DE102010009817B4 - Betriebsstrategie für eine HCCI-Verbrennung während des Aufwärmens eines Motors - Google Patents

Betriebsstrategie für eine HCCI-Verbrennung während des Aufwärmens eines Motors Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) in einem Modus mit funkenunterstützter homogener Kompressionszündung in einem Aufwärmzyklus in einem Betriebsbereich, in dem ein eine Motordrehzahl, eine Motorlast und eine Motortemperatur umfassender gegenwärtiger Motorzustand angibt, dass eine einzelne Betriebsstrategie über den gesamten Aufwärmzyklus verwendet werden kann, wobei das Verfahren umfasst, dass: die Motordrehzahl überwacht wird; die Motorlast überwacht wird; die Motortemperatur überwacht wird; Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) ermittelt werden, indem gemäß der überwachten Motortemperatur zwischen Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei kaltem Motor (10) kalibriert wurden, und Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor (10) kalibriert wurden, interpoliert wird; und die ermittelten Einstellungen verwendet werden, um den Betrieb des Motors (10) zu steuern.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und spezieller deren Betriebssteuerung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezogen auf die vorliegende Offenbarung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
  • Verbrennungsmotoren, insbesondere Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, fallen allgemein in eine von zwei Kategorien, Motoren mit Funkenzündung und Motoren mit Kompressionszündung. Herkömmliche Motoren mit Funkenzündung, beispielsweise Benzinmotoren, funktionieren typischerweise durch ein Einleiten eines Kraftstoff/Luftgemischs in die Verbrennungszylinder, das dann in dem Verdichtungstakt verdichtet und durch eine Zündkerze gezündet wird. Herkömmliche Motoren mit Kompressionszündung, wie beispielsweise Dieselmotoren, funktionieren typischerweise durch ein Einleiten oder Einspritzen von unter Druck stehendem Kraftstoff in einen Verbrennungszylinder in der Nähe eines oberen Totpunkts (TDC) des Verdichtungstakts, welcher Kraftstoff bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für herkömmliche Benzinmotoren als auch Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden. Jeder Motortyp weist Vorteile und Nachteile auf. Im Allgemeinen erzeugen Benzinmotoren geringere Emissionen, sind aber weniger effizient, während Dieselmotoren im Allgemeinen effizienter sind, aber mehr Emissionen erzeugen.
  • Kürzlich wurden andere Typen von Verbrennungsmethodiken für Verbrennungsmotoren eingeführt. Eines dieser Verbrennungskonzepte ist in der Technik als die homogene Kompressionszündung (HCCI) bekannt. Der HCCI-Betriebsmodus umfasst einen verteilten, flammenlosen, Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, der durch die Oxidationschemie anstelle der Fluidmechanik gesteuert wird. Bei einem typischen Motor, der in dem HCCI-Betriebsmodus arbeitet, ist die Zylinderladung zu der Einlassventil-Schließzeit nahezu homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und des Restniveaus. Ein typischer Motor, der in dem HCCI-Betriebsmodus arbeitet, kann ferner unter Verwendung einer Kraftstoffeinspritzung für eine geschichtete Ladung arbeiten, um den Verbrennungsprozess zu steuern und zu modifizieren, der umfasst, dass eine Verbrennung mit geschichteter Ladung verwendet wird, um die HCCI-Verbrennung auszulösen. Da die Selbstzündung ein verteilter kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess ist, arbeitet der Motor mit einem sehr verdünnten Kraftstoff/Luftgemisch (d. h. magerer als am Kraftstoff/Luft-Stöchiometriepunkt) und weist eine relativ niedrige Verbrennungs-Spitzentemperatur auf, wodurch extrem niedrige Stickstoffoxidemissionen (NOx-Emissionen) gebildet werden. Das Kraftstoff/Luftgemisch für die Selbstzündung ist im Vergleich zu den geschichteten Kraftstoff/Luft-Verbrennungsgemischen, die in Dieselmotoren verwendet werden, relativ homogen, und daher werden die fetten Zonen im Wesentlichen beseitigt, die bei Dieselmotoren Rauch und Partikelemissionen bilden. Aufgrund dieses sehr verdünnten Kraftstoff/Luftgemischs kann ein Motor, der in dem Selbstzündungs-Verbrennungsmodus arbeitet, ungedrosselt arbeiten, um eine dieselähnliche Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erreichen. Der HCCI-Motor kann bei Stöchiometrie mit wesentlichen Mengen von AGR arbeiten, um eine effektive Verbrennung zu bewirken.
  • Bei mittleren Motordrehzahlen und -lasten wurde gefunden, dass eine Kombination von Ventilprofil und -timing (beispielsweise Abgas-Wiederverdichtung und Abgas-Rückatmung) und Kraftstoffzufuhr-Strategie effektiv ist, um für eine adäquate thermische Energie für die Zylinderladung zu sorgen, so dass die Selbstzündung während des Verdichtungstakts zu einer stabilen Verbrennung mit geringem Geräusch führt. Eines der Hauptprobleme für den effektiven Betrieb eines Motors in dem Selbstzündungs-Betriebsmodus war es, den Verbrennungsprozess korrekt zu steuern, so dass eine robuste und stabile Verbrennung, die zu geringen Emissionen, einer optimalen Wärmefreigaberate und geringem Geräusch führt, über einen Bereich von Betriebsbedingungen erreicht werden kann. Die Vorteile der Selbstzündungsverbrennung sind seit vielen Jahren bekannt. Die hauptsächliche Barriere für eine Produktimplementierung war jedoch die Unfähigkeit, den Selbstzündungs-Verbrennungsprozess zu steuern, d. h. die Verbrennungsphasenlage und die Verbrennungsgeschwindigkeit. Eine zu späte Phasenlage oder eine sehr langsame Verbrennung wird zu Teilverbrennungen und sogar möglicherweise zu Fehlzündungen führen. Eine zu frühe Phasenlage oder eine zu schnelle Verbrennung wird zu einem Klopfen führen.
  • Es gibt keine direkte Steuerung eines Verbrennungsstarts für einen Motor, der in dem Selbstzündungsmodus arbeitet, da die chemische Kinetik der Zylinderladung den Start und den Verlauf der Verbrennung bestimmt. Die chemische Kinetik ist empfindlich gegenüber der Temperatur, und somit ist der Verbrennungsprozess mit gesteuerter Selbstzündung empfindlich gegenüber der Temperatur. Eine wichtige Variable, welche die Verbrennungsauslösung und den Verbrennungsfortschritt beeinflusst, ist die effektive Temperatur der Zylinderstruktur, d. h. die Temperatur der Zylinderwände, des Zylinderkopfs, des Ventils und der Kolbenkrone.
  • Die Temperatur in der Verbrennungskammer eines Motors ist während eines Motor-Aufwärmzyklus schwankend. Das Steuern des HCCI-Betriebs über einen Aufwärmzyklus kann daher schwierig sein. Es sind Kalibrierungstechniken bekannt, die ein inkrementelles Testen eines Motors an inkrementellen Betriebspunkten über einen gesamten Betriebsbereich umfassen, wodurch Einstellungen ausgearbeitet werden, um den Motor bei jeder Motordrehzahl, Motorlast und Motortemperatur zu betreiben. Dieser Prozess zum Kalibrieren eines Motors ist intensiv und kann bei der Ausführung eine lange Zeit benötigen.
  • In der WO 2008/109643 A1 sind ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors während eines Aufwärmzyklus beschrieben, wobei zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr des Motors Interpolationstechniken verwendet werden.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors anzugeben, bei denen während des vollständigen Motor-Aufwärmzyklus eine vereinfachte Betriebsstrategie verwendet werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 13 und durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
  • Ein Verbrennungsmotor arbeitet in einem Modus mit funkenunterstützter homogener Kompressionszündung in einem Aufwärmzyklus. Ein Verfahren zum Steuern des Motors in einem Betriebsbereich, in dem ein eine Motordrehzahl, eine Motorlast und eine Motortemperatur umfassender gegenwärtiger Motorzustand angibt, dass eine einzelne Betriebsstrategie über den gesamten Aufwärmzyklus verwendet werden kann, umfasst, dass die Motordrehzahl überwacht wird, dass die Motorlast überwacht wird und dass die Motortemperatur überwacht wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass Einstellungen zum Betreiben des Motors ermittelt werden, indem gemäß der überwachten Motortemperatur zwischen Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei kaltem Motor kalibriert wurden, und Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor kalibriert wurden, interpoliert wird. Die ermittelten Einstellungen werden verwendet, um den Betrieb des Motors zu steuern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und einer bestimmten Anordnung von Teilen physikalische Gestalt annehmen, von welchen die Ausführungsformen im Detail beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, dargestellt werden, und wobei:
  • 1 einen Verbrennungsmotor und ein begleitendes Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung schematisch zeigt;
  • 2 ein Steuerungs-Flussdiagramm eines Kraftstoffeinspritzungs-Steuerschemas gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 3 beispielhafte Betriebsmodi gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt, die durch Drehzahl- und Lastbereiche definiert sind;
  • 4 eine beispielhafte Ausführung des HCCI-MI-Modus über einen Viertakt-Motorzyklus des Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt;
  • 5 einen Betrieb des MIMI-Betriebs, der unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 6 ein beispielhaftes NOx-Emissionsprofil für ein erstes Kraftstoff-Einspritzungsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt;
  • 7 ein beispielhaftes Profil für die Verbrennungsinstabilität für ein drittes Kraftstoff-Einspritzungsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt;
  • 8 Ergebnisse des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt, welche die Verbrennungsstabilität als eine Funktion des Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkts für verschiedene Zündfunken-Entladungszeitpunkte zeigen;
  • 9 Ergebnisse des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt, welche die Kraftstoffmasse, die während einer Wiederverdichtung verbrannt wird, als eine Funktion des Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkts zeigen;
  • 10 Ergebnisse des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt, welche eine Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis und den spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauch zeigen;
  • 11 ein alternatives Verfahren zum Ermitteln der Kraftstoffmasse für das erste, zweite und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 12 einen beispielhaften für die funkenunterstützte HCCI ermöglichten Aufwärm-Betriebsbereich gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt;
  • 13 und 14 eine funktionale Beziehung für den Einspritzungszeitpunkt und den Zündfunkenzeitpunkt während einer Wiederverdichtung in einem Motor, der MIMI über einen Bereich von Kühlmitteltemperaturen verwendet, gemäß der vorliegenden Offenbarung beschreiben;
  • 13 fünf Einspritzungszeitpunkte für eine erste Einspritzung grafisch darstellt, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden; und
  • 14 fünf Einspritzungszeitpunkte für eine erste Einspritzung auf ähnliche Weise grafisch darstellt, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden;
  • 15 und 16 eine funktionale Beziehung für die NVO und das L/K-Verhältnis über einen Bereich von Kühlmitteltemperaturen gemäß der vorliegenden Offenbarung beschreiben;
  • 15 fünf NVO-Dauern grafisch darstellt, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden;
  • 16 fünf NVO-Dauern grafisch darstellt, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden;
  • 17 fünf Kraftstoff-Druckeinstellungen gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden; und
  • 18 resultierende Verbrennungs-Stabilitätswerte, die durch die Standardabweichung des IMEP bewertet werden, über einen Aufwärmzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch darstellt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, die Erfindung darzustellen, und selbige nicht einschränken soll, stellt 1 einen Verbrennungsmotor und ein begleitendes Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung schematisch dar. Der Motor 10 kann in mehreren Betriebsmodi selektiv betriebsfähig sein, welche einen Betriebsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Betriebsmodus), einen homogenen Funkenzündungs-Betriebsmodus (SI-H-Betriebsmodus) und einen Funkenzündungs-Betriebsmodus mit geschichteter Ladung (SC-SI-Betriebsmodus) umfassen. Der Motor 10 ist bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis und bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis, das hauptsächlich überstöchiometrisch ist, selektiv betriebsfähig. Die Offenbarung kann bei verschiedenen Verbrennungsmotorsystemen und Verbrennungszyklen angewendet werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann der Motor 10 mit einer Getriebeeinrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um eine Zugkraft auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) zu übertragen. Ein Getriebe kann ein Hybridgetriebe mit Drehmomentmaschinen umfassen, die dazu dienen, eine Zugkraft auf einen Antriebsstrang zu übertragen.
