BRPI0711856A2 - motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas - Google Patents

Abstract

MOTOR DE COMBUSTãO INTERNA DO TIPO IGNIçãO POR CENTELHAS. A presente invenção refere-se a um motor de combustão interna provido com um mecanismo de taxa de compressão variável (A) capaz de mudar uma taxa de compressão mecânica (A) e um mecanismo de mudança de regulação inicial de ação de compressão efetiva (6) capaz de mudar uma regulação de fechamento de uma ação de compressão efetiva. Uma quantidade de ar aspirado de acordo com a carga exigida é alimentada em uma câmara de combustão (5) com o controle da regulação de fechamento da válvula de admissão (7), enquanto uma pressão, uma temperatura ou uma densidade na câmara de combustão (5) no final do curso de compressão é mantida substancialmente constante, não obstante a carga do motor com o controle da taxa de compressão mecânica.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DO TIPO IGNIÇÃO POR CENTELHAS".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

É conhecido na técnica um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas provido de um mecanismo de taxa de compressão va- riável capaz de mudar uma taxa de compressão mecânica e um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma regulação de fe- chamento de uma válvula de admissão, que executa uma ação de super- compressão por um supercompressor no momento da operação de carga média do motor e da operação de carga alta do motor, e que aumenta a taxa de compressão mecânica e retarda a regulação de fechamento da válvula de admissão na medida em que a carga do motor fica mais baixa no momento da operação de carga média e alta do motor no estado que mantém a cons- tante de taxa de combustão efetiva (vide, por exemplo, a Publicação de Pa- tente Japonesa (A) Ns 2004-218522).

Entretanto, em um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, o estado do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão bem antes da combustão, por exemplo, a pressão na câmara de combustão ou a temperatura do gás, tem um efeito grande sobre a com- bustão. Isto é, em geral, quanto mais alta a pressão na câmara de combus- tão ou a temperatura do gás no final do curso de compressão, mais fácil a combustão, mas quanto mais alta a pressão na câmara de combustão ou a temperatura de gás, mais detonações acabam ocorrendo. Por isso, a pres- são na câmara de combustão ou a temperatura do gás é preferivelmente mantida em um valor ótimo, isto é, o valor mais alto quanto possível na faixa onde não ocorrem detonações.

Por outro lado, se a taxa de combustão efetiva for mantida cons- tante como no motor de combustão interna conhecido acima, o gás de suc- ção alimentado na câmara de combustão será sempre comprimido por uma taxa constante. Contudo, neste caso, a pressão na câmara de combustão ou a temperatura do gás no final do curso de compressão muda dependendo da pressão na câmara de combustão ou da temperatura do gás no momento do início da compressão, isto é, a pressão ou a temperatura do gás de sucção alimentado na câmara de combustão. Se a pressão ou a temperatura do gás de sucção alimentado na câmara de combustão se tornar mais alta, a pres- são na câmara de combustão ou a temperatura no final do curso de com- pressão se tornará também mais alta juntamente com isto. Portanto, há o problema de que mesmo se mantendo a taxa de compressão efetiva cons- tante como no motor de combustão interna conhecido acima, a pressão na câmara de combustão ou a temperatura do gás no final do curso de com- pressão não poderá ser mantida em um ótimo valor.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Um objetivo da presente invenção é o de prover um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que mantenha o estado do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão em um ótimo estado, obtendo assim uma boa combustão sem qualquer ocorrência de de- tonações.

De acordo com a presente invenção, é provido um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um meca- nismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma regulação de fechamento de uma válvula de admissão e um mecanismo de taxa de com- pressão variável capaz de mudar uma taxa de compressão mecânica, a re- gulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade de ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimen- tada em uma câmara de combustão, e a taxa de compressão mecânica é controlada de modo que a pressão na câmara de combustão no final do cur- so de compressão se torne substancialmente constante substancialmente na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor.

Além disso, de acordo com a presente invenção, é provido um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma re- gulação de fechamento de uma válvula de admissão e um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de compressão me- cânica, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade de ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, e a taxa de compressão mecânica é controlada de modo que a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão se torne substancialmente constante substancialmente na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor.

Ademais, de acordo com a presente invenção, é provido um mo- tor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma regula- ção de fechamento de uma válvula de admissão e um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de compressão mecâni- ca, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de mo- do que uma quantidade de ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, valores alvos da pressão na câ- mara de combustão e da temperatura do gás no final do curso de compres- são são armazenados de antemão, e a taxa de compressão mecânica é con- trolada de modo que a pressão na câmara de combustão e a temperatura do gás no final do curso de compressão se tornem os valores-alvo armazena- dos.

Além disso, de acordo com a presente invenção, é provido um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma re- gulação de fechamento de uma válvula de admissão e um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de compressão me- cânica, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade de ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, e a taxa de compressão mecânica é controlada de modo que a densidade do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão se torne substancialmente constante substancialmente na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma visão geral de um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas.

A figura 2 é uma vista em perspectiva desmontada de um meca- nismo de taxa de compressão variável.

A figura 3 é uma vista em seção transversal lateral do motor de combustão interna ilustrado.

A figura 4 é uma vista de um mecanismo de regulação de válvu- la variável.

A figura 5 é uma vista que mostra as quantidades de suspensão da válvula de admissão e da válvula de escape.

A figura 6 é uma vista para explicar a taxa de compressão do motor, a taxa de compressão efetiva, e a taxa de expansão.

A figura 7 é uma vista que mostra a relação entre a eficiência térmica teórica e a taxa de expansão.

A figura 8 é uma vista para explicar um ciclo comum e um ciclo de taxa de expansão super elevada.

A figura 9 é uma vista que mostra a mudança na taxa de com- pressão mecânica, etc., de acordo com a carga do motor.

A figura 10 é uma vista que mostra a pressão-alvo, etc.

A figura 11 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 12 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 13 é uma vista que mostra uma taxa de compressão mecânica alvo.

A figura 14 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 15 é uma vista que mostra uma temperatura alvo.

A figura 16 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 17 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 18 é uma vista que mostra uma taxa de compressão mecânica alvo. A figura 19 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 20 é uma vista que mostra um valor alvo, etc.

A figura 21 é um fluxograma para controle operacional.

A figura 22 é uma vista que mostra uma densidade alvo.

A figura 23 é um fluxograma para controle operacional.

MELHOR MODO DE SE EXECUTAR A INVENÇÃO

A figura 1 mostra uma vista em seção transversal lateral de um motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas.

Com referência à figura 1, 1 indica um cárter, 2 um bloco de ci- lindro, 3 uma cabeça de cilindros, 4 um pistão, 5 uma câmara de combustão, 6 uma vela de ignição disposta no centro superior da câmara de combustão 5, 7 uma válvula de admissão, 8 um orifício de admissão, 9 uma válvula de escape, e 10 um orifício de escapamento. O orifício de admissão 8 é conec- tado através de um tubo de ramificação de admissão 11 a um tanque de compensação 12, enquanto cada tubo de ramificação de admissão 11 é pro- vido com um injetor de combustível 13 para injetar combustível na direção de um orifício de admissão correspondente 8. É notado que cada injetor de combustível 13 pode ser disposto em cada câmara de combustão 5 em vez de ser conectado a cada tubo de ramificação de admissão 11.

O tanque de compensação 12 é conectado através de um duto de admissão 14 a uma saída do compressor 15a do turbo compressor de escape 15, enquanto uma entrada do compressor 15a é conectada através de um detector de quantidade de ar aspirado 16 usando, por exemplo, um fio aquecido a um purificador de ar 17. O duto de admissão 14 é provido dentro dele com uma válvula de estrangulamento 19 acionada por um atuador 18.

Por outro lado, o orifício de escapamento 10 é conectado atra- vés da tubulação de escapamento 20 à entrada do turbo-gerador de escape 15b do turbocompressor de escape 15, enquanto uma saída do turbo- gerador de escape 15b é conectada através de um tubo de escapamento 21 a, por exemplo, um conversor catalítico 22 que aloja um catalisador de três vias. O tubo de escapamento 21 apresenta um sensor de razão de ar- combustível 23 disposto no mesmo. Por outro lado, na concretização mostrada na figura 1, a peça de conexão do cárter 1 e do bloco de cilindros 2 é provida com um mecanismo de taxa de compressão variável A capaz de mudar as relativas posições do cárter 1 e do bloco de cilindros 2 na direção axial do cilindro de modo a mu- dar o volume da câmara de combustão 5, quando o pistão 4 estiver posicio- nado no centro morto superior de compressão, e for adicionalmente provido com um mecanismo de regulação de válvula variável B capaz de controlar a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 de modo a mudar a re- gulação inicial da ação de compressão efetiva.

A unidade de controle eletrônico 30 é compreendida de um computador digital provido com componentes conectados entre si através de uma barra bidirecional 31, tais como uma ROM (memória apenas de leitura) 32, uma RAM (memória de acesso aleatório) 33, uma CPU (microprocessa- dor) 34, um orifício de admissão 35, e um orifício de saída 36. O sinal de saída do detector de quantidade de ar aspirado 16 e o sinal de saída do sensor de razão de ar-combustível 23 são introduzidos através dos conver- sores AD correspondentes 37 no orifício de admissão 35. Acima do topo da câmara de combustão 5 são providos um sensor de pressão 23 para detec- tar a pressão na câmara de combustão 5 e um sensor de temperatura 24 para detectar a temperatura do gás na câmara de combustão 5. Os sinais de saída do sensor de pressão 23 e do sensor de temperatura 24 são introduzi- dos através de conversores AD correspondentes 37 no orifício de admissão 35. Além disso, o tanque de compensação 12, isto é, a passagem de admis- são a jusante da válvula de estrangulamento 19, é provida com um sensor de pressão 25 para detectar a pressão na passagem de admissão e um sensor de temperatura 26 para detectar a temperatura do ar aspirado que flui para a câmara de combustão 5. Os sinais de saída do sensor de pressão e do sensor de temperatura 26 são introduzidos através dos conversores AD correspondentes 37 no orifício de admissão 35.

