DE102010010123B4 - Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodus-Übergängen in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodus-Übergängen in einem Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Motors (10) mit Funkenzündung und Kraftstoff-Direkteinspritzung, der ein System (22, 24) umfasst, das dazu dient, ein Öffnen und ein Schließen von Einlass- und Auslassventilen (20, 18) zu variieren, umfassend, dass: ein Motorbetriebspunkt überwacht wird; ein Übergang von einem ersten Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus in Ansprechen auf eine Änderung in dem Motorbetriebspunkt befohlen wird; Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile (20, 18) befohlen werden, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betreiben in dem zweiten Verbrennungsmodus entspricht; und Kraftstoff-Einspritzungsparameter eingestellt werden und Funkenzündungsereignisse eingestellt werden, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus nur dann zu bewirken, wenn eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung einen vorbestimmten Schwellenwert für die Überlappungsphase überschreitet, wobei der erste Verbrennungsmodus einen Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung umfasst und der zweite Verbrennungsmodus einen gemischten Verbrennungsmodus umfasst, in welchem der Motor (10) mit mehreren Kraftstoff-Einspritzungsereignissen und Funkenereignissen während jedes Verbrennungszyklus und ansonsten unter den gleichen Bedingungen wie im Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird, wobei die Änderung in dem Motorbetriebspunkt eine Abnahme auf weniger als einen vorbestimmten Schwellenwert für den Betriebspunkt umfasst, wobei das Einstellen der Kraftstoff-Einspritzungsparameter und das Einstellen der Funkenzündungsereignisse umfassen, dass die Kraftstoff-Einspritzungsparameter und die Funkenzündungsereignisse gleichzeitig eingestellt werden, wobei das Einstellen der Kraftstoff-Einspritzungsparameter umfasst, dass drei Kraftstoff-Einspritzungsereignisse während jedes Zylinderereignisses ausgeführt werden, um einen Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus zu bewirken, und wobei eines der Kraftstoff-Einspritzungsereignisse ...

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft den Betrieb und die Steuerung von Verbrennungsmotoren und spezieller Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren).
  • HINTERGRUND
  • Bekannte Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) leiten ein Kraftstoff/Luftgemisch in jeden Zylinder ein, das in dem Kompressionstakt komprimiert und durch eine Zündkerze gezündet wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen unter Druck stehenden Kraftstoff in einen Verbrennungszylinder in der Nähe eines oberen Totpunkts (TDC) des Kompressionstakts ein, welcher Kraftstoff bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für Benzinmotoren als auch Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden.
  • Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) können in einer Vielzahl von verschiedenen Verbrennungsmodi arbeiten, die einen homogenen Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (einen homogenen SI-Verbrennungsmodus) und einen Funkenzündungs-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung (einen SI-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung) umfassen. Die Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) können ausgebildet sein, um unter vorbestimmten Drehzahl/Last-Betriebsbedingungen in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, der auch als eine Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) bezeichnet wird. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) umfasst einen verteilten, flammenlosen Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, der durch die Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, weist eine Zylinderladung auf, die zu der Einlassventil-Schließzeit nahezu homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und des restlichen Abgases ist. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) ist ein verteilter kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei dem der Motor mit einem verdünnten Luft/Kraftstoff-Gemisch, d. h. magerer als an einem Luft/Kraftstoff-Stöchiometriepunkt, mit relativ niedrigen Verbrennungs-Spitzentemperaturen arbeitet, was zu niedrigen NOx-Emissionen führt. Das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch minimiert das Auftreten von fetten Zonen, die Rauch- und Partikelemissionen bilden.