  • Der beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die in Zylindern 15 verschiebbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder der Kolben 14 ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch welche die lineare Hubbewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Ein Lufteinlasssystem liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 29, der die Luft in Einlasskanäle der Verbrennungskammern 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem und Einrichtungen, um die Luftströmung zu überwachen und zu steuern. Die Einlassluft-Einrichtungen umfassen vorzugsweise einen Luftmassenströmungssensor 32, um die Luftmassenströmung und die Einlasslufttemperatur zu überwachen. Ein Drosselventil 34 umfasst vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, die verwendet wird, um die Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5 zu steuern. Ein Drucksensor 36 in dem Einlasskrümmer 29 ist ausgebildet, um den Krümmerabsolutdruck und den barometrischen Druck zu überwachen. Ein äußerer Strömungsdurchgang führt Abgase aus dem Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück und weist ein Strömungssteuerventil auf, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 dient dazu, die Massenströmung des Abgases zu dem Einlasskrümmer 29 zu steuern, indem das Öffnen des AGR-Ventils 38 gesteuert wird. Die Verbrennungskammern 16 sind über die Auslassventile 18 mit dem Auslasskrümmer 39 fluidisch verbunden. Ein Kühlmittelsensor 35 überwacht die Kühlmitteltemperatur und liefert ein Signal an das Steuermodul 5.
  • Die Luftströmung aus dem Einlasskrümmer 29 in jede der Verbrennungskammern 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventile 20 gesteuert. Die Strömung der verbrannten Gase aus den Verbrennungskammern 16 zu dem Abgaskrümmer 39 wird durch ein oder mehrere Auslassventile 18 gesteuert. Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 wird vorzugsweise mit einer doppelten Nockenwelle gesteuert (wie dargestellt), deren Drehungen mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und indiziert sind. Bei einer Ausführungsform ist der Motor 10 mit Einrichtungen ausgestattet, um den Ventilhub der Einlassventile und der Auslassventile zu steuern, welche als Einrichtungen zur variablen Hubsteuerung (VLC-Einrichtungen) bezeichnet werden. Die VLC-Einrichtungen dienen dazu, den Ventilhub oder die Ventilöffnung bei einer Ausführungsform auf eine von zwei diskreten Stufen zu steuern. Die zwei diskreten Stufen umfassen eine Ventilöffnung mit niedrigem Hub (ungefähr 4–6 mm) für einen Motorbetrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last sowie eine Ventilöffnung mit hohem Hub (ungefähr 8–10 mm) für einen Motorbetrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Der Motor 10 ist ferner mit Einrichtungen zum Steuern einer Phasenlage (d. h. des relativen Timings) des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 ausgestattet, was als variable Nockenphasenlage (VCP) bezeichnet wird, um die Phasenlage über diejenige hinaus zu steuern, die durch den zweistufigen VLC-Hub bewirkt wird. Bei einer Ausführungsform gibt es ein VCP/VLC-System 22 für die Einlassventile 20 und ein VCP/VLC-System 24 für die Motor-Auslassventile 18. Die VCP/VLC-Systeme 22, 24 werden von dem Steuermodul 5 gesteuert und liefern durch Kurbelwellen-Drehpositionssensoren für die Einlassnockenwelle (nicht gezeigt) und die Auslassnockenwelle (nicht gezeigt) eine Signalrückkopplung an das Steuermodul 5. Die Einlass- und Auslass-VCP/VLC-Systeme 22 und 24 weisen begrenzte Autoritätsbereiche auf, über den das Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 eingestellt und gesteuert werden kann. VCP-Systeme können einen Autoritätsbereich auf die Phasenlage von 60°–90° der Nockenwellendrehung aufweisen, wodurch ermöglicht wird, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen eines oder beider von den Einlass- und Auslassventilen 20 und 18 nach früh oder nach spät verstellt. Der Autoritätsbereich auf die Phasenlage wird durch die Hardware der VCP und das Steuersystem, das die VCP betätigt, definiert und begrenzt. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 können unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerkraft betätigt werden, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird. Das Steuermodul 5 kann das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 einstellen, um eine negative Ventilüberlappung (NVO) zu erreichen.
  • Der Motor 10 weist ein Kraftstoff-Einspritzungssystem auf, das mehrere Hochdruck-Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in Ansprechen auf ein Signal von dem Steuermodul 5 in eine der Verbrennungskammern 16 direkt einzuspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem (nicht gezeigt) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt.
  • Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem (nicht gezeigt) auf, durch das Funkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu zünden oder bei dem Zünden zu unterstützen.
  • Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs ausgestattet, welche einen Kurbelsensor 42, der eine Ausgabe (RPM) aufweist und dazu dient, die Kurbelwellen-Drehposition zu überwachen, d. h. den Kurbelwinkel und die Kurbeldrehzahl, bei einer Ausführungsform einen Verbrennungssensor 30, der ausgebildet ist, um die Verbrennung zu überwachen, und einen Abgassensor 40 umfassen, der ausgebildet ist, um Abgase zu überwachen, typischerweise ein Sensor für das Luft/Kraftstoffverhältnis. Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Sensoreinrichtung, die dazu dient, einen Zustand eines Verbrennungsparameters zu überwachen, und er ist als ein Zylinderdrucksensor dargestellt, der dazu dient, den Verbrennungsdruck in dem Zylinder zu überwachen. Die Ausgabe des Verbrennungssensors 30 und des Kurbelsensors 42 wird durch das Steuermodul 5 überwacht, das die Verbrennungs-Phasenlage ermittelt, d. h. das Timing des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle 12 für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus. Der Verbrennungssensor 30 kann auch durch das Steuermodul 5 überwacht werden, um einen mittleren effektiven Druck (IMEP) für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus zu ermitteln. Der Motor 10 und das Steuermodul 5 sind vorzugsweise mechanisiert, um Zustände des IMEP für jeden der Zylinder 15 während jedes Zylinder-Zündungsereignisses zu überwachen und zu ermitteln. Alternativ können andere Detektionssysteme verwendet werden, um innerhalb des Umfangs der Offenbarung Zustände anderer Verbrennungsparameter zu überwachen, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren.
  • Das Steuermodul 5 ist vorzugsweise ein Allzweck-Digitalcomputer, der einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, Speichermedien, die einen nicht flüchtigen Speicher einschließlich eines Festwertspeichers und eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers umfassen, einen Arbeitsspeicher, einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung und zur Digital-Analog-Umsetzung und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen umfasst. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen jedes Computers zu schaffen. Die Algorithmen werden typischerweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den zuvor erwähnten Detektionseinrichtungen zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der Aktuatoren unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Die Schleifenzyklen können während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Im Betrieb überwacht das Steuermodul 5 Eingaben von den zuvor erwähnten Sensoren, um Zustände von Motorparametern zu ermitteln. Das Steuermodul 5 ist ausgebildet, um Eingabesignale von einem Betreiber (z. B. eine Gaspedalposition und eine Bremspedalposition), um eine Drehmomentanforderung des Betreibers zu ermitteln, und von den Sensoren zu empfangen, welche die Motordrehzahl und die Einlasslufttemperatur sowie die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben.