Ademais, o pedal de acelerador 40 é conectado a um sensor de carga 41 que gera uma tensão de saída proporcional ao grau de depressão L do pedal de acelerador 40. A tensão de saída do sensor de carga 41 é in- troduzida através de um conversor AD correspondente 37 ao orifício de ad- missão 35. Além disso, o orifício de admissão 35 é conectado a um sensor de ângulo de manivela 42 que gera um pulso de saída toda vez que o eixo de manivela gira, por exemplo, em 30°. Por outro lado, o orifício de saída 36 é conectado através do circuito acionador 38 a uma vela de ignição 6, ao injetor de combustível 13, ao atuador de transmissão de válvula de estrangu- lamento 18, ao mecanismo de taxa de compressão variável A, e ao meca- nismo de regulação de válvula variável B.

A figura 2 é uma vista em perspectiva desmontada do mecanis- mo de taxa de compressão variável A mostrado na figura 1, enquanto a figu- ra 3 é uma vista em seção transversal lateral do motor de combustão interna ilustrado. Com referência à figura 2, no fundo das duas paredes laterais do bloco de cilindros 2, é formada uma pluralidade de peças protuberantes 50 separadas entre si por uma certa distância. Cada peça protuberante 50 é formada com um orifício de inserção de carne de seção transversal circular 51. Por outro lado, a superfície superior do cárter 1 é formada com uma plu- ralidade de peças protuberantes 52 separadas entre si por uma certa distân- cia e que são encaixadas entre as peças protuberantes correspondentes 50.

Estas peças protuberantes 52 são também formadas com orifícios de inser- ção de carne de seção transversal circular 53.

Conforme mostrado na figura 2, é provido um par de eixos de carne 54, 55. Cada dos eixos de carnes 54, 55 apresenta carnes circulares 56 fixos no mesmo capazes de serem inseridos giratoriamente nos orifícios de inserção de carne 51 em posição sim, posição não. Estes carnes circula- res 56 são coaxiais com os eixos de rotação dos eixos de carnes 54, 55. Por outro lado, entre os carnes circulares 56, conforme mostrado pelo tracejado na figura 3, se estendem eixos excêntricos 57 dispostos excentricamente com relação aos eixos de rotação dos eixos 54, 55. Cada eixo excêntrico 57 apresenta outros carnes circulares 58 giratoriamente conectados ao mesmo de forma excêntrica. Conforme mostrado na figura 2, estes carnes circulares 58 são dispostos entre os carnes circulares 56. Estes carnes circulares 58 são giratoriamente inseridos nos orifícios de inserção de carne correspon- dente 53.

Quando os carnes circulares 56 presos aos eixos de carnes 54, 55 forem girados em direções opostas, conforme mostrado pelas setas de linha sólida na figura 3(A) a partir do estado mostrado na figura 3(A), os ei- xos excêntricos 57 se moverão para o centro inferior, de modo que os carnes circulares 58 girem nas direções opostas a partir dos carnes circulares 56 nos orifícios de inserção de carne 53, conforme mostrado pelas setas de li- nha partida na figura 3(A). Conforme mostrado na figura 3(B), quando os eixos excêntricos 57 se moverem para o centro inferior, os centros dos ca- mes circulares 58 se moverão para abaixo dos eixos excêntricos 57.

Conforme será entendido a partir de uma comparação da figura 3(A) e da figura 3(B), as relativas posições do cárter 1 e do bloco de cilindros 2 são determinadas pela distância entre os centros dos carnes circulares 56 e os centros dos carnes circulares 58. Quanto maior a distância entre os centros dos carnes circulares 56 e os centros dos carnes circulares 58, mais longe o bloco de cilindros 2 do cárter 1. Se o bloco de cilindro 2 se mover longe do cárter 1, o volume da câmara de combustão 5 irá aumentar, quan- do o pistão 4 for posicionado como o centro morto superior de compressão; por conseguinte, com a rotação dos eixos de carne 54, 55, o volume da câ- mara de combustão 5 poderá ser alterado, quando o pistão 4 for posicionado como o centro morto superior de compressão.

Conforme mostrado na figura 2, para fazer com que os eixos de carnes 54, 55 girem em direções opostas, o eixo de um motor acionador 59 é provido com um par de engrenagens de rosca sem fim 61, 62 com dire- ções de rosca opostas. As engrenagens 63, 64 que são engatadas com es- tas engrenagens de rosca sem fim 61, 62 são presas às extremidades dos eixos de carnes 54, 55. Nesta concretização, o motor acionador 59 poderá ser acionado para mudar o volume da câmara de combustão 5, quando o pistão 4 estiver posicionado no centro morto superior de compressão sobre uma ampla faixa. É notado que o mecanismo de taxa de compressão variá- vel A mostrado da figura 1 a figura 3 mostra um exemplo. Qualquer tipo de mecanismo de taxa de compressão variável pode ser usado. Por outro lado, a figura 4 mostra um mecanismo de regulação de válvula variável B conectado à extremidade do eixo de carnes 70 para acio- nar a válvula de admissão 7 na figura 1. Com referência à figura 4, este me- canismo de regulação de válvula variável B é provido com uma polia de dis- tribuição 71 girada por um eixo de manivela de motor através de uma correia de distribuição na direção da seta, um alojamento cilíndrico 72 que gira jun- tamente com a polia de distribuição 71, um eixo 73 capaz de girar juntamen- te com um eixo de carnes propulsor de válvula de admissão 70 e capaz de girar com relação ao alojamento cilíndrico 72, uma pluralidade de divisórias 74 que se estende de uma circunferência interna do alojamento cilíndrico 72 para uma circunferência externa do eixo 73, e pás 75 que se estendem entre as divisórias 74 da circunferência externa do eixo 73 para a circunferência interna do alojamento cilíndrico 72, os dois lados das pás 75 formados com câmaras hidráulicas para avançar 76 e o uso de câmaras hidráulicas para retardar 77.

A alimentação de óleo de trabalho para as câmaras hidráulicas 76, 77 é controlada por uma válvula de controle de alimentação de óleo de trabalho 85. Esta válvula de controle de alimentação de óleo de trabalho 85 é provida com orifícios hidráulicos 78, 79 conectados às câmaras hidráulicas 76, 77, um orifício de alimentação 81 para o óleo de trabalho descarregado de uma bomba hidráulica 80, um par de orifícios de drenagem 82, 83, e uma válvula de carretei 84 para controlar a conexão e a desconexão dos orifícios 78, 79, 81, 82, 83.

Para avançar a fase dos carnes do eixo de carnes propulsor de válvula de admissão 70, na figura 4, a válvula de carretei 84 é forçada a mo- ver para a direita, o óleo de trabalho alimentado do orifício de alimentação 81 é alimentado através do orifício hidráulico 78 para as câmaras hidráulicas para avançar 76, e o óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas para retardar 77 é drenado do orifício de drenagem 83. Neste momento, o eixo 73 é força- do a girar com relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção da seta.

Em oposição a isto, para retardar a fase dos carnes do eixo de carne propulsor de válvula de admissão 70, na figura 4, a válvula de carretei 84 é forçada a se mover para a esquerda, o óleo de trabalho alimentado do orifício de alimentação 81 é alimentado através do orifício hidráulico 79 para as câmaras hidráulicas para retardar 77, e o óleo de trabalho nas câmaras hidráulicas para avançar 76 é drenado do orifício de drenagem 82. Neste momento, o eixo 73 é forçado a girar com relação ao alojamento cilíndrico 72 na direção oposta às setas.

Quando o eixo 73 for forçado a girar com relação ao alojamento cilíndrico 72, se a válvula de carretei 84 for retornada para a posição neutra mostrada na figura 4, a operação para a relativa rotação do eixo 73 será terminada, e o eixo 73 será mantido na relativa posição rotacional nesse momento. Por isso, é possível usar o mecanismo de regulação de válvula variável B de modo a avançar ou a retardar a fase dos carnes do eixo de carnes propulsor de válvula de admissão 70 exatamente pela quantidade desejada.

Na figura 5, a linha sólida mostra quando o mecanismo de regu- lação de válvula variável B é usado para avançar a fase dos carnes do eixo de carnes propulsor de válvula de admissão 70 ao máximo, enquanto a linha partida mostra quando ele é usado para retardar a fase dos carnes do eixo de carnes propulsor de válvula de admissão 70 ao máximo. Por isso, o tem- po de abertura da válvula de admissão 7 pode ser livremente ajustado entre a faixa mostrada pela linha sólida na figura 5 e a faixa mostrada pela linha rompida; por conseguinte, a regulação de fechamento da válvula de admis- são 7 pode ser ajustada em qualquer ângulo de manivela na faixa mostrada pela seta C na figura 5.

