e o sinal de saída do sensor 21a de relação ar-combustível são introduzidos através de correspondentes conversores 37 ad na porta 35 de entrada. Por cima do topo da câmara 5 de combustão existe um sensor 23 de pressão para detectar a pressão na câmara 5 de combustão e um sensor 24 de temperatura para detectar a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão. Os sinais de saída do sensor 23 de pressão e sensor 24 de temperatura são introduzidos através de correspondentes conversores 37 AD na porta 35 de entrada. Além disso, a câmara 12 de equilíbrio, isto é, a passagem de admissão a jusante da válvula 19 de borboleta, está dotada com um sensor 25 de pressão para detectar a pressão na passagem de admissão e um sensor 26 de temperatura para detectar a temperatura do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara 5 de combustão. Os sinais de saída do sensor 25 de pressão e sensor 26 de temperatura são introduzidos através de correspondentes conversores 37 AD na porta 35 de entrada.

Além disso, o pedal 40 de acelerador está ligado a um sensor 41 de carga que gera uma tensão de saída proporcional ao nível de depressão L do pedal 40 de acelerador. A tensão de saída do sensor 41 de carga é introduzida através de um correspondente conversor 37 AD na porta 35 de entrada. Além disso, a porta 35 de entrada está ligada a um sensor 42 de ângulo de cambota que gera um impulso de saída sempre que a cambota roda, por exemplo, 30°. Por outro lado, a porta 36 de saída está ligada através do circuito 38 de accionamento a uma vela 6 de ignição, injector 13 de combustível, actuador 18 de accionamento de válvula de borboleta, mecanismo A de taxa de compressão variável e mecanismo B de comando de válvulas variável. A FIG. 2 é uma vista em perspectiva do mecanismo A de taxa de compressão variável desmontado mostrado na FIG. 1, enquanto a FIG. 3 é uma vista lateral em corte do motor de combustão interna ilustrado. No que se refere à FIG. 2, no fundo das duas paredes laterais do bloco 2 de motor, está formada uma pluralidade de partes 50 salientes separadas entre si por uma 9 determinada distância. Cada parte 50 saliente é formada por um orifício 51 de inserção de excêntricos de secção circular. Por outro lado, a superfície de topo do cárter 1 é formada por uma pluralidade de partes 52 salientes separadas entre si por uma determinada distância que se encaixam entre as correspondentes partes 50 salientes. Estas partes 52 salientes também são formadas por orifícios 53 de inserção de excêntricos de secção circular.

Como mostrado na FIG. 2, proporciona-se um par de veios 54, 55 de excêntricos. Cada um dos veios 54, 55 de excêntricos tem excêntricos 56 circulares fixos no mesmo, aptos a serem inseridos, de modo a poderem rodar alternadamente, nos orifícios 51 de inserção de excêntricos. Estes excêntricos 56 circulares são coaxiais com os eixos de rotação dos veios 54, 55 de excêntricos. Por outro lado, entre os excêntricos 56 circulares, como mostrado a tracejado na FIG. 3, estendem-se veios 57 excêntricos dispostos de modo excêntrico relativamente aos eixos de rotação dos veios 54, 55 de excêntricos. Cada veio 57 excêntrico tem outros excêntricos 58 circulares fixos, de modo a poderem rodar de modo excêntrico, ao mesmo. Como mostrado na FIG. 2, estes excêntricos 58 circulares estão dispostos entre os excêntricos 56 circulares. Estes excêntricos 58 circulares são inseridos, de modo a poderem rodar, em correspondentes orifícios 53 de inserção de excêntricos.

Quando os excêntricos 56 circulares acoplados aos veios 54, 55 de excêntricos são rodados em direcções opostas, como mostrado pelas setas a cheio na FIG. 3(A), desde o estado mostrado na FIG. 3(A), os veios 57 excêntricos deslocam-se na direcção do centro do fundo e, desse modo, os excêntricos 58 circulares rodam nas direcções opostas às dos excêntricos 56 10 circulares nos orifícios 53 de inserção de excêntricos, como mostrado pelas setas a tracejado na FIG. 3(A). Como mostrado na FIG. 3(B), quando os veios 57 excêntricos se deslocam na direcção do centro do fundo, os centros dos excêntricos 58 circulares ficam por baixo dos veios 57 excêntricos.

Como se irá compreender a partir de uma comparação entre a FIG. 3(A) e a FIG. 3 (B), as posições relativas do cárter 1 e bloco 2 de motor são determinadas pela distância entre os centros dos excêntricos 56 circulares e os centros dos excêntricos 58 circulares. Quanto maior a distância entre os centros dos excêntricos 56 circulares e os centros dos excêntricos 58 circulares, mais afastado fica o bloco 2 de motor do cárter 1. Se o bloco 2 de motor se afastar do cárter 1, o volume da câmara 5 de combustão, quando o pistão 4 está posicionado no ponto morto superior de compressão, aumenta, por conseguinte, ao rodar os veios 54, 55 de excêntricos, o volume da câmara 5 de combustão, quando o pistão 4 está posicionado no ponto morto superior, pode ser alterado.

Como mostrado na FIG. 2, para rodar os veios 54, 55 de excêntricos em direcções opostas, o veio de um motor 59 propulsor está dotado com um par de engrenagens 61, 62 sem-fim com direcções de rosca opostas. As engrenagens 63, 64 engatadas nestas engrenagens 61, 62 sem-fim são acopladas a extremidades dos veios 54, 55 de excêntricos. Nesta forma de realização, o motor 59 propulsor pode ser accionado para alterar, num intervalo de valores alargado, o volume da câmara 5 de combustão, quando o pistão 4 está posicionado no ponto morto superior de compressão. Deve salientar-se que o mecanismo A de taxa de compressão variável da FIG. 1 à FIG. 3 mostra um 11 exemplo. Pode utilizar-se um qualquer tipo de mecanismo de taxa de compressão variável.

Por outro lado, a FIG. 4 mostra um mecanismo B de comando de válvulas variável acoplado à extremidade do veio 70 de excêntricos para accionar a válvula 7 de admissão na FIG. 1. No que se refere à FIG. 4, este mecanismo B de comando de válvulas variável está dotado com uma roldana 71 dentada rodada por uma cambota de motor através de uma correia de distribuição na direcção da seta, um invólucro 72 cilíndrico que roda em conjunto com a roldana 71 dentada, um veio 73 apto a rodar em conjunto com um veio 70 de excêntricos de accionamento de válvulas de admissão e a rodar em relação ao invólucro 72 cilíndrico, uma pluralidade de divisórias 74 estendidas desde uma circunferência interior do invólucro 72 cilíndrico até uma circunferência exterior do veio 73 e aletas 75 estendidas entre as divisórias 74, desde a circunferência exterior do veio 73 até à circunferência interior do invólucro 72 cilíndrico, estando os dois lados das aletas 75 formados com câmaras hidráulicas para avançar 76 e utilizando câmaras hidráulicas para atrasar 77. A alimentação de óleo funcional às câmaras 76, 77 hidráulicas é controlada por uma válvula 85 de controlo de alimentação de óleo funcional. Esta válvula 85 de controlo de alimentação de óleo funcional está dotada com portas 78, 79 hidráulicas ligadas às câmaras 76, 77 hidráulicas, uma porta 81 de alimentação para óleo funcional descarregado de uma bomba 80 hidráulica, um par de portas 82, 83 de drenagem e uma válvula 84 de gaveta cilíndrica para controlar a activação e desactivação das portas 78, 79, 81, 82, 83. 12

Para avançar a fase dos excêntricos do veio 70 de excêntricos de accionamento de válvulas de admissão, na FIG. 4, faz-se deslocar a válvula 84 de gaveta cilíndrica para a direita e o óleo funcional oriundo da porta 81 de alimentação é introduzido, através da porta 78 hidráulica, nas câmaras 76 hidráulicas para avanço 76 e o óleo funcional nas câmaras hidráulicas para atraso 77 é drenado através da porta 83 de drenagem. Nesta altura, o veio 73 é levado a rodar relativamente ao invólucro 72 cilíndrico na direcção da seta.