  • Das Steuermodul 5 führt einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die zuvor erwähnten Aktuatoren zum Bilden der Zylinderladung zu steuern, was das Steuern der Drosselposition, des Funkenzündungszeitpunkts, der Masse und des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, der AGR-Ventilposition, um die Strömung zurückgeführter Abgase zu steuern, und das Timing und die Phasenlage der Einlass- und/oder Auslassventile bei derart ausgestatteten Motoren umfasst. Das Timing und die Phasenlage der Ventile können bei einer Ausführungsform eine NVO und einen Hub der Abgasventil-Wiederöffnung (bei einer Abgas-Rückatmungsstrategie) umfassen. Das Steuermodul 5 kann arbeiten, um den Motor während des laufenden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann arbeiten, um einen Teil der Verbrennungskammern oder einen Teil der Ventile durch eine Steuerung einer Kraftstoff- und Zündfunken- sowie Ventildeaktivierung selektiv zu deaktivieren. Das Steuermodul 5 kann das Luft/Kraftstoffverhältnis basierend auf einer Rückkopplung von dem Abgassensor 40 steuern.
  • 2 ist ein Steuerungs-Flussdiagramm eines Kraftstoffeinspritzungs-Steuerschemas gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Steuerschema 200 wird vorzugsweise als ein oder mehrere Algorithmen in dem Steuermodul 5 ausgeführt. Das Steuerschema 200 umfasst, dass bei Schritt 202 Motorbetriebsbedingungen, welche die Motordrehzahl, die Einlasslufttemperatur, die Einlassluftmasse und den Zylinderdruck umfassen, und Betreibereingaben überwacht werden, welche die Drehmomentanforderung des Betreibers umfassen. Die Motorlast wird bei Schritt 203 basierend auf der Drehmomentanforderung des Betreibers, der Einlassluftmasse und auf parasitären Lasten, z. B. HVAC, Batterieladungen und elektrischen Lasten ermittelt. Die Motordrehzahl wird durch den Kurbelsensor 42 überwacht. Die Einlasslufttemperatur und die Einlassluftmasse werden durch den Luftmassenströmungssensor 32 überwacht. Der Zylinderdruck wird durch den Verbrennungssensor 30 überwacht.
  • Einer von mehreren Betriebsmodi wird bei Schritt 205 für die Kraftstoffzufuhr und das Steuern des Motors 10 basierend auf Zuständen von Motorparametern, einschließlich der Motordrehzahl und -last, ausgewählt. Das Steuermodul 5 steuert die Kraftstoffeinspritzung bei Schritt 206, die Zündfunkenentladung bei Schritt 207 sowie die Einlass- und Auslass-VCP/VLC-Systeme 22 und 24 bei Schritt 208 entsprechend dem ausgewählten Betriebsmodus.
  • 3 stellt gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielhafte Betriebsmodi graphisch dar, die durch Drehzahl- und Lastbereiche definiert sind. Der beispielhafte Motor ist selektiv in einem von mehreren Betriebsmodi betriebsfähig, basierend auf Motorbetriebszuständen, die bei dieser Ausführungsform die Motordrehzahl und -last umfassen, die aus Motorbetriebsparametern, wie beispielsweise der Einspritzeinrichtungs-Kraftstoffströmung (INJ_PW, in Milligramm) oder der Luftmassenströmung (MAF) oder dem Krümmerdruck (MAP) ableitbar ist. Die Motor-Betriebsmodi umfassen einen Modus mit sprühungsgeführter Funkenzündung (SI-SG-Modus), einen Selbstzündungsmodus mit einzelner Einspritzung (HCCI-SI-Modus) und Selbstzündungsmodus mit mehrfacher Einspritzung (HCCI-MI-Modus) sowie einen homogenen Funkenzündungsmodus (SI-H-Modus). Ein bevorzugter Drehzahl- und Last-Betriebsbereich für jeden der Betriebsmodi basiert auf Parametern für einen optimalen Motorbetrieb, welche die Verbrennungsstabilität, den Kraftstoffverbrauch, die Emissionen, die Motordrehmomentabgabe und andere umfassen. Grenzen, welche die bevorzugten Drehzahl- und Last-Betriebsbereiche definieren, um die Verbrennungsmodi abzugrenzen, werden typischerweise während der Motorkalibrierung und der Entwicklung in der Vorproduktion ermittelt, und sie werden in dem Motorsteuermodul ausgeführt. Im Betrieb überwacht das Steuersystem die Motordrehzahl und -last und befiehlt basierend auf diesen dem Motorbetrieb einen der Motor-Verbrennungsmodi, wie sie unter Bezugnahme auf 3 dargestellt sind. Daher wird bei Bedingungen mit niedriger Drehzahl/Last die SI-SG-Verbrennung befohlen, während bei Betriebsbedingungen mit mittlerer Drehzahl/Last die Selbstzündungsverbrennung befohlen wird.
  • Der Motor 10 kann zwischen den verschiedenen Betriebsmodi von 3 zum Erreichen von bevorzugten Zielen, die sich auf den Kraftstoffverbrauch, die Emissionen und die Motorstabilität beziehen, neben anderen Betrachtungen, und entsprechend der Motordrehzahl und -last wechseln. Wie Fachleute erkennen werden, können viele Betriebsmodi in verschiedenen bevorzugten Drehzahl- und Last-Betriebszonen verwendet werden, und es ist bekannt, dass eine Anzahl von Strategien zum Erweitern der Bereiche verschiedener Modi existiert.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst der SI-H-Modus ein einzelnes Kraftstoff-Einspritzungsereignis, das der Einlassphase eines Motorzyklus entspricht, um ein mittleres Bestdrehmoment zu erreichen. Die Kraftstoffmassenentladung für das einzelne Kraftstoff-Einspritzungsereignis entspricht der Drehmomentanforderung des Betreibers. Dieser Betriebsmodus umfasst einen Betrieb des Motors 10, um hauptsächlich dafür zu sorgen, dass ein Zugdrehmoment bei einem Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last auf den Antriebsstrang übertragen wird.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst der HCCI-SI-Modus, dass der Motor 10 in einem Selbstzündungs-Betriebsmodus mit einzelner Einspritzung mager betrieben wird. Das Steuerschema 200 führt ein Kraftstoff-Einspritzungsereignis vorzugsweise während der Einlassphase eines Motorzyklus aus. Eine Kraftstoffmassenentladung für das Kraftstoff-Einspritzungsereignis basiert auf der Drehmomentanforderung des Betreibers.
  • 4 stellt eine beispielhafte Ausführung des HCCI-MI-Modus über einen Viertakt-Motorzyklus des Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar. Insbesondere ist ein Betriebsmodus mit mehreren Einspritzungen und mehreren Zündungen (MIMI-Betriebsmodus) beschrieben. 4 stellt den Ventilhub (Ventilhub) bezüglich des Kurbelwinkels (Kurbelwinkel) für einen Motorzyklus dar. Der Viertakt-Motorzyklus umfasst, dass vier Phasen aufeinander folgend wiederholt werden: (1) Ausdehnung; (2) Auslass; (3) Einlass; und (4) Verdichtung. Während der NVO beginnt eine Wiederverdichtungsphase, wenn das Auslassventil 18 geschlossen wird, und sie endet, wenn sich der Kolben 14 an dem TDC befindet. Nachdem sich der Kolben von dem TDC zurückzieht, ist die Wiederverdichtung abgeschlossen, und die Verbrennungskammer 16 dehnt sich aus. Die NVO endet anschließend, wenn sich das Einlassventil 20 öffnet.
  • 5 stellt einen Betrieb des MIMI-Betriebs, der unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde, gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Der Modus umfasst, dass der Motor mager betrieben wird und dass mehrere Kraftstoff-Einspritzungsereignisse für jeden Motorzyklus ausgeführt wurden. Ein erstes Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird während der Wiederverdichtungsphase ausgeführt. Ein zweites Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird im Wesentlichen während der Einlassphase selektiv ausgeführt, und es kann bis in den Beginn der Verdichtungsphase hinein andauern, d. h. von dem Start der Verdichtungsphase bis zu einem Mittelpunkt der Verdichtungsphase. Das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis kann selektiv auftreten. Ein drittes Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird im Wesentlichen während des Beendens der Verdichtungsphase ausgeführt, d. h. von einem Mittelpunkt der Verdichtungsphase bis im Wesentlichen zu dem Kolben-TDC. Zündfunken-Entladungsereignisse werden von der Zündkerze 26 im Anschluss an das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ausgeführt. Wie ein Fachmann erkennen wird, umfasst das Ausführen des ersten, zweiten und dritten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses jeweils zumindest einen Kraftstoffpuls, indem die Kraftstoff-Einspritzungseinrichtung 28 betätigt wird. 4 zeigt beispielsweise mehrere Kraftstoffpulse (2A, 2B...2N) für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis.
  • Eine gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für jedes von dem ersten und dritten Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird basierend auf Motorausgangs-NOx-Emissionen und Betrachtungen zur Verbrennungsstabilität ermittelt. Die Kraftstoffmasse, die während der Wiederverdichtungsphase verbrannt wird, kann mit der Verbrennungsstabilität korreliert werden, z. B. mit dem COV des IMEP. Die Kraftstoffmasse, die während der Wiederverdichtungsphase verbrannt wird, kann mit den NOx-Emissionen korreliert werden. Wenn mehr Kraftstoff während der Wiederverdichtung reformiert wird, nehmen die NOx-Emissionen ab; die Verbrennungsstabilität nimmt jedoch ab (der COV des IMEP nimmt zu). Wenn umgekehrt mehr Kraftstoff während des dritten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses in der Verdichtungsphase verbrannt wird, nehmen die NOx-Emissionen zu, und die Verbrennungsstabilität nimmt zu (der COV des IMEP nimmt ab).
  • Im Betrieb wird die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis basierend auf NOx-Emissionen ermittelt, wodurch die NOx-Emissionen minimiert werden, und die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird basierend auf der Verbrennungsstabilität ermittelt, wodurch die Verbrennungsstabilität maximiert wird. Daten für die NOx-Emissionen und die Verbrennungsstabilität können für eine spezielle Hardwareanwendung und für variierende Motorbetriebsbedingungen bezogen auf die verbrannte Kraftstoffmasse für das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis experimentell ermittelt werden. Profile für die NOx-Emissionen und die Verbrennungsstabilität können basierend auf den experimentell ermittelten Daten für Bereiche von Motorbetriebsbedingungen erzeugt werden. Die Profile können indiziert und in dem Steuermodul 5 gespeichert werden. Die Profile für die NOx-Emissionen und die Verbrennungsstabilität können anschließend entsprechend den überwachten Motorbetriebsbedingungen ausgewählt und verwendet werden. Die Motorbetriebsbedingungen umfassen beispielsweise thermische Bedingungen in dem Zylinder, die Einlasslufttemperatur und den Zylinderdruck.