O mecanismo de regulação de válvula variável B mostrado nas figuras 1 e 4 é um exemplo. Por exemplo, pode ser usado um mecanismo de regulação de válvula variável ou outros vários tipos de mecanismos de regu- lação de válvula variável capazes de mudarem apenas a regulação de fe- chamento da válvula de admissão enquanto mantêm a regulação de abertu- ra da válvula de admissão constante. Além disso, na presente invenção, o mecanismo de regulação de válvula variável B é usado para mudar a regula- ção inicia! da ação de compressão efetiva, de modo que mesmo que não seja usado um mecanismo de regulação de válvula variável, qualquer forma de mecanismo de mudança de regulação inicial de ação de compressão efe- tiva poderá ser usada, se um mecanismo de mudança de regulação inicial de ação de compressão efetiva for capaz de mudar uma regulação inicial de uma ação de compressão efetiva.

A seguir, será explicado, com referência à figura 6, o significado dos termos usados no presente pedido. É notado que as figuras 6(A), (B) e (C) mostram, para 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 figuras 6(A), (B) e (C), o volume da câmara de combustão irá mostrar o vo- lume da câmara de combustão, quando o pistão estiver no centro morto su- perior de compressão.

A figura 6(A) explica a taxa de compressão mecânica. A taxa de compressão mecânica é um valor determinado mecanicamente a partir do volume de curso do pistão e do volume da câmara de combustão no mo- mento de um curso de compressão. Esta taxa de compressão mecânica é expressa por (volume da câmara de combustão + volume de curso)/ volume da câmara de combustão. No exemplo mostrado na figura 6(A), esta taxa de compressão mecânica se torna (50 ml + 500 ml)/50 ml = 11.

A figura 6(B) explica a taxa de compressão efetiva. Esta taxa de compressão efetiva é um valor determinado do efetivo volume de curso do pistão de quando a ação de compressão é verdadeiramente iniciada para quando o pistão alcança o centro morto superior e o volume de câmara de combustão. Esta taxa de compressão efetiva é expressa por (volume da câ- mara de combustão + volume de curso efetivo)/volume da câmara de com- bustão. Isto é, conforme mostrado na figura 6(B), mesmo que o pistão co- mece a se elevar no curso de compressão, nenhuma ação de compressão será executada enquanto a válvula de admissão estiver aberta. A ação de compressão efetiva é iniciada depois que a válvula de admissão se fecha. Por isso, a ação de compressão efetiva é expressa, como segure, usando o volume de curso efetivo. No exemplo mostrado na figura 6(B), a taxa de compressão efetiva se tornará (50 ml + 450 ml)/50 ml = 10. A figura 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 da câmara de combustão + volume do curso)/ volume da câmara de combustão. No exemplo mostrado na figura 6(C), esta taxa de expansão se torna (50 ml + 500 ml)/50 ml = 11.

A seguir, serão explicadas, com referência às figuras 7 e 8, as características mais básicas da presente invenção. É notado que a figura 7 mostra a relação entre a eficiência térmica teórica e a taxa de expansão, enquanto a figura 8 mostra uma comparação entre o ciclo comum e o ciclo de taxa de expansão super elevada usados seletivamente de acordo com a carga da presente invenção.

A figura 8(A) mostra o ciclo comum, quando a válvula de admis- são se fecha perto do centro morto inferior e a ação de compressão pelo pistão é iniciada de substancialmente perto do centro morto inferior de com- pressão. No exemplo mostrado na figura 8(A) também, do mesmo modo como os exemplos mostrados nas figuras 6(A), (B) e (C), o volume da câma- ra de combustão é de 50 ml, e o volume do curso do pistão é de 500 ml. Conforme será entendido a partir da figura 8(A), em um ciclo comum, a taxa de compressão mecânica é (50 ml + 500 ml)/50 ml = 11, a taxa de compres- são efetiva é também de cerca de 11, e a taxa de expansão também se tor- na (50 ml + 500 ml)/50 ml = 11. Isto é, em um motor de combustão interna comum, a taxa de compressão mecânica e a taxa de compressão efetiva e a taxa de expansão se tornam substancialmente iguais.

A linha sólida na figura 7 mostra a mudança na eficiência térmica teórica no caso em que a taxa de compressão efetiva e a taxa de expansão são substancialmente iguais, isto é, no ciclo comum. Neste caso, é aprendi- do que quanto maior a taxa de expansão, isto é, quanto mais alta a taxa de compressão efetiva, mais alta a eficiência térmica teórica. Por isso, em um ciclo comum, para elevar a eficiência térmica teórica, a taxa de compressão efetiva deve ser mais alta. Entretanto, devido às restrições sobre a ocorrên- cia de detonações no momento da operação de carga elevada do motor, a taxa de compressão efetiva poderá ser apenas elevada mesmo no máximo em cerca de 12, conseqüentemente, em um ciclo comum, a eficiência térmi- ca teórica não pode ser suficientemente alta.

Por outro lado, nesta situação, os inventores fizeram uma rigoro- sa diferenciação entre a taxa de compressão mecânica e a taxa de com- pressão efetiva e estudaram a eficiência térmica teórica e, como resultado, descobriram que na eficiência térmica teórica, a taxa de expansão é domi- nante, e a eficiência térmica teórica não é absolutamente afetada pela taxa de compressão efetiva. Isto é, se a taxa de compressão efetiva for elevada, a força explosiva irá aumentar, mas a compressão exige uma grande ener- gia; por conseguinte, mesmo se a taxa de compressão efetiva for elevada, a eficiência térmica teórica não será absolutamente elevada.

Em oposição a isto, se a taxa de expansão for aumentada, quan- to mais longo o período durante o qual uma força atua pressionando o pistão no momento do curso de expansão, mais longo será o tempo em que o pis- tão confere uma força rotacional para o eixo de manivela. Por isso, quanto maior a taxa de expansão, mais alta se tornará a eficiência térmica teórica. A linha rompida na figura 7 mostra a eficiência térmica teórica no caso de fixar a taxa de compressão efetiva em 10 e de elevar a taxa de expansão nesse estado. Deste modo, é aprendido que a quantidade de elevação da eficiên- cia térmica teórica não irá diferir tanto assim, quando da elevação da taxa de expansão no estado em que a taxa de compressão efetiva é mantida em um valor baixo e do grau de elevação da eficiência térmica teórica no caso em que a taxa de compressão efetiva é aumentada juntamente com a taxa de expansão, conforme mostrado pela linha sólida da figura 7.

Se a taxa de compressão efetiva for assim mantida em um valor baixo, não irão ocorrer detonações; por isso, se for elevada a taxa de expan- são no estado em que a taxa de compressão efetiva é mantida em um valor baixo, a ocorrência de detonações poderá ser impedida e a eficiência térmi- ca teórica poderá ser grandemente elevada. A figura 8(B) mostra um exem- plo do caso em que é usado o mecanismo de taxa de compressão variável A e o mecanismo de regulação de válvula variável B para manter a taxa de compressão efetiva em um valor baixo e elevar a taxa de expansão.

Com referência à figura 8(B), neste exemplo, o mecanismo de taxa de compressão variável A é usado para diminuir o volume da câmara de combustão de 50 ml para 20 ml. Por outro lado, o mecanismo de regula- ção de válvula variável B é usado para retardar a regulação de fechamento da válvula de admissão até que o efetivo volume de curso do pistão mude de 500 ml para 200 ml. Como resultado, neste exemplo, a taxa de compressão efetiva se torna (20 ml + 200 ml)/20 ml = 11 e a taxa de expansão se torna (20 ml + 500 ml)/20 ml = 26. No ciclo comum mostrado na figura 8(A), con- forme explicado acima, a taxa de compressão efetiva é de cerca de 11 e a taxa de expansão é de 11. Comparado com este caso, no caso mostrado na figura 8(B), é aprendido que apenas a taxa de expansão é elevada para 26. Esta é a razão pela qual é chamada de "ciclo de taxa de expansão super elevada".

Ademais, em geral, em um motor de combustão interna, quanto mais baixa a carga do motor, pior a eficiência térmica; por isso, para aperfei- çoar a eficiência térmica no momento da operação do veículo, isto é, para aperfeiçoar o consumo de combustível, é necessário aperfeiçoar a eficiência térmica no momento da operação de carga baixa do motor. Neste caso, con- forme explicado acima, quanto maior a taxa de expansão, mais a eficiência térmica é aperfeiçoada. Por outro lado, se a taxa de compressão do motor for elevada, a taxa de expansão se tornará mais alta. Por isso, para aperfei- çoar a eficiência térmica no momento da operação do veículo, é preferível elevar a taxa de compressão mecânica no momento da operação de carga baixa do motor tanto quanto possível para permitir que a taxa de expansão máxima seja obtida no momento da operação de carga baixa do motor. Além disso, no ciclo de taxa de expansão super elevada mostrado na figura 8(B), o efetivo volume de curso do pistão no momento do curso de compressão será menor, de modo que a quantidade de ar aspirado que pode ser sugado na câmara de combustão 5 se torne menor; por isso, este ciclo de taxa de expansão super elevada poderá ser apenas empregado quando a carga do motor for relativamente baixa. Por isso, na presente invenção, no momento da operação de carga baixa do motor, o ciclo de taxa de expansão super elevada mostrado na figura 8(B) é ajustado, enquanto que no momento da operação de carga elevada do motor, o ciclo comum mostrado na figura 8(A) é ajustado. Esta é a característica básica da presente invenção.

A seguir, será explicado, com referência à figura 9, o controle operacional como um todo, de acordo com a presente invenção.