Ao contrário disto, para atrasar a fase dos excêntricos do veio 70 de excêntricos de accionamento de válvulas de admissão, na FIG. 4, faz-se deslocar a válvula 84 de gaveta cilíndrica para a esquerda e o óleo funcional oriundo da porta 81 de alimentação é introduzido, através da porta 79 hidráulica, nas câmaras 76 hidráulicas para atraso 77 e o óleo funcional nas câmaras hidráulicas para avanço 76 é drenado através da porta 82 de drenagem. Nesta altura, o veio 73 é levado a rodar relativamente ao invólucro 72 cilíndrico na direcção oposta à da seta.

Quando se faz rodar o veio 73 em relação ao invólucro 72 cilíndrico, se a válvula 84 de gaveta cilíndrica regressar à posição neutra, mostrada na FIG. 4, a operação de rotação relativamente ao veio 73 é terminada e o veio 73 é mantido na posição de rotação relativa desse instante. Por conseguinte, é possível utilizar o mecanismo B de comando de válvulas variável de modo a avançar ou atrasar a fase dos excêntricos do veio 70 de excêntricos de accionamento de válvulas de admissão exactamente com a quantidade desejada. 13

Na FIG. 5, a linha a cheio mostra quando é que o mecanismo B de comando de válvulas variável é utilizado para avançar ao máximo a fase dos excêntricos do veio 70 de excêntricos de accionamento de válvulas de admissão, enquanto a linha tracejada mostra quando é que este é utilizado para atrasar ao máximo a fase dos excêntricos do veio 70 de excêntricos de accionamento de válvulas de admissão. Por conseguinte, o tempo de abertura da válvula 7 de admissão pode ser definido livremente entre o intervalo mostrado pela linha a cheio na FIG. 5 e o intervalo mostrado pela linha a tracejado, por conseguinte, o momento de fecho da válvula 7 de admissão pode ser definido para qualquer ângulo de cambota no intervalo mostrado pela seta C na FIG. 5. O mecanismo B de comando de válvulas variável mostrado na FIG. 1 e FIG. 4 é um exemplo. Por exemplo, pode utilizar-se um mecanismo de comando de válvulas variável ou outros tipos diversos de mecanismos de comando de válvulas variável aptos a alterar apenas o momento de fecho da válvula de admissão, ao mesmo tempo que mantêm constante o momento de abertura da válvula de admissão.

Em seguida, o significado dos termos utilizados no presente pedido irá ser explicado com referência à FIG. 6. Deve salientar-se que a FIG. 6 (A), (B) e (C) mostram, com fins explicativos, um motor com um volume das câmaras de combustão de 50 mL e um volume de curso do pistão de 500 mL. Nestas FIG. 6 (A), (B) e (C), o volume da câmara de combustão mostra o volume da câmara de combustão quando o pistão está no ponto morto superior de compressão. A FIG. 6 (A) explica a taxa de compressão mecânica. A taxa de compressão mecânica é um valor determinado mecanicamente a 14 partir do volume de curso do pistão e do volume da câmara de combustão no momento de um curso de compressão. Esta taxa de compressão mecânica é expressa por (volume de câmara de combustão+volume de curso)/volume de câmara de combustão. No exemplo mostrado na FIG. 6 (A), esta taxa de compressão mecânica vale (50 mL+500 mL)/50 mL=ll. A FIG. 6(B) explica a taxa de compressão útil. Esta taxa de compressão útil é um valor determinado a partir do volume de curso útil do pistão desde que se inicia, na realidade, a acção de compressão, até quando o pistão atinge o ponto morto superior e do volume da câmara de combustão. Esta taxa de compressão útil é expressa por (volume de câmara de combustão+volume de curso útil)/volume de câmara de combustão, isto é, como mostrado na FIG. 6(B), mesmo que o pistão inicie a subida no curso de compressão, não se realiza qualquer acção de compressão enquanto a válvula de admissão estiver aberta. A acção de compressão propriamente dita é iniciada depois do fecho da válvula de admissão. Por conseguinte, a taxa de compressão útil é expressa, como se segue, utilizando o volume de curso útil. No exemplo mostrado na FIG. 6 (B), a taxa de compressão útil vale (50 mL+450 mL)/50 mL=10. A FIG. 6(C) explica a taxa de expansão. A taxa de expansão é um valor determinado a partir do volume de curso do pistão no momento de um curso de expansão e do volume da câmara de combustão. Esta taxa de expansão é expressa por (volume de câmara de combustão+volume de curso)/volume de câmara de combustão. No exemplo mostrado na FIG. 6(C), esta taxa de expansão vale (50 mL+500 mL)/50 mL=ll. 15

Em seguida, as características mais básicas da presente invenção irão ser explicadas com referência à FIG. 7 e FIG. 8. Deve salientar-se que a FIG. 7 mostra a relação entre o rendimento térmico teórico e a taxa de expansão, enquanto a FIG. 8 mostra uma comparação entre o ciclo convencional e o ciclo de expansão sobrelevada utilizado selectivamente de acordo com a carga na presente invenção. A FIG. 8 mostra o ciclo convencional quando a válvula de admissão se fecha próximo do ponto morto inferior e a acção de compressão pelo pistão é iniciada desde uma zona substancialmente próxima do ponto morto inferior de compressão. No exemplo também mostrado nesta FIG. 8(A), do mesmo modo que nos exemplos mostrados na FIG. 6 (A), (B) e (C), o volume de câmara de combustão é de 50 mL e o volume de curso do pistão é de 500 mL. Como se irá compreender da FIG. 8 (A), num ciclo convencional, a taxa de compressão mecânica é (50 mL+500 mL)/50 mL=ll, a taxa de compressão útil também é de cerca de 11 e a taxa de expansão também vale (50 mL+500 mL)/50 mL=ll. Isto é, num motor de combustão interna normal, a taxa de compressão mecânica, a taxa de compressão útil e a taxa de expansão são substancialmente iguais. A linha a cheio na FIG. 7 mostra a alteração no rendimento térmico teórico no caso em que a taxa de compressão útil e taxa de expansão são substancialmente iguais, isto é, no ciclo convencional. Neste caso, aprende-se que quanto maior a taxa de expansão, isto é, quanto maior a taxa de compressão útil, maior o rendimento térmico teórico. Por conseguinte, num ciclo convencional, para elevar o rendimento térmico teórico, deve aumentar-se a taxa de compressão útil. No entanto, devido a condicionalismos relacionados com a ocorrência de detonação no 16 momento de funcionamento do motor com carga elevada, a taxa de compressão útil só pode ser elevada até a um máximo de cerca de 12, consequentemente, num ciclo convencional, não se consegue subir, suficientemente, o rendimento térmico teórico.

Por outro lado, nesta situação, A requerente diferenciou, estritamente, a taxa de compressão mecânica e a taxa de compressão útil e estudou o rendimento térmico teórico e descobriu, consequentemente, que no rendimento térmico teórico a taxa de expansão é dominante e que o rendimento térmico teórico não é muito afectado pela taxa de compressão útil. Isto é, se subir a taxa de compressão útil aumenta a força explosiva, mas a compressão necessita de muita energia, então, mesmo subindo a taxa de compressão útil, não se consegue uma grande subida do rendimento térmico teórico.

Pelo contrário, se se aumentar a taxa de expansão, quanto maior for o período durante o qual uma força age sobre o pistão pressionando-o no sentido descendente, no momento do curso de expansão, maior é o tempo que o pistão contribui com uma força rotacional para a cambota. Por conseguinte, quanto maior for a taxa de expansão, maior se torna o rendimento térmico teórico. A linha a tracejado na FIG. 7 mostra o rendimento térmico teórico no caso da fixação da taxa de compressão útil em 10 e subida da taxa de expansão nesse estado. Deste modo, aprende-se que o nível de aumento do rendimento térmico teórico, quando se sobe a taxa de expansão no estado no qual a taxa de compressão útil é mantida com um valor baixo, e o nível de aumento do rendimento térmico teórico, no caso em que a taxa de compressão útil é aumentada em conjunto com a taxa de expansão, como mostrado pela linha a cheio da FIG. 7, não são assim tão diferentes. 17

Se se mantiver a taxa de compressão útil com um valor baixo, não ocorrerá detonação, por conseguinte, se se aumentar a taxa de expansão no estado em que se mantém a taxa de compressão útil com um valor baixo, pode evitar-se a detonação e o rendimento térmico teórico pode ser aumentado em grande medida. A FIG. 8 (B) mostra um exemplo do caso em que se utiliza o mecanismo A de taxa de compressão variável e mecanismo B de comando de válvulas variável para manter a taxa de compressão útil com um baixo valor e subir a taxa de expansão.