  • Ein vorbestimmter Schwellenwert für maximale NOx-Emissionen für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis und ein vorbestimmter Schwellenwert für die maximale Verbrennungsinstabilität für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis werden in dem Steuermodul 5 gespeichert. Ein Schwellenwert für maximales NOx für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis und ein Schwellenwert für die maximale Verbrennungsinstabilität für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermöglichen, dass eine minimale Kraftstoffmenge in dem ersten und dritten Kraftstoff-Einspritzungsereignis eingespritzt wird, wodurch die NOx-Emissionen und die Verbrennungsinstabilität minimiert werden. Die beschriebenen Schwellenwerte können experimentell, empirisch, voraussagend, durch Modellierung oder andere Techniken entwickelt werden, die geeignet sind, um den Motorbetrieb genau vorauszusagen, und eine Vielzahl von Kalibrierungskurven könnte durch denselben Motor für jeden Zylinder und für verschiedene Motoreinstellungen, Motorbedingungen oder Motorbetriebsbereiche verwendet werden.
  • Es werden beispielhafte Verfahren offenbart, um die beschriebenen Schwellenwerte zu verwenden. 6 stellt ein beispielhaftes NOx-Emissionsprofil für ein erstes Kraftstoff-Einspritzungsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar. Die NOx-Emissionsprofile werden bei einer Ausführungsform für eine spezielle Hardwareanwendung und für variierende Motorbetriebsbedingungen experimentell ermittelt. Die NOx-Emissionsprofile werden vorzugsweise in einem Speicher des Steuermoduls 5 gespeichert. Ein vorbestimmtes NOx-Emissionsprofil wird basierend auf den Motorbetriebsbedingungen ausgewählt. Der vorbestimmte Schwellenwert für maximale NOx-Emissionen wird verwendet, um die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis zu ermitteln. Der vorbestimmte Schwellenwert für maximale NOx-Emissionen wird verwendet, um eine entsprechende gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse zu ermitteln. Die entsprechende gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse ist die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis.
  • 7 stellt ein beispielhaftes Profil für die Verbrennungsinstabilität für ein drittes Kraftstoff-Einspritzungsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar. Profile für die Verbrennungsinstabilität werden für eine spezielle Hardwareanwendung und für variierende Motorbetriebsbedingungen experimentell ermittelt. Die Profile werden in einem Speicher des Steuermoduls 5 gespeichert. Ein vorbestimmtes Profil für die Verbrennungsinstabilität wird basierend auf Motorbetriebsbedingungen ausgewählt. Der vorbestimmte Schwellenwert für die maximale Verbrennungsinstabilität wird verwendet, um die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis zu ermitteln. Der vorbestimmte Schwellenwert für die maximale Verbrennungsinstabilität wird festgelegt, und es wird eine entsprechende gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermittelt. Wie ein Fachmann erkennen wird, ist die Verbrennungsinstabilität die Inverse des COV des IMEP.
  • Wieder auf 5 Bezug nehmend, wird eine gesamte Kraftstoffmasse für jeden Motorzyklus basierend auf Motorbetriebsbedingungen und der Drehmomentanforderung des Betreibers bei Schritt 225 von Prozess 220 ermittelt. Profile für die Verbrennungsstabilität und die NOx-Emissionen werden bei Schritt 230 basierend auf den Motorbetriebsbedingungen ausgewählt. Die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das erste Einspritzungsereignis wird bei Schritt 240 basierend auf dem vorbestimmten Schwellenwert für maximale NOx-Emissionen ermittelt, wie hierin oben beschrieben ist. Die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das dritte Einspritzungsereignis wird bei Schritt 245 basierend auf dem vorbestimmten Schwellenwert für die maximale Verbrennungsinstabilität ermittelt, wie hierin oben beschrieben ist.
  • Nachdem die gewünschte verbrannte Kraftstoffmasse für das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermittelt ist, werden die gewünschte Kraftstoffmasse und der Kraftstoffeinspritzungs- und Zündfunkenzeitpunkt bezüglich des Kurbelwinkels für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis bei Schritt 255 und für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis bei Schritt 260 ermittelt. Die zweite Einspritzung wird bei Schritt 265 definiert, die NVO wird bei Schritt 270 eingestellt und Befehle 28 und 26 werden bei Schritt 275 erzeugt.
  • 8 stellt Ergebnisse des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar, welche die Verbrennungsstabilität als eine Funktion des Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkts für verschiedene Zündfunken-Entladungszeitpunkte zeigen. 8 zeigt ein Kraftstoff-Einspritzungsprofil, das den Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis als eine Funktion von Kurbelwinkelgraden vor dem TDC darstellt, an denen ein letzter Kraftstoffpuls für eine vorbestimmte eingespritzte Kraftstoffmasse endet (EOI3(CA)). Die Zündfunken-Entladungszeitpunkte werden durch einen verstrichenen Kurbelwinkel nach dem Ende des letzten Kraftstoffpulses angegeben. Die Verbrennungsstabilität bezüglich des Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkts für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis kann bei einer Ausführungsform für eine spezielle Hardwareanwendung für variierende Motorbetriebsbedingungen, Zündfunken-Entladungszeitpunkte und eingespritzte Kraftstoffmassen experimentell ermittelt werden. Vorbestimmte Profile der Verbrennungsstabilität können für die Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkte in Bereichen von Motorbetriebsbedingungen und für die Zündfunken-Entladungszeitpunkte in einem Speicher des Steuermoduls 5 gespeichert werden.
  • Im Betrieb ermittelt das Steuermodul 5 den Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis basierend auf der gewünschten verbrannten Kraftstoffmasse für das dritte Einspritzungsereignis und basierend auf Betrachtungen zur Verbrennungsstabilität. Das Steuermodul 5 wählt Kraftstoff-Einspritzungsprofile basierend auf der gewünschten verbrannten Kraftstoffmasse aus, d. h. Kraftstoff-Einspritzungsprofile für die eingespritzte Kraftstoffmasse, die einer gewünschten verbrannten Kraftstoffmasse entsprechen. Das Steuermodul 5 verwendet die übrigen Kraftstoff-Einspritzungsprofile, um den Kraftstoffeinspritzungs- und Zündfunkenzeitpunkt zu ermitteln. Der Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt und der Zündfunken-Entladungszeitpunkt für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis werden basierend auf den Profilen und der Verbrennungsstabilität ermittelt, die durch eine maximale Standardabweichung des IMEP (Standardabw. des IMEP) angegeben werden. Vorzugsweise wird ein Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt ausgewählt, der einer niedrigsten Standardabweichung des IMEP unterhalb der maximalen Standardabweichung des IMEP entspricht.
  • Nachdem der Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt und der Zündfunken-Entladungszeitpunkt für das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermittelt sind, wird der Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis basierend auf einem ausgewählten Profil und der gewünschten verbrannten Kraftstoffmasse für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermittelt. 9 stellt Ergebnisse des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar, welche die Kraftstoffmasse, die während einer Wiederverdichtung verbrannt wird, als eine Funktion des Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkts zeigen. 9 stellt den Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis bezogen auf Kurbelwinkelgrade dar, bei denen ein letzter Kraftstoffpuls endet (EOI1(CA)). Die Beziehung zwischen der Kraftstoffmasse, die während der Wiederverdichtung verbrannt wird, und dem Zeitpunkt des Endes des letzten Kraftstoffpulses wird basierend auf experimentellen Daten ermittelt, und sie wird für spezielle Hardwareanwendungen und für variierende Motorbetriebsbedingungen ermittelt. Die Beziehung kann für Bereiche von Motorbetriebsbedingungen in einem Speicher des Steuermoduls 5 gespeichert und anschließend basierend auf den überwachten Motorbetriebsbedingungen ausgewählt werden. Der Zündfunken-Entladungszeitpunkt für das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis ist vorbestimmt und wird vorzugsweise unmittelbar nach dem Ende des letzten Kraftstoffpulses des ersten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses ausgeführt. Die Kraftstoffmasse des ersten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses wird basierend auf einer vorbestimmten Beziehung zwischen der gewünschten verbrannten Kraftstoffmasse und der eingespritzten Kraftstoffmasse ermittelt.
  • 10 stellt Ergebnisse des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar, welche eine Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis und einem spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauch zeigen. 10 stellt den Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis bezogen auf Kurbelwinkelgrade vor dem TDC dar, bei denen ein letzter Kraftstoffpuls endet. Beziehungen zwischen dem spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauch und einem Bereich für den Zeitpunkt des zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses können für variierende Motorbetriebsbedingungen basierend auf experimentellen Daten ermittelt werden, und sie können bei einer Ausführungsform für eine spezielle Hardwareanwendung ermittelt werden. Die Beziehungen können in einem Speicher des Steuermoduls 5 gespeichert und anschließend basierend auf den überwachten Motorbetriebsbedingungen ausgewählt werden. Der Zeitpunkt des zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses wird basierend auf der ausgewählten Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis und dem spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauch ermittelt (265). Ein Maximalwert für den spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauch wird in dem Bereich des Zeitpunkts für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis festgelegt. Der Zeitpunkt des zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses ist der Kurbelwinkel, der dem Minimalwert des spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauchs entspricht.
  • Die Kraftstoffmasse für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird basierend auf der Kraftstoffmasse für das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermittelt. Die Kraftstoffmasse für das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis ist die Differenz zwischen der gesamten Kraftstoffmasse und der Kraftstoffmasse für das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis, d. h. eine restliche Kraftstoffmasse nach dem Subtrahieren der Kraftstoffmasse für das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis von der gesamten Kraftstoffmasse.