  • Wenn ein Motor in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit magerem Luft/Kraftstoffverhältnis mit weit offener Drossel, um Motor-Pumpverluste zu minimieren. Die Luftströmung in den Motor kann gesteuert werden, indem ein Öffnen und ein Schließen von Einlass- und Auslassventilen des Motors gesteuert wird, was umfasst, dass die Phaseneinstellung und der Hub für das Öffnen und Schließen von diesen gesteuert werden. Wenn der Motor in dem Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) arbeitet, kann die Motorsteuerung einen Betrieb mit stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis umfassen, wobei das Drosselventil über einen Bereich von Positionen von 0% bis 100% der weit offenen Position gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zu steuern, um das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Ein Motor kann aufgrund einer Verbrennungsinstabilität oder eines übermäßigen Verbrennungsgeräuschs einen begrenzten Drehzahl/Last-Betriebsbereich in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (dem HCCI-Verbrennungsmodus) aufweisen.
  • Es ist bekannt, eine variable Betätigung der Einlass- und Auslassventile des Motors zu verwenden, um einen hohen Anteil von restlichen Verbrennungsprodukten aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus zurückzuhalten, um in einem stark verdünnten Gemisch Bedingungen für eine Selbstzündung zu schaffen.
  • In der US 2009/0048760 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Funkenzündung und Kraftstoff-Direkteinspritzung beschrieben, der ein System zum Variieren des Öffnens und Schließens von Einlass- und Auslassventilen umfasst. Gemäß dem Verfahren wird ein Motorbetriebspunkt überwacht, und es wird ein Übergang von einem ersten Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus in Ansprechen auf eine Änderung in dem Motorbetriebspunkt befohlen. Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile werden befohlen, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus entspricht. Ferner werden Kraftstoff-Einspritzungsparameter und Funkenzündungsereignisse eingestellt, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus nur dann zu bewirken, wenn eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung einen vorbestimmten Schwellenwert für die Überlappungsphase überschreitet.
  • Die DE 11 2006 000 527 T5 beschreibt ein ähnliches Verfahren.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Motors mit Funkenzündung und Kraftstoff-Direkteinspritzung zu schaffen, mit welchem Übergänge zwischen Verbrennungmodi ohne unvollständige Verbrennung und Fehlzündungen ausgeführt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 4 gelöst.
  • Ein Verbrennungsmotor umfasst ein System, das dazu dient, ein Öffnen und ein Schließen von Einlass- und Auslassventilen zu variieren. Der Verbrennungsmotor ist selektiv in einem von mehreren Verbrennungsmodi betriebsfähig, die einen Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus), einen Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und einen gemischten Verbrennungsmodus umfassen. Ein Verfahren zum Steuern des Motors umfasst, dass ein Motorbetriebspunkt überwacht wird, dass ein Übergang von einem ersten Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus in Ansprechen auf eine Änderung in dem Motorsbetriebspunkt befohlen wird, dass Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile befohlen werden, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betreiben in dem zweiten Verbrennungsmodus entspricht, und dass Kraftstoff-Einspritzungsparameter eingestellt werden und Funkenzündungsereignisse eingestellt werden, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus nur dann zu bewirken, wenn eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung einen vorbestimmten Schwellenwert für die Überlappungsphase überschreitet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, von denen:
  • 1 eine schematische Zeichnung eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 und 3 Steuerungs-Datengraphiken gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
  • 4 und 5 Datengraphiken für eine zeitliche Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung sind; und
  • 6 und 7 Datengraphiken für Ergebnisse gemäß der vorliegenden Offenbarung sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, und selbige nicht einschränken soll, stellt 1 einen Verbrennungsmotor 10 und ein begleitendes Steuermodul 5 schematisch dar, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert wurden. Der Motor 10 ist selektiv in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-Verbrennungsmodus) betriebsfähig. Der 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 Kolben 14 ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch welche die lineare Hubbewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Ein einzelner der Zylinder 15 ist in 1 gezeigt.