No que se refere à FIG. 8(B), neste exemplo, o mecanismo A de taxa de compressão variável é utilizado para diminuir o volume de câmara de combustão de 50 mL para 20 mL. Por outro lado, o mecanismo B de comando de válvulas variável é utilizado para atrasar o momento de fecho da válvula de admissão até que o volume de curso útil do pistão passe de 500 mL para 200 mL.

Consequentemente, neste exemplo, a taxa de compressão útil vale (20 mL+200 mL)/2 0 mL=ll e a taxa de expansão vale (20 mL+500 mL)/20 mL=26. No ciclo convencional mostrado na FIG. 8 (A), como explicado acima, a taxa de compressão útil é de cerca de 11 e a taxa de expansão é 11. Comparado com este caso, no caso mostrado na FIG. 8(B), aprende-se que apenas a taxa de expansão é elevada para 26. Este é o motivo pelo qual é denominado "ciclo de taxa de expansão sobrelevada".

Além disso, de um modo geral, num motor de combustão interna, quanto menor a carga de motor, pior o rendimento térmico, por conseguinte, para melhorar o rendimento térmico durante o funcionamento do veiculo, isto é, para melhorar o consumo de combustível, torna-se necessário melhorar o rendimento térmico durante o funcionamento do motor com carga baixa. Neste caso, como explicado acima, quanto maior a taxa de 18 expansão, melhor é o rendimento térmico. Por outro lado, 0 aumento da taxa de compressão do motor aumenta a taxa de expansão. Por conseguinte, para melhorar o rendimento térmico durante o funcionamento do veiculo, é preferido aumentar a taxa de compressão mecânica, tanto quanto possível, durante o funcionamento do motor com carga baixa para permitir a obtenção de uma taxa de expansão máxima durante o funcionamento do motor com carga baixa. Além disso, no ciclo de taxa de expansão sobrelevada mostrado na FIG 8 (B), faz-se com que o volume de curso útil do pistão durante o curso de compressão seja mais baixo e, desse modo, a quantidade de ar de admissão que pode ser aspirada para o interior da câmara 5 de combustão é menor, por conseguinte, este ciclo de taxa de expansão sobrelevada só pode ser empregue quando a carga de motor é relativamente baixa. Por conseguinte, na presente invenção, durante o funcionamento do motor com carga baixa, estabelece-se o ciclo de taxa de expansão sobrelevada mostrado na FIG. 8(B), enquanto durante o funcionamento do motor com carga elevada se estabelece o ciclo convencional mostrado na FIG. 8(A). Esta é a característica básica da presente invenção.

Em seguida, o controlo operacional, no seu todo, de acordo com a presente invenção irá ser explicado com referência à FIG. 9. A FIG. 9 mostra as alterações na taxa de compressão mecânica, taxa de expansão, momento de fecho da válvula 7 de admissão, pressão na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão, mais precisamente, a pressão na câmara 5 de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes de uma acção de ignição por uma vela 6 de ignição, a quantidade de ar de admissão, grau de abertura da válvula 17 de 19 borboleta e perda de bombeamento em conjunto com a carga de motor. Deve salientar-se que, na forma de realização de acordo com a presente invenção, a relação ar-combustível média na câmara 5 de combustão é, normalmente, controlada por meio de realimentação para a relação ar-combustível estequiométrica com base no sinal de saída do sensor 21a de relação ar-combustível para que o catalisador de três vias no conversor 22 catalítico possa, simultaneamente, reduzir os HC, CO e N0X não queimados nos gases de escape.

Agora, na presente invenção, o momento de fecho da válvula 7 de admissão é controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida na câmara 5 de combustão. A taxa de compressão mecânica é controlada de modo a que o estado do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante independentemente da carga de motor. Deve salientar-se que, no exemplo mostrado na FIG. 9, a taxa de compressão mecânica é controlada de modo a que a pressão na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante independentemente da carga de motor.

Se o momento de fecho da válvula 7 de admissão e a taxa de compressão mecânica forem controlados deste modo, o momento de fecho da válvula 7 de admissão e a taxa de compressão mecânica alteram-se de acordo com a carga de motor, como mostrado, genericamente, pela linha a cheio da FIG. 9. Deve salientar-se que esta FIG. 9 mostra o caso em que a carga de motor se altera enquanto o regime de motor é mantido constante.

Agora, na presente invenção, durante o funcionamento do motor a carga elevada, como explicado acima, é executado o ciclo 20 convencional mostrado na FIG. 8(A). Nesta altura, a quantidade de ar de admissão é grande e, desse modo, como mostrado pela linha a cheio na FIG. 9, o momento de fecho da válvula 7 de admissão é avançado, como mostrado pela linha a cheio na FIG. 5. Além disso, nesta altura, como mostrado na FIG. 9, a taxa de compressão mecânica diminui e, desse modo, a taxa de expansão diminui. Deve salientar-se que, nesta altura, o grau de abertura da válvula 17 de borboleta é mantido totalmente aberto ou, substancialmente, totalmente aberto e, desse modo, a perda de bombeamento é nula.

Por outro lado, como mostrado na FIG. 9, se a carga de motor diminuir, a quantidade de ar de admissão a introduzir no interior da câmara 5 de combustão é reduzida em conjunto com isto e, desse modo, como mostrado pela linha a cheio na FIG. 9, à medida que a carga de motor diminui, o momento de fecho da válvula 7 de admissão é atrasado. Também nesta altura, aprende-se que a válvula 17 de borboleta é mantida totalmente aberta ou num estado aberto de um modo praticamente total, por conseguinte, a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de combustão não é controlada pela válvula 17 de borboleta, mas pela alteração do momento de fecho da válvula 7 de admissão. Por conseguinte, também nesta altura, a perda de bombeamento é nula.

Por outro lado, quando a carga de motor diminui e a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de combustão é, deste modo, reduzida para manter constante a pressão na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão, é necessário diminuir o volume da câmara 5 de combustão no ponto morto superior de compressão, isto é, aumentar a taxa de compressão mecânica. Por conseguinte, como mostrado na FIG. 9, à 21 medida que a carga de motor diminui, a taxa de compressão mecânica é aumentada, por conseguinte, a taxa de expansão também é aumentada.

Se a carga de motor continuar a diminuir, para continuar a reduzir a quantidade de ar de admissão introduzida no interior da câmara 5 de combustão, como mostrado pela linha a cheio na FIG. 9, o momento de fecho da válvula 7 de admissão é atrasado para limitar o momento de fecho, permitindo controlar a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de combustão. Na região de uma carga inferior à carga L2 de motor, quando o momento de fecho da válvula 7 de admissão atinge o momento de fecho limite, o momento de fecho da válvula 7 de admissão é mantido no momento de fecho limite. Se o momento de fecho da válvula 7 de admissão for mantido no momento de fecho limite, a quantidade de ar de admissão deixará de ser controlada pela alteração do momento de fecho da válvula 7 de admissão. Por conseguinte, a quantidade de ar de admissão tem que ser controlada por qualquer outro método.

Na forma de realização mostrada na FIG. 9, nesta altura, isto é, na região de uma carga inferior à carga L2 de motor quando o momento de fecho da válvula 7 de admissão atinge o momento de fecho limite, a válvula 17 de borboleta é utilizada para controlar a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de combustão. No entanto, a utilização da válvula 17 de borboleta para controlar a quantidade de ar de admissão, como mostrado na FIG. 9, aumenta a perda de bombeamento.