  • Nachdem das Steuerschema 200 die Kraftstoffmasse und den Zündfunkenzeitpunkt für das erste, zweite und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis ermittelt hat, betätigt das Steuerschema 200 die Einlass- und Auslassventile 20 und 18, um eine vorbestimmte NVO zu erreichen. Das Steuermodul 5 betätigt die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 basierend auf der ermittelten Kraftstoffmasse und dem ermittelten Kraftstoffzeitpunkt, und es entlädt einen Zündfunken mittels der Zündkerze 26 basierend auf dem Zündfunkenzeitpunkt.
  • 11 zeigt ein alternatives Verfahren zum Ermitteln der Kraftstoffmasse für das erste, zweite und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung. Gemäß dem Prozess 220' wird bei Schritt 600 eine gesamte Kraftstoffmasse für jeden Motorzyklus basierend auf Zylinderbedingungen und der Drehmomentanforderung des Betreibers ermittelt. Die Kraftstoffmasse für das erste, zweite und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird bei Schritt 610 basierend auf der gesamten Kraftstoffmasse für den Motorzyklus ermittelt. Die gesamte Kraftstoffmasse für den Motorzyklus wird durch 3 dividiert. Das Resultierende ist die Kraftstoffmasse, die für das erste, zweite und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis eingespritzt wird.
  • Es ist wohlbekannt, dass der HCCI-Betrieb durch seinen Betriebsbereich beschränkt ist. Um die Betriebsgrenze der gesteuerten Selbstzündungsverbrennung bei niedriger Last weiter auszudehnen, ist oben ein Verfahren für die Steuerung der HCCI-Verbrennung bei niedriger Last durch den MIMI-Betrieb beschrieben. Die oben beschriebenen Beispiele wurden in einem Zustand mit vollständig aufgewärmtem Motor erreicht.
  • Die HCCI-Verbrennung erfordert, dass ein spezieller Energiebereich in der Luft-Kraftstoffladung vorhanden ist, um effektiv zu sein. Die in der Verbrennungskammer vorhandene Energie wird größtenteils durch die Temperatur in der Kammer getrieben. Die thermischen Bedingungen in dem Zylinder können durch das Ventiltiming, die Einspritzungsstrategie, einschließlich des Einspritzungszeitpunkts, und den AGR-Prozentanteil verändert werden, um für jede Motordrehzahl und -last eine optimale Phasenlage, Stabilität und Motorleistung zu erreichen. Ein Ventiltiming, eine Einspritzungsstrategie und AGR-Werte, die kalibriert sind, um einen effizienten Motorbetrieb bei einem vollständig aufgewärmten Motor zu liefern, lassen sich jedoch nicht direkt auf einen Motor übertragen, der nicht vollständig aufgewärmt ist. Es ist weniger Energie in einer kalten Verbrennungskammer, die beispielsweise Kühlmitteltemperaturen von 25°C entspricht, als in einer vollständig aufgewärmten Verbrennungskammer vorhanden, die beispielsweise Kühlmitteltemperaturen von 90°C entspricht. Daher müssen das Ventiltiming, die Einspritzungsstrategie und die AGR-Werte moduliert werden, um die thermischen Bedingungen in einer kalten Verbrennungskammer im Vergleich zu einer vollständig aufgewärmten Verbrennungskammer zu kompensieren.
  • Eine Motorkalibrierung ist eine in der Technik bekannte Methode, um eine spezielle Motorausbildung an einem Betriebspunkt zu testen und korrekte Einstellungen für den Motor zu ermitteln, um an diesem Betriebspunkt effizient zu arbeiten. Kalibrierungsdaten können iterativ gesammelt werden, um den Motorbetrieb über einen Betriebsbereich abzubilden, und die Einstellungen zum Betreiben eines Motors an verschiedenen Betriebspunkten über den gesamten Bereich können in einem Speicher, beispielsweise in einem Motorsteuermodul, gespeichert werden. Wie oben beschrieben ist, ändern sich die Einstellungen zum effektiven Betreiben eines Motors in dem HCCI-Modus, insbesondere der Einspritzungszeitpunkt, der Zündfunkenzeitpunkt, die NVO und das Luft-Kraftstoffverhältnis, mit der Temperatur der Verbrennungskammer über einen Aufwärmzyklus zwischen einer kalten Verbrennungskammer und einer vollständig aufgewärmten Verbrennungskammer. Das Kalibrieren des Motorbetriebs für alle Betriebspunkte über einen HCCI-Betriebsbereich, das an jedem Punkt für zunehmende Temperatur iterativ erfolgt, ist jedoch ein intensiver Prozess, der ein signifikantes Testen und Zeit erfordert.
  • Wie oben beschrieben ist, kann ein Motor verschiedene Betriebsmodi in verschiedenen Betriebsbereichen verwenden. Ein funkenunterstützter HCCI-Betrieb wird in einem bestimmten Betriebsbereich ermöglicht, und es existieren Strategien in Abschnitten des für die funkenunterstützte HCCI ermöglichten Betriebsbereichs, um die Größe des für die funkenunterstützte HCCI ermöglichten Betriebsbereichs zu erhöhen und die Effizienz, die Verbrennungsstabilität, die Emissionen und andere Faktoren in dem für die funkenunterstützte HCCI ermöglichten Betriebsbereich zu verbessern. Wie oben beschrieben ist, sind die Eigenschaften in der Verbrennungskammer, die zum Erleichtern des HCCI-Betriebs erforderlich sind, bei einem kalten Motor im Gegensatz zu einem vollständig aufgewärmten Motor verschieden. In dem für die funkenunterstützte HCCI ermöglichten Betriebsbereich für einen aufgewärmten Motor beschreibt ein bestimmter Abschnitt dieses Bereichs einen Betriebsbereich, in dem ein funkenunterstützter HCCI-Betrieb für einen kalten Motor ermöglicht ist. Ein solcher Unterbereich kann als ein für die funkenunterstützte HCCI ermöglichter Aufwärm-Betriebsbereich beschrieben werden. 12 stellt einen beispielhaften für die funkenunterstützte HCCI ermöglichten Aufwärm-Betriebsbereich gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar. Wie oben beschrieben ist, können verschiedene Strategien verwendet werden, um die Größe des für die HCCI ermöglichten Betriebsbereichs zu vergrößern und die Effizienz, die Verbrennungsstabilität, die Emissionen und andere Faktoren in dem für die HCCI ermöglichten Betriebsbereich zu verbessern. In einigen Abschnitten des Bereichs kann eine Strategie mit einzelnem Zündfunken und einzelner Einspritzung (SISI-Strategie) über einen gesamten Aufwärmzyklus verwendet werden, wie es in 12 als Bereich B dargestellt ist. In einigen Abschnitt des Bereichs wird eine MIMI-Strategie ermöglicht, und sie ist über einen gesamten Aufwärmzyklus erforderlich, wie es in 12 in dem Bereich A dargestellt ist, der einem Gebiet entspricht, in dem niedrigere Motorlasten Strategien erfordern, wie beispielsweise ein Reformieren, um genügend Energie zum Erleichtern des HCCI-Betriebs zu erzeugen. Zusätzlich umfasst ein anderer Abschnitt des Bereichs einen Überlappungsbereich, wie er in 12 dargestellt ist, in dem beide der genannten HCCI-Betriebsstrategien über einen gesamten Aufwärmzyklus verwendet werden können.
  • Wie oben beschrieben ist, ist die Motorkalibrierung ein intensiver Prozess, bei dem der Betrieb eines beispielhaften Motors an einem Betriebspunkt verwendet wird, um Einstellungen zum Betreiben eines Motors an dem Betriebspunkt auszuwählen. Beispielsweise kann in 12 ein Betriebspunkt bei einer festen Motordrehzahl, einer festen Motorlast und einer Motortemperatur definiert werden. Gemäß den bekannten Verfahren, um den Motor über einen Aufwärmzyklus bei einem Satz von Motordrehzahlen und Motorlasten zu betreiben, würden Kalibrierungspunkte für eine Reihe von Temperaturen von einer Temperatur bei kaltem Motor bis zu einer vollständig aufgewärmten Temperatur getestet und gespeichert werden müssen. Für den Betrieb in einem Aufwärmzyklus, bei dem die Motordrehzahl und die Motorlast nicht auf spezielle Werte festgelegt sind, würden die Kalibrierungspunkte für jede Motordrehzahl und jede Motorlast verfügbar sein müssen, die für die gegenwärtige Motortemperatur auftreten.
  • Jede Kalibrierung beeinflusst eine Anzahl von Faktoren des Motorbetriebs, einschließlich der in der Verbrennungskammer vorhandenen Energie, die zum Erzeugen der Selbstzündung verfügbar ist. Beispielhafte Faktoren, die zum Steuern der in der Verbrennungskammer vorhandenen Energie gezeigt werden, umfassen eine reformierte Kraftstoffmenge, die NVO und das Luft-Kraftstoffverhältnis. Um die Bedingungen in der Verbrennungskammer geeignet zu steuern, um den HCCI-Betrieb in einem Aufwärmzyklus zu erleichtern, müssen jeder dieser Faktoren oder die auswählbaren Einstellungen, die diese Faktoren steuern, beispielsweise durch eine Kalibrierung oder iteratives Testen an Punkten über dem gesamten Betriebsbereich, ausgewählt werden.