A figura 9 mostra as mudanças na taxa de compressão mecâni- ca, na taxa de expansão, na regulação de fechamento da válvula de admis- são 7, na pressão na câmara de combustão 5 no final do curso de compres- são, mais precisamente na pressão na câmara de combustão 5 bem antes da combustão ou bem antes de uma ação de ignição por uma vela de igni- ção 6, na quantidade de ar aspirado, no grau de abertura da válvula de es- trangulamento 17, e na perda de bombeamento juntamente com a carga do motor. É notado que, nesta concretização, de acordo com a presente inven- ção, ordinariamente a razão comum de ar-combustível na câmara de com- bustão 5 é controlada por realimentação à razão estequiométrica de ar- combustível com base no sinal de saída do sensor de razão de ar- combustível 23, de modo que o catalisador de três vias no conversor catalíti- co 22 possa simultaneamente reduzir o HC, o CO e o NOx não-queimados no gás de escape.

Agora, na presente invenção, a regulação de fechamento da vál- vula de admissão 7 é controlada de modo que uma quantidade do ar aspira- do de acordo com a carga exigida seja alimentada na câmara de combustão 5. A taxa de compressão mecânica é controlada de modo que o estado do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão se torne substancialmente constante, não obstante a carga do motor. É notado que, no exemplo mostrado na figura 9, a taxa de compressão mecânica é contro- lada de modo que a pressão na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão se torne substancialmente constante, não obstante a carga do motor.

Se a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 e a ta- xa de compressão mecânica forem assim controladas, a regulação de fe- chamento da válvula de admissão 7 e a taxa de compressão mecânica mu- darão de acordo com a carga do motor, conforme mostrado, em geral, pela linha sólida da figura 9. É notado que esta figura 9 mostra o caso em que a carga do motor muda enquanto a velocidade do motor é mantida constante.

Agora, na presente invenção, no momento da operação de carga elevada do motor, conforme explicado acima, é executado o ciclo comum mostrado na figura 8(A). Neste momento, a quantidade de ar é grande, de modo que, conforme mostrado pela linha sólida na figura 9, a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 seja avançada, conforme mostrado pela linha sólida na figura 5. Além disso, neste momento, conforme mostrado na figura 9, a taxa de compressão mecânica se torna mais baixa, de modo que a taxa de expansão se torne mais baixa. É notado que, neste momento, o grau de abertura da válvula de estrangulamento 17 é mantido totalmente aberto ou substancialmente totalmente aberto, de modo que a perda de bombeamento se torne zero.

Por outro lado, conforme mostrado na figura 9, se a carga do motor se tornar mais baixa, a quantidade de ar a ser alimentada dentro da câmara de combustão 5 será reduzida juntamente com isto, de modo que, conforme mostrado pela linha sólida na figura 9, na medida em que a carga do motor se torna mais baixa, a regulação de fechamento da válvula de ad- missão 7 seja retardada. Neste momento também, é aprendido que a válvula de estrangulamento 17 é mantida no estado totalmente aberto ou substanci- almente totalmente aberto; por isso, a quantidade de ar alimentada na câma- ra de combustão 5 é controlada não pela válvula de estrangulamento 17, mas pela mudança da regulação de fechamento da válvula de admissão 7. Por isso, neste momento também, a perda de bombeamento se torna zero.

Por outro lado, quando a carga do motor fica mais baixa e a quantidade de ar alimentado na câmara de combustão 5 é assim reduzida, para manter a pressão na câmara de combustão 5 no final do curso de com- pressão constante, é necessário diminuir o volume da câmara de combustão 5 no centro morto superior de compressão, isto é, aumentar a taxa de com- pressão mecânica. Por isso, conforme mostrado na figura 9, na medida em que a carga do motor se torna mais baixa, a taxa de compressão mecânica é aumentada; por isso, a taxa de expansão também é aumentada.

Se a carga do motor se tornar adicionalmente mais baixa, para adicionalmente reduzir a quantidade de ar aspirado a ser alimentado dentro da câmara de combustão 5, conforme mostrado pela linha sólida na figura 9, a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 será retardada para a regulação de fechamento limite permitindo o controle da quantidade de ar alimentada na câmara de combustão 5. Na região de uma carga mais baixa do que a carga do motor L2, quando a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 alcançar a regulação de fechamento limite, a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 será mantida na regulação de fecha- mento limite. Se a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 for mantida na regulação de fechamento limite, a quantidade de ar aspirado não mais poderá ser controlada pela mudança da regulação de fechamento da válvula de admissão 7. Por isso, a quantidade de ar aspirado tem que ser controlada por algum outro método.

Na concretização mostrada na figura 9, neste momento, isto é, na região de uma carga mais baixa do que a carga do motor L2 quando a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 alcançar a regulação de fechamento limite, a válvula de estrangulamento 17 é usada para controlar a quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combustão 5. Contudo, se for usada a válvula de estrangulamento 17 para controlar a quantidade de ar aspirado, conforme mostrado na figura 9, a perda de bombeamento irá aumentar.

É notado que para impedir esta perda de bombeamento, na re- gião de uma carga mais baixa do que a carga do motor L2 quando a regula- ção de fechamento da válvula de admissão 7 alcançar a regulação de fe- chamento limite, a válvula de estrangulamento 17 é mantida no estado to- talmente aberto ou substancialmente totalmente aberto. Nesse estado, quan- to mais baixa a carga do motor, maior poderá ser a razão de ar-combustível. Neste momento, o injetor de combustível 13 é preferivelmente disposto na câmara de combustão 5 para executar a combustão estratificada. Por outro lado, se a carga do motor se tornar mais baixa e a quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combustão 5 for reduzi- da, a taxa de compressão mecânica será adicionalmente aumentada para manter a pressão na câmara de combustão 5 na extremidade da constante de curso de compressão. A seguir, quando a taxa de compressão mecânica alcançar a taxa de compressão mecânica limite que forma o limite estrutural da câmara de combustão 5, na região de uma carga mais baixa do que a carga do motor L1 quando a taxa de compressão mecânica alcançar a taxa de compressão mecânica limite, a taxa de compressão mecânica será man- tida na taxa de compressão de motor limite. Por isso, no momento da opera- ção de carga baixa do motor, a taxa de compressão mecânica se torna a máxima, e a taxa de expansão também se torna a máxima. De outra forma, na presente invenção, de modo a obter a taxa de expansão máxima no mo- mento da operação de carga baixa do motor, a taxa de compressão mecâni- ca é a máxima.

Desta forma, de acordo com a presente invenção, não obstante a carga do motor, a pressão na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão fica substancialmente constante. Isto é, não obstante a carga do motor, o estado do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão se torna o estado ótimo do gás conferindo uma boa combustão estável sem produzir detonações. Conseqüentemente, é possível obter uma boa combustão estável em todas as regiões de carga, tal como no momento da operação de carga baixa do motor onde a taxa de compressão mecânica se torna a máxima.

Conforme explicado acima, no ciclo de taxa de expansão super elevada mostrada na figura 8(B), a taxa de expansão é de 26. Quanto maior esta taxa de expansão, melhor, mas se for 20 ou mais, poderá ser obtida uma eficiência térmica teórica consideravelmente alta. Por isso, na presente invenção, no momento da operação de carga baixa do motor, o mecanismo de taxa de compressão variável A é formado de modo que a taxa de expan- são se torne 20 ou mais.

Além disso, no exemplo mostrado na figura 9, a taxa de com- pressão mecânica é mudada continuamente de acordo com a carga do mo- tor. Entretanto, a taxa de compressão mecânica pode ser também mudada em estágios de acordo com a carga do motor.

Adicionalmente, conforme mostrado pela linha rompida na figura 9, na medida em que a carga do motor fica mais baixa, com o avanço da regulação de fechamento da válvula de admissão 7 também, será possível controlar a quantidade de ar aspirado sem depender da válvula de estrangu- lamento 17. Por isso, na figura 9, se da cobertura tanto do caso mostrado pela linha sólida como do caso mostrado pela linha rompida na expressão, na concretização de acordo com a presente invenção, a regulação de fe- chamento da válvula de admissão 7 é deslocada na medida em que a carga do motor fica mais baixa em uma direção longe do centro morto inferior de admissão BDC até que a regulação de fechamento limite L2 permita o con- trole da quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combustão.

A seguir, será explicada, com referência às figuras de 10 a 14, uma concretização para controlar a taxa de compressão mecânica, de modo que a pressão na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão se torne substancialmente constante, não obstante a carga do motor.

A figura 10(A) mostra um mapa da regulação de fechamento IC da válvula de admissão 7 exigida para alimentar uma quantidade de ar aspi- rado de acordo com a carga exigida no lado de dentro da câmara de com- bustão 5. Conforme será entendido da figura 10(A), a regulação de fecha- mento IC da válvula de admissão 7 é uma função da carga do motor L e da velocidade do motor N. Este mapa é armazenado de antemão na ROM 32.

A figura 10(B) mostra a relação entre a pressão-alvo PN da câ- mara de combustão 5 no final do curso de compressão, mais precisamente, a pressão-alvo PN na câmara de combustão 5 bem antes da combustão ou bem antes da ignição por uma vela de ignição 6, e uma carga de motor L. Na figura 10(B), PNi, PN2, PN3 e PN4 mostram pressões-alvos para diferentes velocidades do motor. Neste caso, para a velocidade do motor, é provida a relação PNi < PN2 < PN3 < PN4. Isto é, quanto mais alta a velocidade do mo- tor, mais é perturbado o lado de dentro da câmara de combustão 5, ficando assim difíceis as detonações; por conseguinte, a pressão-alvo PN fica mais alta, quanto mais alta a velocidade do motor.

Conforme mostrado na figura 10(B)1 a pressão-alvo PN é cons- tante na mesma velocidade de motor, não obstante a carga do motor. Entre- tanto, este pressão-alvo PN pode também ser modificada de algum modo dependendo da magnitude da carga do motor.