Deve salientar-se que, para evitar esta perda de bombeamento, na região de uma carga inferior à carga L2 de motor quando o momento de fecho da válvula 7 de admissão atinge o 22 momento de fecho limite, a válvula 17 de borboleta é mantida totalmente aberta ou aberta de um modo praticamente total. Nesse estado, quanto menor a carga de motor, maior pode ser a relação ar-combustível. Nesta altura, o injector 13 de combustível está, de um modo preferido, disposto na câmara 5 de combustão para realizar uma combustão estratificada.

Por outro lado, se a carga de motor diminuir e a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de combustão for reduzida, a taxa de compressão mecânica continua a ser aumentada para manter constante a pressão na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão. Em seguida, quando a taxa de compressão mecânica atingir a taxa de compressão mecânica limite formando o limite estrutural da câmara 5 de combustão, na região de uma carga inferior à carga Ll de motor quando a taxa de compressão mecânica atingir a taxa de compressão mecânica limite, a taxa de compressão mecânica é mantida na taxa de compressão de motor limite. Por conseguinte, durante o funcionamento do motor com carga baixa, a taxa de compressão mecânica é máxima e a taxa de expansão também é máxima. Por outras palavras, na presente invenção, de modo a obter a taxa de expansão máxima durante o funcionamento do motor com carga baixa, maximiza-se a taxa de compressão mecânica.

Deste modo, de acordo com a presente invenção, independentemente da carga de motor, faz-se com que a pressão na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão seja substancialmente constante. Isto é, independentemente da carga de motor, faz-se com que o estado do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, seja o estado optimizado do combustível gasoso, proporcionando uma combustão boa e estável sem provocar detonação. 23

Consequentemente, é possível obter uma boa combustão estável em todas as regiões de carga durante o funcionamento do motor com carga baixa, quando a taxa de compressão mecânica é máxima.

Como explicado acima, no ciclo de taxa de expansão sobrelevada mostrado na FIG. 8(B), a taxa de expansão vale 26. Quanto maior esta taxa de expansão, melhor, mas se for de 20 ou mais, pode obter-se um rendimento térmico teórico consideravelmente elevado. Por conseguinte, na presente invenção, durante o funcionamento do motor com carga baixa, o mecanismo A de taxa de compressão variável é formado de modo a que a taxa de expansão seja de 20 ou mais.

Além disso, no exemplo mostrado na FIG. 9, a taxa de compressão mecânica é continuamente alterada de acordo com a carga de motor. No entanto, a taxa de compressão mecânica também pode ser alterada por fases de acordo com a carga de motor.

Além disso, como mostrado pela linha a tracejado na FIG. 9, quando a carga de motor diminui fazendo também avançar o momento de fecho da válvula 7 de admissão, é possível controlar a quantidade de ar de admissão sem depender da válvula 17 de borboleta. Por conseguinte, na FIG . 9, se se abranger o caso mostrado pela linha a cheio e o caso mostrado pela linha a tracejado, na forma de realização de acordo com a presente invenção, 0 momento de fecho da válvula 7 de admissão é deslocado, quando a carga de motor diminui, afastando-se do ponto morto inferior de admissão BDC até ao momento de fecho L2 limite permitindo controlar a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara de combustão. 24

Em seguida, uma forma de realização para controlar a taxa de compressão mecânica de modo a que a pressão na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante independentemente da carga de motor, irá ser explicada fazendo referência à FIG. 10 até à FIG. 14. A FIG. 10 (A) mostra um mapa do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão necessário para introduzir uma quantidade de ar de admissão, de acordo com a carga requerida, no interior da câmara 5 de combustão. Como se irá compreender através da FIG. 10(A), o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão é uma função da carga L de motor e do regime N de motor. Este mapa é armazenado antecipadamente na ROM 32. A FIG. 10(B) mostra a relação entre a pressão PN visada da câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão, mais precisamente, a pressão PN visada na câmara 5 de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição por uma vela 6 de ignição e a carga L de motor. Na FIG. 10 (B), ΡΝχ, PN2, PN3 e PN4 mostram pressões visadas para diferentes regimes de motor. Neste caso, para o regime de motor, existe a relação PN1<PN2<PN3<PN4. Isto é, quanto maior o regime de motor, mais perturbação há no interior da câmara 5 de combustão e, desse modo, é difícil haver detonação, por conseguinte, faz-se com que a pressão PN visada aumente à medida que o regime de motor aumenta.

Como mostrado na FIG. 10 (B), faz-se com que a pressão PN visada seja constante sob o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor. 25 A FIG. 11 mostra a rotina de controlo operacional quando se detecta directamente a pressão na câmara 5 de combustão e se controla a taxa de compressão mecânica com base na pressão detectada na câmara 5 de combustão.

No que se refere à FIG. 11, em primeiro lugar, no passo 100, verifica-se se a carga L de motor é maior que a carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando L>L2, a rotina prossegue para o passo 101 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 104. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 100, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 102 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite e, depois, no passo 103, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 104.

No passo 104, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga L1 mostrada na FIG. 9. Quando L>Lx, a rotina prossegue para o passo 105 no qual a pressão PO na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, é detectada pelo sensor 23 de pressão. Em seguida, no passo 106, verifica-se se a pressão PO é maior que a pressão PN visada calculada a partir da FIG. 10 (B) mais um valor α fixo, isto é, o valor PN+α. Quando PO>PN+a, a rotina prossegue para o passo 107 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 111. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 106, que PO^PN+α, a rotina prossegue para o passo 108 no qual se verifica se a pressão PO é inferior à pressão PN visada calculada a partir da FIG. 10 (B) menos o valor 26 α fixo, isto é o valor PN-α. Quando PO<PN-a, a rotina prossegue para o passo 109 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada pelo valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 111.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 104, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 110 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 111. No passo 111, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. Isto é, quando LáLi, faz-se com que a pressão PO seja a pressão PN visada através do controlo da taxa de compressão mecânica CR e quando L<Li, a taxa de compressão mecânica CR é fixa como a taxa de compressão mecânica limite. A FIG. 12 mostra a rotina de controlo operacional quando se detecta a pressão na passagem de admissão do motor, utilizando esta pressão detectada para estimar a pressão na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, e controlando a taxa de compressão mecânica com base na pressão estimada na câmara 5 de combustão.

No que se refere à FIG. 12, em primeiro lugar, no passo 200, verifica-se se a carga L de motor é maior que a carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando L>L2, a rotina prossegue para o passo 201 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 204. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 200, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 202 no qual o momento de 27 fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite e, depois, no passo 203, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 204.

No passo 204, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga Li mostrada na FIG. 9. Quando L>Li, a rotina prossegue para o passo 205 no qual o sensor 25 de pressão é utilizado para detectar a pressão PP na passagem de admissão e o volume Vx da câmara 5 de combustão, no momento exacto de inicio de compressão, é calculado a partir do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão, por exemplo, o volume V0 da câmara 5 de combustão imediatamente antes da ignição é calculado a partir do momento da ignição. Em seguida, no passo 206, a pressão PO na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, é calculada a partir da pressão PP detectada na passagem de admissão e Vi, V0. Isto é, se a pressão for P, o volume for V e a relação de calor especifico for K (=CP/CV) quando se realiza a compressão adiabática, a relação PVK=constante é válida. Se se fizer com que a pressão na câmara 5 de combustão, no momento de arranque da compressão adiabática, seja a pressão PP na passagem de admissão, esta relação pode ser utilizada para obter a pressão PO na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão.

Em seguida, no passo 207, verifica-se se a pressão PO é maior que a pressão PN visada calculada a partir da FIG. 10 (B) mais um valor α fixo, isto é, o valor PN+α. Quando PO>PN+a, a rotina prossegue para o passo 208 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 212. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 207, que PO^PN+α, a rotina prossegue para o 28 passo 209 no qual se verifica se a pressão PO é inferior à pressão PN visada calculada a partir da FIG. 10(B) menos o valor α fixo, isto é o valor PN-α. Quando PO<PN-a, a rotina prossegue para o passo 210 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 212.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 204, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 211 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 212. No passo 212, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. A FIG. 13 e FIG. 14 mostram uma modificação. Nesta modificação, como mostrado na FIG. 13, a relação entre a taxa de compressão mecânica CRO visada, necessária para transformar a pressão na câmara 5 de combustão, no ponto morto superior de compressão, na pressão visada e a função f(PV) de determinação de taxa de compressão mecânica é armazenada antecipadamente. A taxa de compressão mecânica é controlada com base nesta relação. Deve salientar-se que, na FIG. 13, CRONi, CRON2, CRON3 e CRON4 mostram as taxas de compressão mecânica visadas para diferentes regimes de motor. Neste caso, para o regime de motor tem-se a relação CRON1<CRON2<CRON3<CRON4. Isto é, quanto maior o regime de motor, mais elevada se faz a taxa de compressão mecânica visada.