  • In Bereichen, in denen eine einzelne Betriebsstrategie über einen Aufwärmzyklus verwendet werden kann, beispielsweise SISI oder MIMI, hat ein Testen gezeigt, dass die kalibrierten Einstelllungen zum Betreiben des Motors bei einer festgelegten Motordrehzahl und Motorlast dazu neigen, zwischen einer Temperatur bei kaltem Motor und einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor voraussagbar zu schwanken. Es wird ein Verfahren offenbart, um einen Motor in einem Aufwärmzyklus in einem Betriebsbereich zu betreiben, dem Betrieb in einem Modus mit funkenunterstützter HCCI, wobei eine einzelne Betriebsstrategie über den gesamten Aufwärmzyklus verwendet werden kann, indem kalibrierte Einstellungen zum Betreiben des Motors bei verschiedenen Motordrehzahlen und Motorlasten bei einer Temperatur bei kaltem Motor und kalibrierte Einstellungen zum Betreiben des Motors bei verschiedenen Motordrehzahlen und Motorlasten bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor verwendet werden; wobei die Motordrehzahl und die Motorlast überwacht werden, wobei die Motortemperatur überwacht wird, beispielsweise durch die Motor-Kühlmitteltemperatur, die Öltemperatur oder eine effektive Motortemperatur; und wobei Einstellungen zum Betreiben des Motors ermittelt werden, indem gemäß der überwachten Motortemperatur zwischen Einstellungen zum Betreiben des Motors interpoliert wird, die bei der überwachten Motordrehzahl und -last kalibriert wurden. Die Einstellungen zum Betreiben des Motors, die zum Erleichtern des HCCI-Betriebs über einen Aufwärmzyklus interpoliert werden, hängen von dem Bereich ab, in dem gearbeitet wird. Beispielsweise umfassen die Einstellungen zum Betreiben des Motors, die als Funktionen der Motortemperatur ausgedrückt werden können, in einem beispielhaften Bereich A von 12, in dem der MIMI-Betrieb ermöglicht wird, einen ersten Einspritzungszeitpunkt, einen ersten Zündfunkenzeitpunkt, einen dritten Einspritzungszeitpunkt, einen zweiten Zündfunkenzeitpunkt, die NVO, Luft-Kraftstoffverhältnisse und den Kraftstoffdruck. Auf ähnliche Weise umfassen die Einstellungen zum Betreiben des Motors, die als Funktionen der Motortemperatur ausgedrückt werden können, in einem beispielhaften Bereich B von 12, in dem der SISI-Betrieb ermöglicht wird, einen Einspritzungszeitpunkt, einen Zündfunkenzeitpunkt, die NVO, Luft-Kraftstoffverhältnisse, den AGR-Prozentanteil und den Kraftstoffdruck. Man wird bemerken, dass diese Einstellungen, die als Funktionen der Motortemperatur ausgedrückt werden können, eine inklusive Liste von Werten sind, die ermittelt werden können, und dass die hierin verwendeten Verfahren nicht alle solche Einstellungen als Funktionen der Motortemperatur ausdrücken müssen, um in Einklang mit den hierin beschriebenen Verfahren zu sein.
  • Die Kühlmitteltemperatur, die Öltemperatur oder die effektive Temperatur können verwendet werden, um die in der Verbrennungskammer vorhandene Energie und die resultierenden Auswirkungen auf den HCCI-Betrieb zu schätzen. Die Kühlmitteltemperatur kann basierend auf einem voraussagbaren Verhalten der Temperatur in der Verbrennungskammer für gegebene Startbedingungen verwendet werden. Obgleich eine Kühlmitteltemperatur während eines Starts die Temperaturen in der Verbrennungskammer nicht genau beschreibt, kann die Temperatur in der Verbrennungskammer mit Motortemperaturen in einem Aufwärmzyklus basierend auf einer bekannten Motordrehzahl und Motorlast oder einer Änderung der Kühlmitteltemperatur pro Zeiteinheit korreliert werden. Auf ähnliche Weise gibt die Öltemperatur die Motortemperatur nicht direkt an, sie kann aber verwendet werden, um die Motortemperatur basierend auf dem Verhalten der zunehmenden Öltemperatur zu schätzen.
  • Es wird ein Verfahren zum Nachverfolgen der effektiven Temperatur des Motors offenbart. Eine Motor-Leistungshistorie kann verwendet werden, um Übergangseffekte auf die Temperatur von Teilen des Motors zu schätzen. Die Motorleistung, welche die Menge der Wärme- und Arbeitsenergie beschreibt, die in dem Motor durch die Verbrennung freigegeben wird, verfolgt über eine Zeitspanne, beschreibt die Wärmeeingabe in den Motor. Die Leistungshistorie würde basierend auf einer Zeitkonstante, welche das thermische Ansprechen der Struktur nachahmt, gefiltert werden. Es gibt verschiedene Arten, um dies auszuführen; beispielsweise kann ein gleitender Mittelwert oder ein gewichteter gleitender Mittelwert implementiert werden. Ein Vergleich der Temperaturhistorie würde verwendet werden, um entweder die gegenwärtige Oberflächentemperatur oder die Differenz zwischen der gegenwärtigen Oberflächentemperatur und dem erwarteten stationären Wert zu schätzen. Das Aufwärmen, der Zyklus, über welchen der Motor zuerst betrieben wird, ist ein Beispiel einer Zeitdauer, in der ein starker thermischer Übergang in dem Motor offensichtlich ist. Ein zweites Verfahren zum Schätzen der effektiven Temperatur des Motors ist, die Kraftstoff-Strömungshistorie anstelle der Leistungshistorie nachzuverfolgen. Ein Testen zeigt, dass die Kraftstoffströmungsrate ein hervorragender Prädiktor für eine Motor-Wärmeübertragung und die Motortemperaturen ist. Auf diese Weise kann die Kraftstoffströmungsrate als ein Ersatz für die Motorleistung verwendet werden.
  • MIMI umfasst, wie oben beschrieben ist, mehrere Einspritzungsereignisse. In dem obigen beispielhaften Zyklus mit drei Einspritzungen wird eine erste Einspritzung während einer NVO-Dauer beschrieben und steuert einen Betrag einer Reformierung in den Verbrennungszyklus, wodurch der Verbrennungskammer Wärmeenergie hinzugefügt wird. Eine dritte Einspritzung wird ebenso beschrieben, welche die Verbrennungsstabilität für den Verbrennungszyklus steuert. Schließlich werden eine zweite Einspritzung oder eine Reihe von Einspritzungen verwendet, die gemeinsam als eine zweite Einspritzung beschrieben werden, um die Arbeitsabgabe aus dem Verbrennungszyklus zu steuern.
  • Bei einem Motor, der MIMI in einem Bereich verwendet, in dem MIMI über den gesamten Aufwärmzyklus ermöglicht wird, hat ein Testen gezeigt, dass kalibrierte Einstellungen, die zum Steuern des Motors verwendet werden, basierend auf kalibrierten Einstellungen, die bei einer Temperatur mit kaltem Motor ausgewählt werden, und basierend auf einer Einstellung geschätzt werden können, die bei einer Temperatur mit vollständig aufgewärmtem Motor ausgewählt wird. 13 und 14 beschreiben eine funktionale Beziehung für den Einspritzungszeitpunkt und den Zündfunkenzeitpunkt während einer Wiederverdichtung in einem Motor, der MIMI über einen Bereich von Kühlmitteltemperaturen verwendet, gemäß der vorliegenden Offenbarung. 13 stellt fünf Einspritzungszeitpunkte für eine erste Einspritzung grafisch dar, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden. Wie anhand der Daten offensichtlich ist, beschreiben die fünf Punkte eine lineare Beziehung zwischen dem Zeitpunkt der ersten Einspritzung und der Kühlmitteltemperatur für den beispielhaften Motor, der bei dem Kalibrierungstesten verwendet wird. Obgleich dieser beispielhafte Motor Ergebnisse lieferte, die eine lineare Beziehung beschreiben, ist einzusehen, dass verschiedene Motoren verschiedene Verhaltensweisen zeigen können. Ein einfaches Kalibrierungstesten kann jedoch verwendet werden, um eine funktionale Beziehung zwischen dem Zeitpunkt der ersten Einspritzung und der Kühlmitteltemperatur für einen Motor-Betriebspunkt zu beschreiben. Eine Analyse beispielhafter Ergebnisse an verschiedenen Betriebspunkten kann ferner verwendet werden, um das Verhalten der Einstellung über den Bereich möglicher Betriebspunkte zu bekräftigen.
  • 14 stellt auf ähnliche Weise fünf Einspritzungszeitpunkte für eine erste Einspritzung grafisch dar, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden. Wie anhand der Daten offensichtlich ist, beschreiben die fünf Punkte eine lineare Beziehung zwischen dem Zeitpunkt des Zündfunkens, der während der Wiederverdichtung verwendet wird, und der Kühlmitteltemperatur für den beispielhaften Motor, der bei dem Kalibrierungstesten verwendet wird. Obgleich die dargestellte Beziehung linear ist, versteht es sich, dass eine funktionale Beziehung zwischen dem Zündfunkenzeitpunkt während der Wiederverdichtung und der Kühlmitteltemperatur durch unterschiedliche funktionale Beziehungen beschrieben werden kann, was von dem speziellen Motor abhängt.
  • Es ist einzusehen, dass die NVO und das Luft-Kraftstoffverhältnis Motoreinstellungen sind, die während der Motorkalibrierung eingestellt werden müssen, um die Emissionen und die Verbrennungsstabilität zu steuern. 15 und 16 beschreiben eine funktionale Beziehung für die NVO bzw. das L/K-Verhältnis über einen Bereich von Kühlmitteltemperaturen gemäß der vorliegenden Offenbarung. 15 stellt fünf NVO-Dauern grafisch dar, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden. 16 stellt Einstellungen für das L/K-Verhältnis grafisch dar, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden. Ähnlich wie 13 und 14 bestätigen die Ergebnisse von 15 und 16, dass optimal ausgewählte Einstellungen für die NVO und das Luft-Kraftstoffverhältnis zwischen den Temperaturen bei kaltem und vollständig aufgewärmtem Motor bei der getesteten Motordrehzahl und Motorlast basierend auf der Motortemperatur voraussagbar sind. Indem der Motorbetrieb an Punkten in einem Betriebsbereich selektiv getestet wird, die einen Betrieb in einer einzelnen Betriebsstrategie über den Aufwärmzyklus ermöglichen, kann die funktionale Beziehung auf diese Weise beschrieben werden, um den Einspritzungszeitpunkt für ein Reformierungsereignis, den Zündfunkenzeitpunkt für ein Reformierungsereignis, die NVO und das Luft-Kraftstoffverhältnis gemäß der überwachten Motortemperatur auszuwählen.