A figura 11 mostra a rotina de controle de operação quando da detecção direta da pressão na câmara de combustão 5 e do controle da taxa de compressão mecânica com base na pressão detectada na câmara de combustão 5.

Com referência à figura 11, primeiro, na etapa 100, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L > L2, a rotina procederá para a etapa 101, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada para se fechar na regulação de fechamento calculada IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 104. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 100, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 102, onde a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 é a regulação de fechamento limite; então, na etapa 103, a quantidade de ar aspirado é controlada pela válvula de estrangula- mento 19. Em seguida, a rotina procederá para a etapa 104.

Na etapa 104, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L > L-i, a rotina procederá para a etapa 105, onde a pressão PO na câmara de combustão 5 no final do cur- so de compressão é detectada pelo sensor de pressão 23. Depois, na etapa 106, é julgado se a pressão PO é mais alta do que a pressão-alvo PN calcu- lada da figura 10(B) mais um valor fixo a, isto é, o valor PN + a. Quando PO > PN + a, a rotina procederá para a etapa 107, onde a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procede para a etapa 111. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 106, que PO < PN + a, a rotina procederá para a etapa 108, onde é julgado se a pres- são PO é mais baixa do que a pressão-alvo PN calculada da figura 10 (B) menos o valor fixo a, isto é, o valor PN - oc. Quando PO < PN - a, a rotina procederá para a etapa 109, onde a taxa de compressão mecânica CR será aumentada pelo valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 111.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 104, que L < Li1 a rotina procederá para a etapa 110, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão mecânica limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 111. Na etapa 111, a taxa de compressão mecânica calculada CR é obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A. Isto é, quando L > L1, a pressão PO será a pressão-alvo PN com o controle da taxa de compressão mecânica CR, enquanto que quando L < Li, a taxa de compressão mecânica CR será fixada na taxa de compressão mecânica limi- te.

A figura 12 mostra a rotina de controle de operação quando da detecção da pressão na passagem de admissão do motor, usando esta pressão detectada para estimar a pressão na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão, e controlando a taxa de compressão mecâni- ca com base na pressão estimada na câmara de combustão 5.

Com referência à figura 12, primeiro, na etapa 200, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L > L2, a rotina procederá para a etapa 201, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada para se fechar na regulação de fechamento calculada IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 204. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 200, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 202, onde a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 é a regulação de fechamento limite; então, na etapa 203, a quantidade de ar aspirado será controlada pela válvula de estrangu- lamento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 204.

Na etapa 204, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L > Li, a rotina procederá para a etapa 205, onde o sensor de pressão 25 é usado para detectar a pressão PP na passagem de admissão e o volume V1 da câmara de combustão 5 no efetivo momento do início de compressão é calculado a partir da regulação de fechamento IC da válvula de admissão 7, por exemplo, o volume V0 da câmara de combustão 5 bem antes da ignição ser calculada a partir da regu- lação de ignição. Depois, na etapa 206, a pressão PO na câmara de com- bustão 5 no final do curso de compressão é calculada da pressão detectada PP na passagem de admissão e V1, V0. Isto é, se a pressão for Ρ, o volume for V, e a taxa de calor específico for K (= Cp / Cv), quando a compressão adiabática for executada, será encontrada a relação PVk = constante. Se a pressão na câmara de combustão 5, no momento do início da compressão adiabática, for a pressão PP na passagem de admissão, esta relação poderá ser usada para encontrar a pressão PO na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão.

Depois, na etapa 207, é julgado se a pressão PO é mais alta do que a pressão-alvo PN calculada da figura 10(B) mais um valor fixo α, isto é, o valor PN + α. Quando PO > PN + α, a rotina procederá para a etapa 208, onde a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor fixo ΔCR. Depois, a rotina procederá para a etapa 212. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 207, que PO ≤ PN + α, a rotina procederá para a etapa 209, onde é julgado se a pressão PO é mais baixa do que a pressão-alvo PN calculada da figura 10(B) menos o valor fixo a, isto é, o valor PN - α. Quando PO < PN - α, a rotina procederá para a etapa 210, onde a taxa de compres- são mecânica CR é aumentada por um valor fixo ΔCR. Depois, a rotina pro- cederá para a etapa 212.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 204, que L < L1, a rotina procederá para a etapa 211, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão mecânica. Depois, a rotina procederá para a etapa 212. Na etapa 212, a taxa de compressão mecânica calculada CR se- rá obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A.

As figuras 13 e 14 mostram uma modificação. Nesta modifica- ção, conforme mostrado na figura 13, a relação entre a taxa de compressão mecânica alvo CRO exigida para formação na pressão na câmara de com- bustão 5 no centro morto superior de compressão a pressão-alvo e a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(PV) é armazenada de antemão. Com base nesta relação, a taxa de compressão mecânica é con- trolada. É notado que, na figura 13, CRONi, CRON2, CRON3 e CRON4 mos- tram as relações de compressão mecânica alvos para diferentes velocidades de motor. Neste caso, para a velocidade do motor, é provida a relação CRONi < CRON2 < CRON3 < CRON4. Isto é, quanto mais alta a velocidade do motor, mais alta a taxa de compressão mecânica alvo.

A seguir, será explicada a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(PV). Se a pressão na câmara de combustão 5 e o volume da câmara de combustão 5 no centro morto superior de compressão forem P0 e V0, o volume da câmara de combustão 5 no centro morto inferior de compressão será Vs, e a pressão na câmara de combustão 5 e o volume da câmara de combustão 5, quando a ação de compressão for efetivamente iniciada, serão Pi e Vll quando a compressão adiabática for executada, PoVok = PiV/ será encontrado. Isto pode ser modificado para V0 = (PiZPo)17k V1. Por outro lado, a taxa de compressão mecânica é expressa por Vs/Vo. Por isso, a taxa de compressão mecânica é expressa por Vs/V0 = Vs.Po1/k/(Pi1/k Vi). Aqui, P1vkVi é a função de determinação de taxa de com- pressão mecânica f(PV). Neste caso, a relação entre a função de determina- ção de taxa de compressão mecânica f(PV) e a taxa de compressão mecâ- nica alvo CRO é conforme mostrado na figura 13.

Isto é, conforme mostrado na figura 13, se a pressão P1 na câ- mara de combustão 5 no efetivo momento do início da compressão for ele- vada, a função de determinação da taxa de compressão mecânica f(PV) se tornará maior; logo, a taxa de compressão mecânica alvo CRO cai. Por outro lado, se o volume V1 da câmara de combustão 5 no efetivo momento do iní- cio de compressão se tornar menor, a função de determinação da taxa de compressão mecânica f(PV) se tornará menor e, por conseguinte, a taxa de compressão mecânica alvo CRO se torna maior. Na concretização, de acor- do com a presente invenção, a pressão na passagem de admissão efetuada pelo sensor de pressão 25 é a pressão Pi na câmara de combustão 5 no efetivo momento do início de compressão. Por outro lado, o volume V1 da câmara de combustão 5 no efeti- vo momento do início de compressão pode ser calculado a partir da regula- ção de fechamento IC da válvula de admissão 7. Além disso, este volume V1 é proporcional à quantidade de ar aspirado a ser alimentado dentro da câ- mara de combustão 5, de modo que este volume V1 possa ser calculado a partir da quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combustão 5. Neste caso, a quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combus- tão 5 é expressa por C.Ga/N (C é uma constante proporcional), onde a quantidade de ar aspirado sugado por tempo unitário é Ga e a velocidade do motor é N. Por isso, o volume V1 pode ser calculado a partir da quantidade Ga de ar aspirado detectado pelo detector de quantidade de ar aspirado 16 e pela velocidade do motor N.

Com referência à figura 14, primeiro, na etapa 300, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L > L2, a rotina procederá para a etapa 301, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada para se fechar na regulação de fechamento calculado IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 304. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 300, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 302, onde a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 será a regulação de fechamento limite; então, na eta- pa 303, a quantidade de ar aspirado será controlada pela válvula de estran- gulamento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 304.

Na etapa 304, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L > L1, a rotina procederá para a etapa 305, onde é calculado o valor da função de determinação de taxa de compressão mecânica f(PV). Neste caso, conforme explicado acima, esta função de determinação de taxa de compressão mecânica é calculada da pressão na passagem de admissão detectada pelo sensor de pressão 25 e pela regulação de fechamento IC da válvula de admissão 7 ou é calculada a partir da pressão na passagem de admissão detectada pelo sensor de pres- são 25, da quantidade de ar aspirado detectado pelo detector de quantidade de ar aspirado 16, e da velocidade do motor.

Depois, na etapa 306, a taxa de compressão mecânica alvo CRO correspondendo à velocidade do motor é calculada da figura 13. Em seguida, na etapa 307, é julgado se a taxa de compressão mecânica CR é mais alta do que a taxa de compressão mecânica alvo CRO calculada a par- tir da figura 13 mais o valor fixo γ, isto é, o valor CRO + γ. Quando CR > CRO + γ, a rotina procederá para a etapa 308 onde a taxa de compressão mecânica CR é reduzida pelo valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá pa- ra a etapa 312. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 307, que CR < CRO + γ, a rotina procederá para a etapa 309, onde é julgado se a ta- xa de compressão mecânica CR é mais baixa do que a taxa de compressão mecânica alvo CRO calculada a partir da figura 13 menos o valor fixo γ, isto é, o valor CRO - γ. Quando CR < CRO - γ, a rotina procederá para a etapa 310, onde a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 312.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 304, que L < Li, a rotina procederá para a etapa 311, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão mecânica limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 312. Na etapa 312, a taxa de compressão mecânica CR é obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A. Isto é, quando L > Li, a taxa de compressão mecânica CR será controlada para a taxa de compressão mecânica alvo CRO, enquanto que quando L < L-i, a taxa de compressão mecânica CR será fixada na taxa de compressão me- cânica limite.