Em seguida, ir-se-á explicar a função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica. Se a pressão na câmara 5 de combustão e o volume da câmara 5 de combustão no ponto morto superior de compressão forem P0 e V0, o volume da câmara 5 de combustão no ponto morto inferior de compressão for Vs e a 29 pressão na câmara 5 de combustão e o volume da câmara 5 de combustão, quando a acção de compressão é, na realidade, iniciada forem Pi e Vi, quando se executa uma compressão adiabática P0V0K=PiViK é válida. Isto pode ser modificado para Vo= (Pi/Po)1/K. Vi. Por outro lado, a taxa de compressão mecânica é expressa por vs/v0. Por conseguinte, a taxa de compressão mecânica é expressa por Vs/V0=Vs.Po1/K/ (Pi1/K.Vi) . Aqui, Pi1/K.Vi é a função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica. Neste caso, a relação entre a função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica e a taxa de compressão mecânica visada CRO passa a ser a mostrada na FIG. 13.

Isto é, como mostrado na FIG. 13, se a pressão Px na câmara 5 de combustão no momento exacto de inicio de compressão for elevada, a função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica é maior, por conseguinte, a taxa de compressão mecânica visada CRO diminui. Por outro lado, se o volume Vx da câmara 5 de combustão no momento exacto de inicio de compressão diminuir, a função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica diminui e, por conseguinte, a taxa de compressão mecânica visada CRO aumenta. Na forma de realização de acordo com a presente invenção, a pressão na passagem de admissão detectada pelo sensor 25 de pressão passa a ser a pressão Pi na câmara 5 de combustão no momento exacto de inicio de compressão.

Por outro lado, o volume Vi da câmara 5 de combustão no momento exacto de inicio de compressão pode ser calculado a partir do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão. Além disso, este volume Vi é proporcional à quantidade de ar de admissão a introduzir no interior da câmara 5 de combustão e, desse modo, este volume Vx pode ser calculado a partir da quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de 30 combustão. Neste caso, a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara 5 de combustão é expressa por C.Ga/N (C é uma constante proporcional), em que a quantidade de ar de admissão aspirada por unidade de tempo é Ga e o regime de motor é N. Por conseguinte, o volume Vx pode ser calculado a partir da quantidade Ga de ar de admissão detectada pelo detector 16 de quantidade de ar de admissão e do regime N de motor.

No que se refere à FIG. 14, em primeiro lugar, no passo 300, verifica-se se a carga L de motor é superior à carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando LhL2, a rotina prossegue para o passo 301 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 304. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 300, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 302 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite e, depois, no passo 303, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 304.

No passo 304, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga Lx mostrada na FIG. 9. Quando L>LX, a rotina prossegue para o passo 305 no qual o valor da função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica é calculada. Neste caso, como explicado acima, esta função f(PV) de determinação da taxa de compressão mecânica é calculada a partir da pressão na passagem de admissão detectada pelo sensor 25 de pressão e do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão ou é calculada a partir da pressão na passagem de admissão detectada pelo sensor 25 de 31 pressão, da quantidade de ar de admissão detectada pelo detector 16 de quantidade de ar de admissão e do regime de motor.

Em seguida, no passo 306, a taxa de compressão mecânica visada CRO correspondente ao regime de motor é calculada a partir da FIG. 13. Em seguida, no passo 307, verifica-se se a taxa de compressão mecânica CR é maior que a taxa de compressão mecânica visada CRO calculada a partir da FIG. 13 mais o valor γ fixo, isto é, o valor CRO+γ. Quando CR>CRO+y, a rotina prossegue para o passo 308 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida pelo valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 312. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 307, que CR<CRO+y, a rotina prossegue para o passo 309 no qual se verifica se a taxa de compressão mecânica CR é inferior à taxa de compressão mecânica visada CRO calculada a partir da FIG. 13 menos o valor γ fixo, isto é, o valor CRO-γ. Quando CR<CRO-y, a rotina prossegue para o passo 310 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 312.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 304, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 311 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 312. No passo 312, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. Isto é, quando L>Li, a taxa de compressão mecânica CR é controlada de modo a ser a taxa de compressão mecânica visada CRO, enquanto, quando L<Li, a taxa de compressão mecânica CR é fixa como a taxa de compressão mecânica limite. 32

Em seguida, ir-se-á explicar uma forma de realização de controlo da taxa de compressão mecânica para que a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante independentemente da carga de motor, fazendo referência às FIG. 15 a FIG. 19.

Também neste caso, independentemente da carga de motor, o estado do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, passa a ser o estado optimizado do combustível gasoso proporcionando uma combustão boa e estável sem detonação. Consequentemente, é possível obter uma boa combustão estável em todas as regiões de carga, tais como durante o funcionamento do motor a carga baixa, quando a taxa de compressão mecânica é máxima. A FIG. 15 mostra a relação entre a temperatura TN do combustível gasoso visada na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão, mais precisamente, a temperatura TN do combustível gasoso visada na câmara 5 de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição pela vela 6 de ignição e a carga L de motor. Na FIG. 15, TN4, TN2, TN3 e TN4 mostram temperaturas de combustível gasoso visadas para diferentes regimes de motor. Neste caso, para o regime de motor, tem-se a relação TNi<TN2<TN3<TN4. Isto é, como explicado acima, quanto maior o regime de motor, mais difícil é a detonação, por conseguinte, aumenta-se a temperatura TN do combustível gasoso visada, quanto maior for o regime de motor.

Como mostrado na FIG. 15, faz-se com que a temperatura TN do combustível gasoso visada seja constante sob o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor. No entanto, esta temperatura TN do combustível gasoso visada também pode ser, de 33 algum modo, alterada de acordo com a magnitude da carga de motor. A FIG. 16 mostra a rotina de controlo operacional quando se detecta, directamente, a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão e se controla a taxa de compressão mecânica com base na temperatura detectada do combustível gasoso na câmara 5 de combustão.

No que se refere à FIG. 16, em primeiro lugar, no passo 400, verifica-se se a carga L de motor é superior à carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando L>L2, a rotina prossegue para o passo 401 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 404. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 400, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 402 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite e, depois, no passo 403, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 404.

No passo 404, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga Li mostrada na FIG. 9. Quando L>Li, a rotina prossegue para o passo 405 no qual a temperatura TO do combustível gasoso na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão é detectada pelo sensor 24 de temperatura. Em seguida, no passo 406, verifica-se se a temperatura TO do combustível gasoso é maior que a temperatura TN do combustível gasoso visada calculada a partir da FIG. 15 mais um valor β fixo, isto é, o valor ΤΝ+β. Quando ΤΟ>ΤΝ+β, a rotina prossegue para o passo 407 34 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 411. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 406, que TCKTN+β, a rotina prossegue para o passo 408 no qual se verifica se a temperatura TO do combustível gasoso é inferior à temperatura TN do combustível gasoso visada calculada a partir da FIG. 15 menos o valor β fixo, isto é, o valor ΤΝ-β. Quando ΤΟ<ΤΝ-β, a rotina prossegue para o passo 409 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada pelo valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 411.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 404, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 410 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 411. No passo 411, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. Isto é, quando LáLi, faz-se com que a temperatura TO do combustível gasoso passe a ser a temperatura TN do combustível gasoso visada pelo controlo da taxa de compressão mecânica CR, enquanto, quando L<Lx, a taxa de compressão mecânica CR é fixa como a taxa de compressão mecânica limite. A FIG. 17 mostra a rotina de controlo operacional quando se detecta a temperatura do ar de admissão na câmara 5 de combustão e se estima, a partir desta temperatura detectada, a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão e se controla a taxa de compressão mecânica com base na temperatura estimada do combustível gasoso na câmara 5 de combustão. 35

No que se refere à FIG. 17, em primeiro lugar, no passo 500, verifica-se se a carga L de motor é superior à carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando L>L2, a rotina prossegue para o passo 501 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 504. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 500, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 502 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite e, depois, no passo 503, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 504.