  • In einem Bereich, in dem der Betrieb in dem SISI-Modus über die gesamte Aufwärmdauer ermöglicht wird, sind weniger Einstellungen zum Steuern des Motors für eine Einstellung verfügbar. In diesem Bereich wird keine Reformierung ausgeführt, daher existieren kein erster Einspritzungszeitpunkt und kein erster Zündungszeitpunkt, die zu modulieren sind. Die Einstellungen zum Betreiben des Motors, die als Funktionen der Motortemperatur in einem SISI-Bereich ausgedrückt werden können, umfassen jedoch einen Einspritzungszeitpunkt, einen Zündfunkenzeitpunkt, die NVO, Luft-Kraftstoffverhältnisse, den AGR-Prozentanteil und den Kraftstoffdruck. Wie oben beschrieben ist, kann das Verhalten dieser Einstellungen basierend auf Kalibrierungspunkten an den Temperaturextremen interpoliert und als eine funktionale Beziehung in Abhängigkeit von der Motortemperatur in einem Bereich repräsentiert werden, in dem der SISI-Betrieb über einen gesamten Aufwärmzyklus möglich ist.
  • Andere Einstellungen zum Betreiben eines Motors über einem Aufwärmzyklus sind möglicherweise nicht als eine Funktion der Motortemperatur auswählbar. Beispielsweise können in der Nähe des TDC auftretende Ereignisse, wie beispielsweise das zweite Einspritzungsereignis, das oben bei dem beispielhaften MIMI-Betrieb beschrieben ist, ein Parameter sein, der ohne Bezug zu der Motortemperatur für die Verbrennungsstabilität wichtig ist. Daher sollten solche Parameter unabhängig von der Kühlmitteltemperatur beibehalten werden.
  • Andere bekannte Strategien zum Verbessern des HCCI-Betriebs können gemäß den hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden. Eine solche beispielhafte Strategie umfasst, dass ein Kraftstoffleitungsdruck verwendet wird, der niedrigerer als ein Standardkraftstoffdruck ist, um die Verbrennungsstabilität bei einem Betrieb mit leichter Last und im Leerlauf zu verbessern. Ein beispielhaftes Testen hat gezeigt, dass ein Halbieren eines normalen Kraftstoff-Betriebsdrucks in den Bereichen des HCCI-Betriebs mit niedrigerer Last die Verbrennungsstabilität in dem stationären Zustand verbessert. Ein niedrigerer Kraftstoffdruck kann beispielsweise in einem Bereich, der den oben beschriebenen MIMI-Betrieb ermöglicht, bei einer kalten Temperatur und bei einer vollständig aufgewärmten Temperatur kalibriert werden, und der Betrieb zwischen diesen Punkten kann gemäß funktionalen Beziehungen selektierbar gesteuert werden, die Einstellungen beschreiben, um den Motor als eine Funktion der Motortemperatur zu steuern.
  • 17 stellt gemäß der vorliegenden Offenbarung fünf Einstellungen für den Kraftstoffdruck grafisch dar, die durch eine Motorkalibrierung über eine Reihe von Motor-Kühlmitteltemperaturen in einem Aufwärmzyklus ausgewählt werden. Der dargestellte Kraftstoffdruck umfasst einen Kraftstoffdruck, der niedriger als ein normaler Kraftstoff-Betriebsdruck für die getestete Motorausbildung ist, und der dargestellte Aufwärmzyklus umfasst einen HCCI-Betrieb in einem Zustand mit niedriger Last. Wie anhand der Testdaten offensichtlich ist, waren die niedrigeren Kraftstoffdrücke über die gesamte Aufwärmdauer auswählbar.
  • 18 stellt resultierende Verbrennungs-Stabilitätswerte, die durch die Standardabweichung des IMEP bewertet werden, über einen Aufwärmzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung grafisch dar. Obwohl die Verbrennungsstabilität über den Zyklus schwankt, beschreiben die dargestellten Ergebnisse Stabilitätswerte, die in einen akzeptierbaren Bereich fallen. Solche Ergebnisse können getestet und überwacht werden, um zu bestätigen, dass die Einstellungen zum Steuern des Motors, die über eine Aufwärmdauer ausgewählt werden, zu den geforderten Motor-Leistungsmetriken, wie beispielsweise der Verbrennungsstabilität, passen.
  • Wie oben beschrieben ist, kann die funktionale Beziehung von Einstellungen zum Steuern des Motors ermittelt werden, indem Testpunkte analysiert werden, die zwischen der Temperatur bei kaltem Motor und der Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor ausgewählt werden. Eine solche Funktion kann beispielsweise durch eine Kurvenanpassung eines funktionalen Ausdrucks an den Punkt bei kalter Temperatur, an den Punkt bei vollständig aufgewärmter Temperatur und an getestete Temperaturpunkte dazwischen ermittelt werden. Eine solche Kurvenanpassung kann anschließend bei verschiedenen Motordrehzahlen und -lasten ausgeführt werden, und die Ergebnisse, die funktionale Beziehungen bei den getesteten Motordrehzahlen und -lasten beschreiben, können verwendet werden, um funktionale Beziehungen zwischen den getesteten Motordrehzahlen und -lasten über einen Betriebsbereich zu schätzen. Beispielsweise kann ein Testen bei verschiedenen Motordrehzahlen und -lasten zeigen, dass der Einspritzungszeitpunkt für eine Reformierung eine lineare funktionale Beziehung über verschiedene Motordrehzahlen und -lasten ist. Bei einem anderen Beispiel könnte sich das Luft-Kraftstoffverhältnis durch ein Testen bei verschiedenen Motordrehzahlen und -lasten bei niedrigeren Motordrehzahlen als nahezu linear erweisen, aber bei höheren Motordrehzahlen eine ausgeprägtere Beziehung zweiter Ordnung zeigen. Ein solches Verfahren, das Punkte zwischen extremen Temperaturen testet und verschiedene Temperaturen abtastet, kann weit weniger Testpunkte als ein vollständiger Kalibrierungszyklus umfassen. Bei der Alternative zu Testpunkten zwischen den extremen Temperaturen können die funktionalen Beziehungen experimentell, empirisch, voraussagend, durch eine Modulierung oder andere Techniken entwickelt werden, die geeignet sind, um den Motorbetrieb in dem HCCI-Modus genau vorauszusagen, und eine Vielzahl von Kalibrierungskurven könnte von demselben Motor für jeden Zylinder und für verschiedene Motoreinstellungen, Motorbedingungen und Motorbetriebsbereiche verwendet werden.
  • Die obigen Methoden beschreiben die Verwendung einer funktionalen Beziehung, um Einstellungen zum Betreiben eines Motors in einem Bereich auszuwählen, in dem eine einzelne Betriebsstrategie über einen gesamten Aufwärmzyldus verwendet werden kann. Es ist jedoch einzusehen, dass der Betrieb des Motors in einem beliebigen Moment nicht davon abhängig ist, dass der Motor tatsächlich über den Rest des Aufwärmzyklus in dem gegenwärtigen Betriebsbereich bleibt. Beispielsweise kann ein Motor, der unter Bedingungen im Leerlauf oder bei niedriger Last aufgewärmt wird, die in einen SISI- oder MIMI-Bereich fallen, gemäß den hierin beschriebenen Verfahren arbeiten. Wenn der Motor den Betrieb nachfolgend derart ändert, dass sich der Motor nicht länger in demselben Bereich befindet, können die Einstellungen, die zum Betreiben des Motors verwendet werden, gemäß anderen bekannten Verfahren ausgewählt werden, beispielsweise durch kalibrierte Einstellungen, die in dem Steuermodul über Nachschlagetabellen verfügbar sind. Wenn derselbe Motor später wieder in den ersten Bereich oder in einen Bereich eintritt, der in den hierin offenbarten Verfahren in Betracht gezogen wird, können die Einstellungen zum Betreiben des Motors wieder gemäß den hierin beschriebenen Verfahren ausgewählt werden. Beispielsweise könnte ein Motor in einem Betriebsbereich starten, indem ein MIMI-Betrieb über eine Aufwärmdauer möglich sein würde. Ein solcher Bereich ist als Bereich A von 12 dargestellt, wie oben beschrieben ist. Bei diesem anfänglichen Betrieb könnten Einstellungen gemäß einem kalibrierten Punkt in dem MIMI-Betrieb bei einer Temperatur bei kaltem Motor und gemäß einem kalibrierten Punkt bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor ausgewählt werden, wobei die Einstellungen gemäß einer vorbestimmten funktionalen Beziehung gemäß einer gemessenen Motortemperatur ausgewählt werden. Derselbe Motor könnte dann die Last in einen Betriebsbereich erhöhen, in dem der SISI-Modus über den gesamten Aufwärmzyklus möglich und bevorzugt ist. Ein solcher Bereich ist als Bereich B von 12 dargestellt, wie oben beschrieben ist. Die Einstellungen könnten anschließend gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren gemäß einem kalibrierten Punkt in dem SISI-Betrieb bei einer Temperatur bei kaltem Motor und einem kalibrierten Punkt bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor ermittelt werden, wobei die Einstellungen gemäß einer vorbestimmten funktionalen Beziehung gemäß der gemessenen Motortemperatur ausgewählt werden. Auf diese Weise können die hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden, um Einstellungen zu steuern, die zum Steuern des Motors über einen Übergangsbetrieb verwendet werden. Ein Fachmann wird einsehen, dass ein Wechseln zwischen Betriebsmodi signifikante Änderungen in Faktoren, wie beispielsweise der NVO und dem Luft-Kraftstoffverhältnis umfassen kann und dass in der Technik bekannte Verfahren bei dem Übergang verwendet werden müssen, um eine korrekte Verbrennung während des Übergangs aufrechtzuerhalten.
  • Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass Änderungen innerhalb des Geistes und des Umfangs des beschriebenen erfinderischen Konzepts durchgeführt werden können. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass sie den vollen Umfang aufweist, der durch den Wortlaut der nachfolgenden Ansprüche zugelassen wird.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) in einem Modus mit funkenunterstützter homogener Kompressionszündung in einem Aufwärmzyklus in einem Betriebsbereich, in dem ein eine Motordrehzahl, eine Motorlast und eine Motortemperatur umfassender gegenwärtiger Motorzustand angibt, dass eine einzelne Betriebsstrategie über den gesamten Aufwärmzyklus verwendet werden kann, wobei das Verfahren umfasst, dass: die Motordrehzahl überwacht wird; die Motorlast überwacht wird; die Motortemperatur überwacht wird; Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) ermittelt werden, indem gemäß der überwachten Motortemperatur zwischen Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei kaltem Motor (10) kalibriert wurden, und Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor (10) kalibriert wurden, interpoliert wird; und die ermittelten Einstellungen verwendet werden, um den Betrieb des Motors (10) zu steuern.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass eine negative Ventilüberlappung ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein Luft-Kraftstoffverhältnis ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein Kraftstoffleitungsdruck ermittelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einzelne Betriebsstrategie einen Betrieb mit einzelner Einspritzung und einzelner Zündung umfasst; und wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein Einspritzungszeitpunkt und ein Zündungszeitpunkt ermittelt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einzelne Betriebsstrategie einen Betrieb mit einzelner Einspritzung und einzelner Zündung umfasst; und wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein Prozentanteil für eine Abgasrückführung ermittelt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einzelne Betriebsstrategie einen Betrieb mit mehreren Einspritzungen und mehreren Zündungen umfasst; und wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein erster Einspritzungszeitpunkt während einer Wiederverdichtung und ein erster Zündzeitpunkt während der Wiederverdichtung ermittelt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einzelne Betriebsstrategie einen Betrieb mit mehreren Einspritzungen und mehreren Zündungen umfasst, der drei Einspritzungsereignisse umfasst; und wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein dritter Einspritzungszeitpunkt ermittelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die einzelne Betriebsstrategie einen Betrieb mit mehreren Einspritzungen und mehreren Zündungen umfasst; und wobei das Ermitteln der Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) umfasst, dass ein zweiter Zündungszeitpunkt ermittelt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Motortemperatur umfasst, dass eine Motor-Kühlmitteltemperatur überwacht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Interpolieren gemäß der überwachten Motortemperatur ein lineares Interpolieren umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Interpolieren gemäß der überwachten Motortemperatur umfasst, dass eine funktionale Beziehung basierend auf der überwachten Motortemperatur verwendet wird, wobei insbesondere die funktionale Beziehung auf einem Abtastungs-Testen zwischen der Temperatur bei kaltem Motor (10) und der Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor basiert.
  13. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors in einem Modus mit funkenunterstützter homogener Kompressionszündung, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Motordrehzahl überwacht wird; eine Motorlast überwacht wird; eine Motortemperatur überwacht wird; und dann, wenn die Motordrehzahl und die Motorlast angeben, dass der Motor bei der Motordrehzahl und der Motorlast über einen Rest eines Aufwärmzyklus in einer einzelnen Betriebsstrategie betrieben werden kann, Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) ermittelt werden, indem gemäß der überwachten Motortemperatur zwischen Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei kaltem Motor (10) kalibriert wurden, und Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor (10) kalibriert wurden, interpoliert wird, und die ermittelten Einstellungen verwendet werden, um den Betrieb des Motors (10) zu steuern.
  14. System zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) in einem Modus mit funkenunterstützter homogener Kompressionszündung in einem Aufwärmzyklus, wobei das System umfasst: einen Motor (10), der ausgebildet ist, um in dem Modus mit funkenunterstützter homogener Kompressionszündung zu arbeiten; und ein Motorsteuermodul (5), das ausgebildet ist, um eine Motordrehzahl zu überwachen, eine Motorlast zu überwachen, eine Motortemperatur zu überwachen, zu ermitteln, dass der Motor (10) in einem Bereich betrieben wird, in dem der Motor (10) bei der Motordrehzahl und der Motorlast über einen Rest des Aufwärmzyklus in einer einzelnen Betriebsstrategie betrieben werden kann, und dann, wenn sich der Motor (10) in dem Bereich befindet, Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) zu ermitteln, indem gemäß der überwachten Motortemperatur zwischen Einstellungen zum Betreiben des Motors bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei kaltem Motor (10) kalibriert wurden, und Einstellungen zum Betreiben des Motors (10) bei der überwachten Motordrehzahl und -last, die bei einer Temperatur bei vollständig aufgewärmtem Motor (10) kalibriert wurden, interpoliert wird, und um den Motor (10) basierend auf den vorbestimmten Einstellungen zu steuern.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010047795A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Daimler Ag Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine
WO2012090320A1 (ja) * 2010-12-28 2012-07-05 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式内燃機関
DE102011087199A1 (de) * 2011-05-16 2012-11-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
WO2013035272A1 (ja) 2011-09-07 2013-03-14 マツダ株式会社 直噴ガソリンエンジン及び直噴ガソリンエンジンの制御方法
FR2982645B1 (fr) 2011-11-16 2014-01-10 Peugeot Citroen Automobiles Sa Commande de fonctionnement d'un moteur a combustion interne de type diesel
US9599062B2 (en) * 2014-07-28 2017-03-21 Ford Global Technologies, Llc Method of pilot injection control
CN105352739B (zh) * 2014-08-21 2018-10-19 广州汽车集团股份有限公司 一种车辆动力性能的确定方法及系统
KR101628106B1 (ko) * 2014-10-20 2016-06-08 현대자동차 주식회사 연소압 센서를 이용한 엔진 제어 방법 및 시스템
US9683513B2 (en) * 2014-12-01 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for learning variability of a direct fuel injector
JP6414471B2 (ja) * 2015-01-13 2018-10-31 株式会社デンソー 車両空調制御装置
JP7131169B2 (ja) 2018-07-26 2022-09-06 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7131170B2 (ja) * 2018-07-26 2022-09-06 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7131172B2 (ja) * 2018-07-26 2022-09-06 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7124518B2 (ja) * 2018-07-26 2022-08-24 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7167831B2 (ja) * 2019-04-19 2022-11-09 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP2020186717A (ja) * 2019-05-17 2020-11-19 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7468307B2 (ja) * 2020-11-13 2024-04-16 マツダ株式会社 エンジンシステム
US20220302860A1 (en) * 2021-03-16 2022-09-22 Cummins Power Generation Limited Systems and methods for genset coolant control
CN115263575B (zh) * 2022-06-28 2023-12-19 东风汽车集团股份有限公司 一种压燃发动机控制方法及相关设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008109643A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Engine idle warm-up of a homogeneous charge compression ignition engine

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6085718A (en) * 1998-09-29 2000-07-11 Mazda Motor Corporation Control system for a direct injection-spark ignition engine
US6257197B1 (en) * 1998-09-29 2001-07-10 Mazda Motor Corporation Control system for a direct injection-spark ignition engine
US6513320B1 (en) * 1998-09-29 2003-02-04 Mazda Motor Corporation Control system for a direct injection-spark ignition engine
US6116208A (en) * 1998-09-29 2000-09-12 Mazda Motor Corporation Control system for a direct injection-spark ignition engine
JP4253986B2 (ja) * 2000-03-03 2009-04-15 マツダ株式会社 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP3912147B2 (ja) * 2002-03-15 2007-05-09 日産自動車株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP2005307759A (ja) * 2004-04-16 2005-11-04 Toyota Industries Corp 予混合圧縮自着火機関の運転方法及び予混合圧縮自着火機関
JP4281610B2 (ja) * 2004-04-27 2009-06-17 株式会社豊田自動織機 予混合圧縮自着火機関の運転方法及び予混合圧縮自着火機関
JP4487735B2 (ja) * 2004-11-11 2010-06-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP4470774B2 (ja) * 2005-03-18 2010-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2006258032A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
JP4508011B2 (ja) * 2005-06-30 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US7234438B2 (en) * 2005-09-21 2007-06-26 Ford Global Technologies, Llc System and method for engine operation with spark assisted compression ignition
US7213572B2 (en) * 2005-09-21 2007-05-08 Ford Global Technologies, Llc System and method for engine operation with spark assisted compression ignition
US7240659B2 (en) * 2005-09-21 2007-07-10 Ford Global Technologies, Llc Transition strategy for engine operation with spark ignition and homogeneous charge compression ignition modes
US7168420B1 (en) * 2005-09-21 2007-01-30 Ford Global Technologies, Llc System and method for engine operation with spark assisted compression ignition
US7484498B2 (en) * 2006-03-31 2009-02-03 Mazda Motor Corporation Spark-ignition gasoline engine
JP2008064032A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置、制御方法、その方法を実現するプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
US7684925B2 (en) * 2006-12-07 2010-03-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Engine warm-up of a homogeneous charge compression ignition engine
EP1953375A1 (de) * 2007-01-30 2008-08-06 Mazda Motor Corporation Verfahren und Computerprogrammprodukt zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und Motorbetriebssystem
US7412322B1 (en) 2007-07-27 2008-08-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for engine control during auto-ignition combustion
CN100557219C (zh) * 2008-01-18 2009-11-04 北京工业大学 一种燃料现场混合压燃内燃机及控制方法
US8186329B2 (en) 2008-02-15 2012-05-29 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling a spark-ignition direct-injection internal combustion engine at low loads
US7894976B2 (en) 2008-05-02 2011-02-22 GM Global Technology Operations LLC Light load and idle HCCI combustion control by fuel pressure modification

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008109643A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Engine idle warm-up of a homogeneous charge compression ignition engine

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