A seguir, será explicada, com referência às figuras de 15 a 19, uma concretização de controlar a taxa de compressão mecânica, de modo que a temperatura do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão se torne substancialmente constante, não obstante a carga do motor.

Neste caso também, não obstante a carga do motor, o estado do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão é o estado ótimo do gás que confere uma boa combustão estável sem produzir detona- ções. Conseqüentemente, é possível obter uma boa combustão estável em todas as regiões de carga, tal como no momento da operação de carga bai- xa do motor onde a taxa de compressão mecânica é a máxima.

A figura 15 mostra a relação entre a temperatura de gás alvo TN na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão, mais precisa- mente falando, a temperatura de gás alvo TN na câmara de combustão 5 bem antes da combustão ou bem antes da ignição pela vela de ignição 6, e a carga do motor L. Na figura 15, TN1, TN2, TN3 e TN4 mostram temperatu- ras de gás alvos para diferentes velocidades do motor. Neste caso, para a velocidade do motor, há a relação TN1 < TN2 < TN3 < TN4. Isto é, conforme explicado acima, quanto mais alta a velocidade do motor, mais difíceis são as detonações; por conseguinte, a temperatura de gás alvo TN fica mais al- ta, quanto mais alta a velocidade do motor.

Conforme mostrado na figura 15, a temperatura de gás alvo TN é constante na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor. Contudo, esta temperatura de gás alvo TN pode também ser mudada de algum modo de acordo com a magnitude da carga do motor.

A figura 16 mostra a rotina de controle de operação, quando da detecção direta da temperatura do gás na câmara de combustão 5 e do con- trole da taxa de compressão mecânica com base na temperatura detectada do gás na câmara de combustão 5.

Com referência à figura 16, primeiro, na etapa 400, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L ≥ L2, a rotina procederá para a etapa 401, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada para se fechar na regulação de fechamento calculado IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 404. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 400, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 402, onde a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 é a regulação de fechamento limite; então, na etapa 403, a quantidade de ar aspirado é controlada pela válvula de estrangula- mento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 404. Na etapa 404, é julgado se a carga de motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L > L1, a rotina procederá para a etapa 405, onde a temperatura TO do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão é detectada pela sensor de temperatura 24.

Depois, na etapa 406, é julgado se a temperatura do gás TO é mais alta do que a temperatura do gás alvo TN calculada da figura 15 mais um valor fixo β, isto é, o valor TN + β. Quando TO > TN + β, a rotina procederá para a e- tapa 407, onde a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 411. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 406, que TO < TN + β, a rotina procederá para a etapa 408, onde é julgado se a temperatura do gás TO é mais baixa do que a temperatura do gás alvo TN calculada na figura 15 menos o valor fixo β, isto é, o valor TN - β. Quando TO < TN - β, a rotina procederá para a eta- pa 409, onde a taxa de compressão mecânica CR é aumentada pelo valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 411.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 404, que L < Li, a rotina procederá para a etapa 410, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão mecânica limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 411. Na etapa 411, a taxa de compressão mecânica calculada CR é obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A. Isto é, quando L > Li, a temperatura do gás TO será a temperatura do gás alvo TN com o controle da taxa de compressão mecânica CR, enquanto que quando L < L-ι, a taxa de compressão mecânica CR será fixada na taxa de compressão mecânica limite.

A figura 17 mostra a rotina de controle de operação, quando da detecção de temperatura do ar aspirado na câmara de combustão 5, da es- timativa a partir desta temperatura detectada a temperatura do gás no final do curso de compressão câmara de combustão 5, e do controle da taxa de compressão mecânica com base na temperatura estimada do gás na câma- ra de combustão 5.

Com referência à figura 17, primeiro, na etapa 500, é julgado se a carga de motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L >_L2, a rotina procederá para a etapa 501, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada de modo a se fechar na regulação de fechamento calculado IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 504. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 500, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 502, onde a regulação de fechamen- to da válvula de admissão 7 é a regulação de fechamento limite; então, na etapa 503, a quantidade de ar aspirado é controlada pela válvula de estran- gulamento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 504.

Na etapa 504, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L > L1, a rotina procederá para a etapa 505, onde o sensor de temperatura 26 é usado para detectar a tem- peratura TT do ar aspirado sugado na câmara de combustão 5 e o volume V1 da câmara de combustão 5 é calculado a partir da regulação de fecha- mento IC da válvula de admissão 7 no efetivo momento do início da com- pressão, por exemplo, o volume V0 da câmara de combustão 5 bem antes da ignição é calculado da regulação de ignição. Depois, na etapa 506, a temperatura TO do gás dentro da câmara de combustão 5 no final do curso de compressão é calculada a partir da temperatura detectada TT do ar de sucção e de V1, V0. Isto é, se a temperatura for Τ, o volume será V, e a taxa de calor específico será K (=Cp/Cv), quando a compressão adiabática for e- xecutada, será encontrada a relação de TVk"1 = constante. Se for criada a temperatura do gás na câmara de combustão 5 no momento do início da compressão adiabática da temperatura TT do ar de sucção, será possível usar esta relação para encontrar a temperatura do gás TO na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão.

Depois, na etapa 507, é julgado, se a temperatura do gás TO é mais alta do que a temperatura do gás alvo TN calculada a partir da figura 15 mais um valor fixo β, isto é, o valor TN + β. Quando TO > TN + β, a rotina procederá para a etapa 508 onde a taxa de compressão mecânica CR é re- duzida por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 512. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 507, que TO ≤ TN + β, a rotina procederá para a etapa 509, onde é julgado se a temperatura do gás TO é mais baixa do que a temperatura do gás alvo TN calculada a partir da figura 15 menos o valor fixo β, isto é, o valor TN - β. Quando TO < TN - β, a rotina procederá para a etapa 510, onde a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 512.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 504, que L < Li, a rotina procederá para a etapa 511, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão do motor limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 512. Na etapa 512, a taxa de compressão mecânica calculada CR é obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A.

As figuras 18 e 19 mostram uma modificação. Nesta modifica- ção, conforme mostrado na figura 18, a relação entre a taxa de compressão mecânica alvo CRO e a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV) exigida para formar a temperatura do gás na câmara de combustão 5 no centro motor superior de compressão a temperatura de gás alvo é armazenada de antemão. Com base nesta relação, a taxa de com- pressão mecânica é controlada. É notado que, na figura 18, CROTi, CROT2, CROT3 e CRT4 mostram relações de compressão mecânica alvos para velo- cidades respectivamente diferentes. Neste caso, para a velocidade do motor, há a relação CROT1 < CROT2 < CROT3 < CROT4. Isto é, quanto mais alta a velocidade do motor, maior a taxa de compressão mecânica alvo.

A seguir, será explicada a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV). Se a pressão na câmara de combustão 5 e o volume da câmara de combustão 5 no centro morto superior de compressão forem respectivamente Po e V0, o volume da câmara de combustão 5 no centro morto inferior de compressão será Vs, a pressão na câmara de com- bustão 5 e o volume da câmara de combustão 5 no momento do efetivo iní- cio da ação de compressão serão, respectivamente, Pi e V1, no momento da compressão adiabática, será encontrado T0V0k"1 = T1V/"1. Se esta equação for modificada, V0 = (T1ZT0)1^11V1. Por outro lado, a taxa de compressão mecânica é expressa por Vs/V0. Por isso, a taxa de compressão mecânica é expressa por Vs/V0 = Vs.T01/(k1)/(Ti1/(k"1) V1). Aqui, Ti1/(k"1)Vi é a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV). Neste caso, a relação entre a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV) e a taxa de compressão mecânica algo CRO é conforme mostrado na figura 18.

Isto é, conforme mostrado na figura 18, se a temperatura do gás T1 na câmara de combustão 5 no efetivo momento do início de compressão for alta, a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV) será maior e, por conseguinte, a taxa de compressão mecânica alvo CRO cai. Por outro lado, se o volume V1 da câmara de combustão 5 no efetivo momento do início da compressão for pequeno, a função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV) se tornará pequena; por conseguin- te, a taxa de compressão mecânica alvo CRO se torna grande. Na concreti- zação, de acordo com a presente invenção, a temperatura do gás na passa- gem de sucção detectada pelo sensor de temperatura 26 é a temperatura do gás T1 na câmara de combustão 5 no efetivo momento do início de com- pressão.

Por outro lado, o volume V1 da câmara de combustão 5 no efeti- vo momento do início de compressão poderá ser calculado a partir da regu- lação de fechamento IC da válvula de admissão 7. Além disso, este volume V1, conforme explicado acima, poderá ser calculado a partir da quantidade de ar aspirado Ga detectada pelo detector de quantidade de ar aspirado 16 e da velocidade do motor N.

Com referência à figura 19, primeiro, na etapa 600, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L > L2, a rotina procederá para a etapa 601 onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada para se fechar na regulação de fechamento calculado IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 604. Em oposição a isto, quando, na etapa 600, for julgado que L < L2, a rotina procederá para a etapa 602, onde a regulação de fechamento da válvula de admissão é a regulação de fechamento limite e, então, na etapa 603, a quantidade de ar aspirado é controlada pela válvula de estrangula- mento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 604.