No passo 504, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga L1 mostrada na FIG. 9. Quando L>Li, a rotina prossegue para o passo 505 no qual o sensor 26 de temperatura é utilizado para detectar a temperatura TT do ar de admissão aspirado para o interior da câmara 5 de combustão e o volume V2 da câmara 5 de combustão é calculado a partir do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão no momento exacto do inicio da compressão, por exemplo, o volume V0 da câmara 5 de combustão imediatamente antes da ignição é calculado a partir do momento da ignição. Em seguida, no passo 506, a temperatura TO do combustível gasoso no interior da câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, é calculada a partir da temperatura TT detectada do ar de aspiração e V2 e V0. Isto é, se a temperatura for T, o volume for V e a relação de proporção de calor especifico for K (=CP/CV) quando se executa uma compressão adiabática, a relação TVK~1=constante é válida. Se se fizer com que a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no momento do início da compressão adiabática, seja a temperatura TT do ar de 36 aspiração, é possível utilizar esta relação para encontrar a temperatura TO do combustível gasoso na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão.

Em seguida, no passo 507, verifica-se se a temperatura TO do combustível gasoso é maior que a temperatura TN do combustível gasoso visada calculada a partir da FIG. 15 mais um valor β fixo, isto é, o valor ΤΝ+β. Quando ΤΟ>ΤΝ+β, a rotina prossegue para o passo 508 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 512. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 507, que TOáTN+β, a rotina prossegue para o passo 509 no qual se verifica se a temperatura TO do combustível gasoso é inferior à temperatura TN do combustível gasoso visada calculada a partir da FIG. 15 menos o valor β fixo, isto é, o valor ΤΝ-β. Quando ΤΟ<ΤΝ-β, a rotina prossegue para o passo 510 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 512.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 504, que L<Lx, a rotina prossegue para o passo 511 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 512. No passo 512, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. A FIG. 18 e FIG. 19 mostram uma modificação. Nesta modificação, como mostrado na FIG. 18, a relação entre a taxa de compressão mecânica visada CRO e a função f(TV) de determinação de taxa de compressão mecânica necessária para fazer com que a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no ponto morto superior de compressão, seja a temperatura do 37 combustível gasoso visada é armazenada antecipadamente. A taxa de compressão mecânica é controlada com base nesta relação. Deve salientar-se que, na FIG. 18, CROTi, CROT2, CROT3 e CROT4 mostram taxas de compressão mecânica visadas para diferentes regimes de motor. Neste caso, para o regime de motor tem-se a relação CROT1<CROT2<CROT3<CROT4. isto é, quanto maior o regime de motor, mais elevada se faz a taxa de compressão mecânica visada.

Em seguida, ir-se-á explicar a função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica. Se a temperatura na câmara 5 de combustão e o volume da câmara 5 de combustão no ponto morto superior de compressão forem, respectivamente, TO e V0, o volume da câmara 5 de combustão no ponto morto inferior de compressão for vs, a temperatura na câmara 5 de combustão e o volume da câmara 5 de combustão, quando a acção de compressão é, na realidade, iniciada forem, respectivamente, Ti e Vi durante uma compressão adiabática, TOVoK_1=TiViK_1 é válida. Esta equação pode ser modificada para V0= (Ti/TO)1/<K_1) .Vi. Por outro lado, a taxa de compressão mecânica é expressa por Vs/V0. Por conseguinte, a taxa de compressão mecânica é expressa por

Vs/V0=Vs.TO1/(K_1)/(Tl1/(K_1) .Vi) . Aqui, Ti1/(K_1).Vi é a função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica. Neste caso, a relação entre a função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica e a taxa de compressão mecânica visada CRO passa a ser a mostrada na FIG. 18.

Isto é, como mostrado na FIG. 18, se a temperatura Τχ do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no momento exacto de início de compressão, for elevada, a função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica é maior e, por conseguinte, a taxa de compressão mecânica visada CRO diminui. Por outro lado, se o volume Vx da câmara 5 de combustão no 38 momento exacto de início de compressão diminuir, a função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica diminui, por conseguinte, a taxa de compressão mecânica visada CRO aumenta. Na forma de realização de acordo com a presente invenção, a temperatura do combustível gasoso na passagem de aspiração detectada pelo sensor 26 de temperatura passa a ser a temperatura li do combustível gasoso na câmara 5 de combustão no momento exacto de início de compressão.

Por outro lado, o volume Vi da câmara 5 de combustão no momento exacto de início de compressão pode ser calculado a partir do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão. Além disso, este volume Vi, como explicado acima, pode ser calculado a partir da quantidade Ga de ar de admissão detectada pelo detector 16 da quantidade de ar e do regime N de motor.

No que se refere à FIG. 19, em primeiro lugar, no passo 600, verifica-se se a carga L de motor é superior à carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando LhL2, a rotina prossegue para o passo 601 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 604. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 600, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 602 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite, depois, no passo 603, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 604.

No passo 604, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga L1 mostrada na FIG. 9. Quando L>Li, a rotina prossegue 39 para o passo 605 no qual o valor da função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica é calculada. Neste caso, como explicado acima, esta função f(TV) de determinação da taxa de compressão mecânica é calculada a partir da temperatura do combustível gasoso na passagem de admissão detectada pelo sensor 26 de temperatura e do momento de fecho IC da válvula 7 de admissão ou é calculada a partir da temperatura do combustível gasoso na passagem de admissão detectada pelo sensor 26 de temperatura, da quantidade de ar de admissão detectada pelo detector 16 de quantidade de ar de admissão e do regime de motor.

Em seguida, no passo 606, a taxa de compressão mecânica visada CRO correspondente ao regime de motor é calculada a partir da FIG. 18. Em seguida, no passo 607, verifica-se se a taxa de compressão mecânica CR é maior que a taxa de compressão mecânica visada CRO calculada a partir da FIG. 18 mais um valor γ fixo, isto é, o valor CRO+γ. Quando CR>CRO+y, a rotina prossegue para o passo 608 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 612. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 607, que CR^CRO+γ, a rotina prossegue para o passo 609 no qual se verifica se a taxa de compressão mecânica CR é inferior à taxa de compressão mecânica visada CRO calculada a partir da FIG. 18 menos o valor γ fixo, isto é, o valor CRO-γ. Quando CR<CRO-y, a rotina prossegue para o passo 609 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 612.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 604, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 611 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em 40 seguida, a rotina prossegue para o passo 612. No passo 612, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. Isto é, quando L^Li, a taxa de compressão mecânica CR é controlada de modo a ser a taxa de compressão mecânica visada CRO, enquanto, quando L<Li, a taxa de compressão mecânica CR é fixa como a taxa de compressão mecânica limite.

As FIGS. 20 e 21 mostram ainda outra forma de realização. A FIG. 20(A) mostra a relação entre a pressão PO na câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso no fim do curso de compressão imediatamente antes da ignição e o limite de detonação. Mesmo que a pressão PO seja, de algum modo, baixa, quanto maior a temperatura TO do combustível gasoso, mais detonação há, enquanto, mesmo que a temperatura TO do combustível gasoso seja, de algum modo, baixa, quanto maior a pressão P, mais detonação há e, desse modo, o limite de detonação é expresso como mostrado na FIG. 20(A).

Nesta forma de realização, a pressão PO e a temperatura TO do combustível gasoso passam a ser a pressão visada e a temperatura do combustível gasoso visada no valor MN visado posicionado no lado ligeiramente inferior ao limite de detonação na FIG. 20(A) através do controlo da taxa de compressão mecânica. Este valor MN visado é definido para diferentes regimes de motor, como mostrado na FIG. 20 (B). Neste caso, para o regime de motor, tem-se a relação MNi<MN2<MN3<MN4. Isto é, como explicado acima, quanto maior o regime de motor, mais difícil é a detonação, por conseguinte, o valor MN visado é maior quanto maior for o regime de motor. 41

Em seguida, ir-se-á explicar a rotina de controlo operacional fazendo referência à FIG. 21.

No que se refere à FIG. 21, em primeiro lugar, no passo 700, verifica-se se a carga L de motor é maior que a carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando l>l2, a rotina prossegue para o passo 701 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 704. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 700, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 702 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite , depois, no passo 703, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 704.

No passo 704, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga Li mostrada na FIG. 9. Quando L^Li, a rotina prossegue para o passo 705 no qual a pressão P0 na câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso, no fim do curso de compressão, são calculadas. Neste caso, esta pressão PO pode ser encontrada através da utilização do sensor 23 de pressão para detectar, directamente, a pressão na câmara 5 de combustão. Em alternativa, o sensor 25 de pressão pode ser utilizado para detectar a pressão na passagem de admissão e a pressão P0 encontrada através desta pressão detectada utilizando a relação PVK=constante acima. De modo semelhante, a temperatura TO do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, pode ser encontrada pela detecção directa da mesma por um sensor 24 de temperatura. Em alternativa, pode utilizar-se um sensor 26 de temperatura para detectar a 42 temperatura do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso encontrada a partir desta temperatura detectada utilizando a acima mencionada TVK_1=constante.

Quando a pressão PO na câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso no fim do curso de compressão são calculadas, a rotina prossegue para o passo 706 no qual se verifica se o ponto SN determinado a partir da pressão PO e temperatura TO do combustível gasoso está no lado mais elevado em relação ao valor MN visado calculado a partir da FIG. 20 (B) mais um valor ε fixo, isto é, o valor ΜΝ+ε. Quando SN>MN+ ε, a rotina prossegue para o passo 707 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida pelo valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 711. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 706, que SNâMN+ε, a rotina prossegue para o passo 708 no qual se verifica se o ponto SN determinado a partir da pressão PO e temperatura TO do combustível gasoso está no lado mais baixo em relação ao valor MN visado calculado a partir da FIG. 20 (B) menos o valor ε fixo, isto é, o valor ΜΝ-ε. Quando εΝ<ΜΝ-ε, a rotina prossegue para o passo 709 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 711.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 704, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 710 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 711. No passo 711, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. Isto é, quando L>Lx, faz-se com que a pressão PO e temperatura TO do combustível 43 gasoso passem a ser o valor MN visado através do controlo da taxa de compressão mecânica CR. Quando L<Li, a taxa de compressão mecânica CR é fixa como a taxa de compressão mecânica limite.

Em seguida, ir-se-á explicar uma forma de realização na qual se faz com que a densidade do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, passe a ser substancialmente constante independentemente da carga de motor através do controlo da taxa de compressão mecânica recorrendo, como referência, à FIG. 22 e FIG. 23.

Também neste caso, independentemente da carga de motor, o estado do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, passa a ser o estado optimizado do combustível gasoso proporcionando uma combustão boa e estável sem detonação. Consequentemente, é possível obter uma boa combustão estável em todas as regiões de carga, tal como durante o funcionamento do motor a carga baixa, quando a taxa de compressão mecânica é máxima. A FIG. 22 mostra a relação entre a densidade DN do combustível gasoso visada na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, mais precisamente, a densidade DN do combustível gasoso visada na câmara 5 de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição pela vela 6 de ignição e a carga L de motor. Na FIG. 22, DNi, DN2, DN3 e DN4 mostram densidades do combustível gasoso visadas para diferentes regimes de motor. Neste caso, para o regime de motor, existe a relação DN1<DN2<DN3<DN4. Isto é, como explicado acima, quanto maior o regime de motor, mais difícil é haver detonação, por conseguinte, faz-se com que a densidade DN do combustível gasoso visada aumente à medida que o regime de motor aumenta. 44

Como mostrado na FIG. 22, faz-se com que a densidade DN do combustível gasoso visada seja constante sob o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor. No entanto, esta densidade DN do combustível gasoso visada também pode ser, de algum modo, alterada de acordo com a magnitude da carga de motor. A FIG. 23 mostra a rotina de controlo operacional quando se encontra a pressão na câmara 5 de combustão e a temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão, calculando a densidade do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, a partir desta pressão e temperatura do combustível gasoso e se controla a taxa de compressão mecânica com base na densidade calculada do combustível gasoso na câmara 5 de combustão.

No que se refere à FIG. 23, em primeiro lugar, no passo 800, verifica-se se a carga L de motor é superior à carga L2 mostrada na FIG. 9. Quando L>L2, a rotina prossegue para o passo 801 no qual o mapa mostrado na FIG. 10 (A) é utilizado para calcular o momento de fecho IC da válvula 7 de admissão e a válvula 7 de admissão é controlada de modo a fechar no momento de fecho IC calculado. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 804. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 800, que L<L2, a rotina prossegue para o passo 802 no qual o momento de fecho da válvula 7 de admissão passa a ser o momento de fecho limite e, depois, no passo 803, a quantidade de ar de admissão é controlada pela válvula 19 de borboleta. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 804. 45

No passo 804, verifica-se se a carga L de motor é inferior à carga h1 mostrada na FIG. 9. Quando L>Li, a rotina prossegue para o passo 805 no qual a pressão PO na câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso no fim do curso de compressão são calculadas. Neste caso, a pressão PO pode ser encontrada utilizando o sensor 23 de pressão para detectar directamente a pressão na câmara 5 de combustão. Em alternativa, o sensor 25 de pressão pode ser utilizado para detectar a pressão na passagem de admissão e a pressão PO encontrada através desta pressão detectada utilizando a relação PVK=constante. De modo semelhante, a temperatura TO do combustível gasoso na câmara 5 de combustão, no fim do curso de compressão, pode ser encontrada utilizando o sensor 24 de temperatura para detectar directamente a temperatura do combustível gasoso na câmara 5 de combustão. Em alternativa, pode utilizar-se um sensor 26 de temperatura para detectar a temperatura do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso encontrada a partir desta temperatura detectada utilizando a relação TVK_1=constante.

Quando a pressão PO na câmara 5 de combustão e a temperatura TO do combustível gasoso no fim do curso de compressão são calculadas, a rotina prossegue para o passo 806 no qual a equação de estado do combustível gasoso (PV=(W/M).RT, em que W indica a massa do combustível gasoso de aspiração e Μ o peso molecular do combustível gasoso de aspiração) é utilizada para calcular a densidade DO do combustível gasoso na câmara 5 de combustão no fim do curso de compressão (=w/v=(M/R).(PO/TO)).

Em seguida, no passo 807, verifica-se se a densidade DO do combustível gasoso é maior que a densidade DN do combustível 46 gasoso visada calculada a partir da FIG. 22 mais um valor δ fixo, isto é, o valor DN+δ. Quando D0>DN+6, a rotina prossegue para o passo 808 no qual a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 812. Pelo contrário, quando se verifica, no passo 807, que DO<DN+5, a rotina prossegue para o passo 809 no qual se verifica se a densidade DO do combustível gasoso é inferior à densidade DN do combustível gasoso visada calculada a partir da FIG. 22 menos o valor δ fixo, isto é, o valor DN-δ. Quando DO<DN-5, a rotina prossegue para o passo 810 no qual a taxa de compressão mecânica CR é aumentada pelo valor ACR fixo. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 812.

Por outro lado, quando se verifica, no passo 804, que L<Li, a rotina prossegue para o passo 811 no qual a taxa de compressão mecânica CR passa a ser a taxa de compressão mecânica limite. Em seguida, a rotina prossegue para o passo 812. No passo 812, a taxa de compressão mecânica CR calculada é obtida pelo controlo do mecanismo A de taxa de compressão variável. Isto é, quando LãL1; faz-se com que a densidade DO do combustível gasoso passe a ser a densidade DN do combustível gasoso visada pelo controlo da taxa de compressão mecânica CR, enquanto, quando L<Li, a taxa de compressão mecânica CR é fixa como a taxa de compressão mecânica limite.