Na etapa 604, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L ≥ L1, a rotina procederá para a etapa 605, onde é calculado o valor da função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV). Neste caso, conforme explicado acima, esta função de determinação de taxa de compressão mecânica f(TV) é calculada a partir da temperatura do gás na passagem de admissão detectada pelo sensor de temperatura 26 e da regulação de fechamento IC da válvula de admissão 7 ou é calculada da temperatura do gás na passagem de admis- são detectada pelo sensor de temperatura 26, da quantidade de ar aspirado detectado pelo detector de quantidade de ar aspirado 16, e da velocidade do motor.

Depois, na etapa 606, a taxa de compressão mecânica alvo CRO correspondendo à velocidade do motor é calculada a partir da figura 18. Em seguida, na etapa 607, é julgado se a taxa de compressão mecânica CR é mais alta do que a taxa de compressão mecânica alvo CRO calculada da figura 18 mais um valor fixo γ, isto é, o valor CRO + γ. Quando CR > CRO + γ, a rotina procederá para a etapa 608, onde a taxa de compressão mecâ- nica CR será reduzida por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 612. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 607, que CR ≤ CRO +γ, a rotina procederá para a etapa 609, onde é julgado se a taxa de compressão mecânica CR é mais baixa do que a taxa de compressão mecânica alvo CRO calculada na figura 18 menos o valor fixo γ, isto é, o va- lor CRO-γ. Quando CR < CRO - γ, a rotina procederá para a etapa 609, onde a taxa de compressão mecânica CR será aumentada por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 612.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 604, que L < Li, a rotina procederá para a etapa 611, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão de motor limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 612. Na etapa 612, a taxa de compressão mecânica calculada CR é obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A. Isto é, quando L ≥ Li, a taxa de compressão mecânica CR será controlada para a taxa de compressão mecânica alvo CRO, enquanto que quando L < L, a taxa de compressão mecânica CR será fixada na taxa de compressão de motor limite.

As figuras 20 e 21 mostram ainda outra concretização.

A figura 20(A) mostra a relação entre a pressão PO na câmara de combustão 5 e a temperatura do gás TO no final do curso de compressão bem antes da ignição e do limite de detonações. Mesmo que a pressão PO seja um tanto baixa, quanto mais alta a temperatura do gás TO, mais deto- nações ocorrem, enquanto que mesmo que a temperatura do gás TO seja um tanto baixa, quanto mais alta a pressão P, mais detonações ocorrem, de modo que o limite de detonações seja expresso conforme mostrado na figura 20(A).

Nesta concretização, a pressão PO e a temperatura do gás TO são formadas para serem a pressão-alvo e a temperatura de gás alvo no valor alvo MN posicionado no lado ligeiramente mais leve do que o limite de detonações na figura 20(A) com o controle da taxa de compressão mecâni- ca. Este valor alvo MN é ajustado para diferentes velocidades de motor, con- forme mostrado na figura 20(B). Neste caso, para a velocidade do motor, há a relação MN1 < MN2 < MN3 < MN4. Isto é, conforme explicado acima, quanto mais alta a velocidade do motor, mais difíceis as detonações; por conseguin- te, o valor alvo MN é mais alto, quanto mais alta for a velocidade do motor.

A seguir, será explicada, com referência à figura 12, a rotina de controle de operação.

Com referência à figura 21, primeiro, na etapa 700, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L > L2, a rotina procederá para a etapa 701, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada de modo a se fechar na regulação de fechamento calculada IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 704. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 700, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 702, onde a regulação de fechamen- to da válvula de admissão 7 é a regulação de fechamento limite; então, na etapa 703, a quantidade de ar aspirado é controlada pela válvula de estran- gulamento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 704.

Na etapa 704, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga Li mostrada na figura 9. Quando L > Lt, a rotina procederá para a etapa 705, onde a pressão PO na câmara de combustão 5 e a temperatura do gás TO no final do curso de compressão serão calculadas. Neste caso, esta pressão PO pode ser encontrada com o uso do sensor de pressão 23 para diretamente detectar a pressão na câmara de combustão 5. Alternati- vamente, o sensor de pressão 25 pode ser usado para detectar a pressão na passagem de admissão e a pressão PO encontrada a partir desta pressão detectada usando a relação acima PVk = constante. Similarmente, a tempe- ratura TO do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compres- são pode ser encontrada com a detecção direta da mesma por um sensor de temperatura 24. Alternativamente, um sensor de temperatura 26 pode ser usado para detectar a temperatura do ar aspirado que flui para a câmara de combustão 5 e a temperatura do gás TO encontrada a partir desta tempera- tura detectada usando TVk"1 = constante acima.

Quando a pressão PO na câmara de combustão 5 e a temperatu- ra do gás TO no final do curso de compressão forem calculadas, a rotina procederá para a etapa 706, onde é julgado se o ponto SN determinado da pressão PO e da temperatura do gás TO estiver no lado mais alto a partir do valor alvo MN calculado da figura 20(B) mais um valor fixo ε, isto é, o valor MN + ε. Quando SN > MN + ε, a rotina procederá para a etapa 707, onde a taxa de compressão mecânica CR é reduzida pelo valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 711. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 706, que SN < MN + ε, a rotina procederá para a etapa 708, onde é julgado se o ponto SN determinado a partir da pressão PO e da temperatura do gás TO está no lado inferior a partir do valor alvo MN calculado a partir da figura 20(B) menos o valor fixo ε, isto é, o valor MN - ε. Quando SN < MN - ε, a rotina procederá para a etapa 709 onde a taxa de compressão mecânica CR é aumentada por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 711. Por outro lado, quando for julgado, na etapa 704, que L < Li, a rotina procederá para a etapa 710, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão mecânica limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 711. Na etapa 711, a taxa de compressão mecânica calculada CR será obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A. Isto é, quando L > L1, a pressão PO e a temperatura do gás TO serão o valor alvo MN com o controle da taxa de compressão mecânica CR. Quando L < L1, a taxa de compressão mecânica CR será fixada na taxa de compressão mecânica limite.

A seguir, será explicada, com relação às figuras 22 e 23, uma concretização onde a densidade do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão é formada para ser substancialmente constante, não obstante a carga do motor com o controle da taxa de compressão me- cânica.

Neste caso também, não obstante a carga do motor, o estado do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão é o ótimo estado do gás conferindo a boa combustão estável sem produzir detona- ções. Conseqüentemente, é possível obter uma boa combustão estável em todas as regiões de carga, tal como no momento da operação de carga bai- xa do motor onde a taxa de compressão mecânica é a máxima.

A figura 22 mostra a relação entre a densidade de gás alvo DN na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão, mais precisa- mente, a densidade de gás alvo DN na câmara de combustão 5 bem antes da combustão ou bem antes de ignição pela vela de ignição 6, e a carga do motor L. Na figura 22, DNi, DN2, DN3 e DN4 mostram densidades de gás alvos para diferentes velocidades do motor. Neste caso, para a velocidade do motor, há a relação DN1 < DN2 < DN3 < DN4. Isto é, conforme explicado acima, quanto mais alta a velocidade do motor, mais difíceis as detonações; por conseguinte, quanto mais alta a densidade de gás alvo DN, mais alta a velocidade do motor.

Conforme mostrado na figura 22, a densidade de gás alvo DN é constante na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor. Entretanto, esta densidade de gás alvo DN pode ser também mudada um tanto de acordo com a magnitude da carga do motor.

A figura 23 mostra a rotina de controle de operação quando da descoberta da pressão na câmara de combustão 5 e da temperatura do gás no final do curso de compressão, do cálculo da densidade do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão a partir desta pressão e desta temperatura de gás, e do controle da taxa de compressão mecânica com base na densidade calculada do gás na câmara de combustão 5.

Com referência à figura 23, primeiro, na etapa 800, é julgado se a carga do motor L é mais alta do que a carga L2 mostrada na figura 9. Quando L ≥ L2, a rotina procederá para a etapa 801, onde o mapa mostrado na figura 10(A) é usado para calcular a regulação de fechamento IC da vál- vula de admissão 7 e a válvula de admissão 7 é controlada para se fechar na regulação de fechamento calculado IC. Depois, a rotina procederá para a etapa 804. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 800, que L < L2, a rotina procederá para a etapa 802, onde a regulação de fechamento da válvula de admissão 7 é a regulação de fechamento limite; então, na etapa 803, a quantidade de ar aspirado será controlada pela válvula de estrangu- lamento 19. Depois, a rotina procederá para a etapa 804.

Na etapa 804, é julgado se a carga do motor L é mais baixa do que a carga L1 mostrada na figura 9. Quando L ≥ L1, a rotina procederá para a etapa 805, onde serão calculadas a pressão PO na câmara de combustão 5 e a temperatura do gás TO no final do curso de compressão. Neste caso, esta pressão Pl poderá ser encontrada com o uso do sensor de pressão 23 para diretamente detectar a pressão na câmara de combustão 5. Alternati- vamente, o sensor de pressão 25 pode ser usado para detectar a pressão na passagem de admissão e a pressão PO encontrada a partir desta pressão detectada usando a relação PVk = constante. Similarmente, a temperatura TO do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão pode ser encontrada com o uso do sensor de temperatura 24 para diretamente detectar a temperatura do gás na câmara de combustão 5. Alternativamente, o sensor de temperatura 26 pode ser usado para detectar a temperatura no ar aspirado que flui para a câmara de combustão 5 e a temperatura do gás TO encontrada a partir desta temperatura detectada usando a relação TVk"1 = constante.