Lisboa, 26 de Fevereiro de 2010 47

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo (A) de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula (7) de admissão por um mecanismo (B) de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho de uma válvula (7) de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara (5) de combustão, caracterizado por a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a pressão na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante sob, substancialmente, o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor.
2. Método, como enunciado na reivindicação 1, em que a pressão na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é a pressão na câmara (5) de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição por uma vela (6) de ignição.
3. Método, como enunciado na reivindicação 1, em que a referida pressão na câmara (5) de combustão tornada constante aumenta à medida que o regime de motor aumenta.
4. Método, como enunciado na reivindicação 1, em que a pressão na câmara (5) de combustão é detectada directamente e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na pressão detectada na câmara (5) de combustão. 1
5. Método, como enunciado na reivindicação 1, em que a pressão na passagem (8, 11, 12) de admissão do motor é detectada, a pressão na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é estimada a partir da pressão detectada e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na pressão estimada na câmara de combustão.
6. Método, como enunciado na reivindicação 1, em que a taxa de compressão mecânica necessária para que a pressão na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante independentemente da carga de motor ser armazenada em função da pressão na passagem (8, 11, 12) de admissão do motor e de um valor representativo que representa a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara (5) de combustão, a pressão na passagem (8, 11, 12) de admissão do motor e o referido valor representativo são detectados e a taxa de compressão mecânica é determinada com base na pressão detectada e valor representativo.
7. Método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo (A) de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula (7) de admissão por um mecanismo (B) de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho da válvula (7) de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara (5) de combustão, caracterizado por a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante sob, 2 substancialmente, o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor.
8. Método, como enunciado na reivindicação 7, em que a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é a temperatura na câmara (5) de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição por uma vela (6) de ignição.
9. Método, como enunciado na reivindicação 7, em que a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão tornada constante aumenta à medida que o regime de motor aumenta.
10. Método, como enunciado na reivindicação 7, em que a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão é detectada directamente e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na temperatura do combustível gasoso detectada na câmara (5) de combustão.
11. Método, como enunciado na reivindicação 7, em que a temperatura do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara (5) de combustão é detectada, a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é estimada a partir da temperatura detectada e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na temperatura do combustível gasoso estimada na câmara (5) de combustão.
12. Método, como enunciado na reivindicação 7, em que a taxa de compressão mecânica necessária para que a temperatura do 3 combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante independentemente da carga de motor é armazenada em função da temperatura do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara (5) de combustão e de um valor representativo que representa a quantidade de ar de admissão introduzida na câmara (5) de combustão, a temperatura do ar de admissão e o referido valor representativo são detectados e a taxa de compressão mecânica é determinada com base nesta temperatura detectada e neste valor representativo.
13. Método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo (A) de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula (7) de admissão por um mecanismo (B) de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho da válvula (7) de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara (5) de combustão, caracterizado por os valores visados da pressão na câmara (5) de combustão e da temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão serem armazenados antecipadamente e a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a pressão na câmara de combustão e a temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão se transformem nos valores visados armazenados.
14. Método, como enunciado na reivindicação 13, em que a pressão na câmara (5) de combustão e a temperatura do combustível gasoso, no fim do curso de compressão, é a 4 pressão na câmara (5) de combustão e a temperatura do combustível gasoso imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição por uma vela (6) de ignição.
15. Método, como enunciado na reivindicação 13, em que o referido valor visado aumenta à medida que o regime de motor aumenta.
16. Método, como enunciado na reivindicação 13, em que a pressão na câmara de combustão, no fim do curso de compressão, é encontrada pela detecção directa da pressão na câmara (5) de combustão ou por estimativa da pressão detectada na passagem (8, 11, 12) de admissão.
17. Método, como enunciado na reivindicação 13, em que a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é encontrada pela detecção directa da temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão ou por estimativa da temperatura detectada do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara (5) de combustão.
18. Método de controlo de uma taxa de compressão mecânica por um mecanismo (A) de compressão variável e de controlo de um momento de fecho de uma válvula (7) de admissão por um mecanismo (B) de comando de válvulas variável num motor de combustão interna do tipo com ignição por faísca, sendo o momento de fecho da válvula (7) de admissão controlado de modo a que uma quantidade de ar de admissão de acordo com a carga requerida seja introduzida numa câmara (5) de combustão, caracterizado por a taxa de compressão mecânica ser controlada de modo a que a densidade do combustível 5 gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, seja substancialmente constante sob substancialmente o mesmo regime de motor independentemente da carga de motor.
19. Método, como enunciado na reivindicação 18, em que a densidade do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é a densidade do combustível gasoso na câmara (5) de combustão imediatamente antes da combustão ou imediatamente antes da ignição por uma vela (6) de ignição.
20. Método, como enunciado na reivindicação 18, em que a referida densidade do combustível gasoso na câmara (5) de combustão tornada constante aumenta à medida que o regime de motor aumenta.
21. Método, como enunciado na reivindicação 18, em que a pressão na câmara (5) de combustão e a temperatura do combustível gasoso no fim do curso de compressão são encontradas, a densidade do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é calculada a partir da pressão e da temperatura do combustível gasoso e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na densidade do combustível gasoso calculada na câmara de combustão.
22. Método, como enunciado na reivindicação 21, em que a pressão na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é encontrada pela detecção directa da pressão na câmara (5) de combustão ou por estimativa da pressão detectada na passagem (8, 11, 12) de admissão. 6
23. Método, como enunciado na reivindicação 21, em que a temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão, no fim do curso de compressão, é encontrada pela detecção directa da temperatura do combustível gasoso na câmara (5) de combustão ou por estimativa da temperatura detectada do ar de admissão que se escoa para o interior da câmara (5) de combustão.
24. Método, como enunciado em qualquer uma das reivindicações 1, 7, 13 e 18, em que, durante o funcionamento do motor a carga baixa, se faz com que a taxa de compressão mecânica seja máxima para obter uma taxa de expansão de 20 ou mais.
25. Método, como enunciado em qualquer uma das reivindicações I, 7, 13 ou 18, em que o momento de fecho da válvula (7) de admissão é deslocado, quando a carga de motor diminui, afastando-se do ponto de morto inferior de admissão até um momento de fecho limite permitindo o controlo da quantidade de ar de admissão introduzida na câmara (5) de combustão.
26. Método, como enunciado na reivindicação 25, em que numa região de uma carga superior à carga de motor, quando o momento de fecho da válvula (7) de admissão atinge o referido momento de fecho limite, a quantidade de ar introduzida na câmara (5) de combustão é controlada pelo momento de fecho da válvula (7) de admissão sem depender de uma válvula (19) de borboleta disposta numa passagem (8, II, 12, 14) de admissão do motor.
27. Método, como enunciado na reivindicação 26, em que numa região de uma carga superior à carga de motor, quando o momento de fecho da válvula (7) de admissão atinge o 7 referido momento de fecho limite, a válvula (19) de borboleta é mantida num estado totalmente aberto.
28. Método, como enunciado na reivindicação 25, em que numa região de uma carga inferior à carga de motor, quando o momento de fecho da válvula (7) de admissão atinge o referido momento de fecho limite, a quantidade de ar introduzida na câmara (5) de combustão é controlada por uma válvula (19) de borboleta disposta numa passagem (8, 11, 12, 14) de admissão do motor.
29. Método, como enunciado na reivindicação 25, em que numa região de uma carga inferior à carga de motor, quando o momento de fecho da válvula (7) de admissão atinge o referido momento de fecho limite, o momento de fecho da válvula (7) de admissão é mantido no referido momento de fecho limite.
30. Método, como enunciado em qualquer uma das reivindicações 1, 7, 13 ou 18, em que quando a taxa de compressão mecânica é aumentada para a taxa de compressão mecânica limite, a taxa de compressão mecânica é mantida na referida taxa de compressão mecânica limite. Lisboa 26 de Fevereiro de 2010