Quando a pressão PO na câmara de combustão 5 e a temperatu- ra do gás TO no final do curso de compressão forem calculadas, a rotina procederá para a etapa 806, onde a equação de estado do gás (PV = (W/M). RT1 onde W indica a massa do gás de sucção e M o peso molecular do gás de sucção) é usada para calcular a densidade DO do gás na câmara de combustão 5 no final do curso de compressão (=W/V = (M/R). (PO/TO)).

Depois, na etapa 807, é julgado se a densidade do gás DO é mais alta do que a densidade de gás alvo DN calculada a partir da figura 22 mais um valor fixo δ, isto é, o valor DN + δ. Quando DO > DN + δ, a rotina procederá para a etapa 808, onde a taxa de compressão mecânica CR é reduzida por um valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 812. Em oposição a isto, quando for julgado, na etapa 807, que DO < DN + δ, a rotina procederá para a etapa 809, onde é julgado se a densidade do gás DO é mais baixa do que a densidade de gás alvo DN calculada da figura 22 menos o valor fixo δ, isto é, o valor DN - δ. Quando DO < DN - δ, a rotina procederá para a etapa 810, onde a taxa de compressão mecânica CR é aumentada pelo valor fixo ACR. Depois, a rotina procederá para a etapa 812.

Por outro lado, quando for julgado, na etapa 804, que L < L1, a rotina procederá para a etapa 811, onde a taxa de compressão mecânica CR é a taxa de compressão mecânica limite. Depois, a rotina procederá para a etapa 812. Na etapa 812, a taxa de compressão mecânica calculada CR é obtida com o controle do mecanismo de taxa de compressão variável A. Isto é, quando L > L1, a densidade do gás DO é a densidade do gás alvo DN com o controle da taxa de compressão mecânica CR, enquanto que quando L < L1, a taxa de compressão mecânica CR será fixada com relação à taxa de compressão mecânica limite. LISTAGEM DE REFERÊNCIAS

1 cárter

2 bloco de cilindros

3 culatra do bloco de cilindros

4 pistão

5 câmara de combustão

7 válvula de admissão

19 válvula de estrangulamento

23, 25 sensor de pressão

24,26 sensor de temperatura

70 eixo de carnes propulsor de válvula de admissão

A mecanismo de taxa de compressão variável

B mecanismo de regulação de válvula variável

Claims (30)

1. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de con- trolar uma regulação de fechamento de uma válvula de admissão e um me- canismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de com- pressão mecânica, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade do ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, e a taxa de compressão mecânica seja controlada de modo que a pressão na câmara de combustão no final do curso de compressão se torne substancialmente constante substancialmente na mesma velocidade de motor, não obstante a carga do motor.

2. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 1, em que a pressão na câmara de combustão no final do curso de compressão é a pressão na câmara de combustão bem antes da combustão ou bem antes da ignição por uma vela de ignição.

3. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita pressão da câmara de combus- tão constante fica mais alta, quanto mais alta a velocidade do motor.

4. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 1, em que a pressão na câmara de combustão é diretamente detectada e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na pressão detectada na câmara de combustão.

5. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 1, em que a pressão na passagem de sucção do motor é detectada, a pressão na câmara de combustão no final do curso de compressão é estimada a partir da pressão detectada, e a taxa de compres- são mecânica é controlada com base na pressão estimada na câmara de combustão.

6. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 1, em que a taxa de compressão mecânica exi- gida para que a pressão na câmara de combustão no final do curso de com- pressão seja substancialmente constante, não obstante a carga do motor, é armazenada como uma função de um valor representativo que representa a pressão na passagem de admissão do motor e a quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combustão, a pressão na passagem de admissão e o dito valor representativo são detectados, e a taxa de compressão mecâ- nica é determinada com base na pressão detectada e no valor representati- vo.

7. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de con- trolar uma regulação de fechamento de uma válvula de admissão e um me- canismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de com- pressão mecânica, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade do ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, e a taxa de compressão mecânica é controlada de modo que a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão se torne substanci- almente constante substancialmente na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor.

8. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 7, no qual a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão é a temperatura na câmara de combustão bem antes da combustão ou bem antes da ignição por uma vela de ignição.

9. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 7, em que a temperatura do gás na câmara de combustão constante é mais alta, quanto mais alta for a velocidade do mo- tor.

10. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 7, em que a temperatura do gás na câmara de combustão é diretamente detectada e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na temperatura detectada do gás na câmara de com- bustão.

11. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 7, em que a temperatura do ar aspirado que flui para a câmara de combustão é detectada, a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão é estimada a partir da tem- peratura estimada, e a taxa de compressão mecânica é controlada com base na temperatura estimada do gás na câmara de combustão.

12. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 7, em que a taxa de compressão mecânica exi- gida para que a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão seja substancialmente constante, não obstante a car- ga do motor, é armazenada como uma função da temperatura do ar aspirado que flui para a câmara de combustão e de um valor representativo que re- presenta a quantidade de ar alimentado na câmara de combustão, a tempe- ratura do ar de sucção e o dito valor representativo são detectados, e a taxa de compressão mecânica é determinada com base nesta temperatura e nes- te valor representativo.

13. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma regulação de fechamento de uma válvula de admissão e um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de compressão mecânica, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade de ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, valores alvos da pressão na câmara de combustão e da temperatura do gás no final do curso de compressão são armazenados de antemão, e a taxa de compres- são mecânica é controlada de modo que a pressão na câmara de combus- tão e a temperatura do gás no final do curso de compressão se tornem os valores alvos armazenados.

14. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 13, em que a pressão na câmara de combustão e a temperatura do gás no final do curso de compressão são a pressão na câmara de combustão e a temperatura do gás bem antes da combustão ou bem antes da ignição por uma vela de ignição.

15. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 13, em que o dito valor alvo é mais alto, quanto mais alta a velocidade do motor.

16. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 13, em que a pressão na câmara de combustão no final do curso de compressão é encontrada com a detecção direta da pressão na câmara de combustão ou com a estimativa da pressão detectada na passagem de admissão.

17. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 13, em que a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão é encontrada com a detecção direta da temperatura do gás na câmara de combustão ou com a estimativa da temperatura detectada do ar aspirado que flui para a câmara de combus- tão.

18. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas que compreende um mecanismo de regulação de válvula variável capaz de controlar uma regulação de fechamento de uma válvula de admissão e um mecanismo de taxa de compressão variável capaz de mudar uma taxa de compressão mecânica, a regulação de fechamento da válvula de admissão é controlada de modo que uma quantidade do ar aspirado de acordo com a carga exigida seja alimentada em uma câmara de combustão, e a taxa de compressão mecânica é controlada de modo que a densidade do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão se torne substanci- almente constante substancialmente na mesma velocidade do motor, não obstante a carga do motor.

19. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 18, em que a densidade do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão é a densidade do gás na câma- ra de combustão bem antes da combustão ou bem antes da ignição por uma vela de ignição.

20. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 18, em que a densidade do gás na câmara de combustão constante é mais alta, quando mais alta a velocidade do motor.

21. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 18, em que a pressão na câmara de combustão e a temperatura do gás no final do curso de compressão são encontradas, a densidade do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão é calculada a partir da pressão e da temperatura do gás, e a taxa de com- pressão mecânica é controlada com base na densidade calculada do gás na câmara de combustão.

22. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 21, em que a pressão na câmara de combustão no final do curso de compressão é encontrada com a detecção direta da pressão na câmara de combustão ou com a estimativa da pressão detectada na passagem de admissão.

23. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 21, em que a temperatura do gás na câmara de combustão no final do curso de compressão é encontrada com a detecção direta da temperatura do gás na câmara de combustão ou com a estimativa da temperatura detectada do ar aspirado que flui para a câmara de combus- tão.

24. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com qualquer das reivindicações 1,7, 13 e 18, em que, no momento da operação de carga baixa do motor, a taxa de compressão mecânica é a máxima para obter uma taxa de expansão de 20 ou mais.

25. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com qualquer das reivindicações 1, 7, 13 ou 18, em que a regulação de fechamento da válvula de admissão é deslocada na medida em que a carga do motor se torna mais baixa em uma direção longe do centro morto inferior de admissão até uma regulação de fechamento limite que permite o controle da quantidade do ar aspirado alimentado na câmara de combustão.

26. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 25, em que, em uma região de uma carga mais alta do que a carga do motor, quando a regulação de fechamento da válvula de admissão alcançar a dita regulação de fechamento limite, a quantidade de ar aspirado alimentado na câmara de combustão será controlada pela regulação de fechamento da válvula de admissão sem depender de uma válvula de estrangulamento disposta em uma passagem de admissão de motor.

27. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 26, em que, em uma região de uma carga mais alta do que a carga do motor, quando a regulação de fechamento da válvula de admissão alcançar a dita regulação de fechamento limite, a válvula de estrangulamento será mantida em um estado totalmente aberto.

28. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 25, em que, em uma região de uma carga mais baixa do que a carga do motor, quando a regulação de fechamento da válvu- la de admissão alcançar a dita regulação de fechamento limite, a quantidade de ar alimentada na câmara de combustão será controlada por uma válvula de estrangulamento disposta em uma passagem de admissão do motor.

29. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com a reivindicação 25, em que, em uma região de uma carga mais baixa do que a carga do motor, quando a regulação de fechamento da válvu- la de admissão alcançar a dita regulação de fechamento limite, a regulação de fechamento da válvula de admissão será mantida na dita regulação de fechamento limite.

30. Motor de combustão interna do tipo ignição por centelhas, de acordo com qualquer das reivindicações 1,7, 13 ou 18, em que, quando a taxa de compressão mecânica for aumentada para a taxa de compressão mecânica limite, a taxa de compressão mecânica será mantida na dita taxa de compressão mecânica limite.