  • Ein Lufteinlasssystem leitet Einlassluft zu einem Einlasskrümmer 29, der die Luft in Einlassdurchgänge zu jeder Verbrennungskammer 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem und Einrichtungen, um die Luftströmung zu überwachen und zu steuern. Die Einrichtungen umfassen vorzugsweise einen Luftmassenströmungssensor 32, um die Luftmassenströmung und die Einlasslufttemperatur zu überwachen. Ein Drosselventil 34, vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, steuert die Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5. Ein Drucksensor 36 überwacht den Krümmerabsolutdruck und den barometrischen Druck in dem Einlasskrümmer 29. Ein äußerer Strömungsdurchgang 37, der ein Strömungssteuerventil aufweist, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird, führt restliche Abgase von einem Auslasskrümmer 39 zu dem Einlasskrümmer 29 zurück. Das Steuermodul 5 steuert vorzugsweise die Massenströmung des zurückgeführten Abgases zu dem Einlasskrümmer 29, indem das Ausmaß des Öffnens des AGR-Ventils 38 gesteuert wird.
  • Die Luftströmung aus dem Einlasskrümmer 29 in die Verbrennungskammern 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 20 gesteuert. Die Abgasströmung aus der Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Auslassventil(e) 18 zu einem Auslasskrümmer 39 gesteuert. Der Motor 10 ist mit einem System ausgestattet, um das Öffnen und das Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zu steuern. Bei einer Ausführungsform können das Öffnen und das Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 mit einer Einlassnockenwelle 21 und einer Auslassnockenwelle 23 gesteuert werden, die mit Einrichtungen 22 und 24 für eine variable Nockenphaseneinstellung/eine variable Hubsteuerung (VCP/VLC-Einrichtungen) für den Einlass bzw. den Auslass funktional verbunden sind. Die Drehungen der Einlass- und Auslassnockenwelle 21 und 23 sind mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verbunden und durch diese indiziert, wodurch das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 mit Positionen der Kurbelwelle 12 und der Kolben 14 verbunden ist.
  • Die VCP/VLC-Einrichtung 22 für den Einlass umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, einen Ventilhub (VLC) und eine Nockenphaseneinstellung (VCP) des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (EINLASS) von dem Steuermodul 5 variabel zu steuern. Die VCP/VLC-Einrichtung 24 für den Auslass umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, den Ventilhub (VLC) und die Nockenphaseneinstellung (VCP) des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (AUSLASS) von dem Steuermodul 5 variabel zu steuern. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 umfassen jeweils vorzugsweise einen steuerbaren zweistufigen Ventilhubmechanismus, der dazu dient, das Ausmaß des Ventilhubs oder des Öffnens des Einlass- und Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 auf eine von zwei diskreten Stufen zu steuern. Die zwei diskreten Stufen umfassen vorzugsweise eine Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (ungefähr 4–6 mm bei einer Ausführungsform) für einen Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last sowie eine Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (ungefähr 8–13 mm bei einer Ausführungsform) für einen Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 umfassen vorzugsweise Mechanismen, um die Phaseneinstellung (d. h. den relativen Zeitpunkt) des Öffnens und Schließens des Einlass- und Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zu steuern. Die Phaseneinstellung bezieht sich auf ein Verschieben der Öffnungszeiten des Einlass- und Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 relativ zu Positionen der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in dem jeweiligen Zylinder 15. Die Systeme zur variablen Nockenphaseneinstellung der VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 können einen Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung von 60°–90° der Kurbeldrehung aufweisen, wodurch zugelassen wird, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 oder des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 relativ zu der Position des Kolbens 14 für jeden Zylinder 15 nach früh oder nach spät verstellt. Der Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung wird durch die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 definiert und begrenzt. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 weisen Nockenwellen-Positionssensoren auf (nicht gezeigt), um Drehpositionen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 zu ermitteln. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerkraft betätigt, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
  • 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 (INJ_PW) von dem Steuermodul 5 in die Verbrennungskammer 16 direkt einzuspritzen. Wie hierin verwendet, bezieht sich eine Kraftstoffzufuhr auf eine Kraftstoff-Massenströmung in eine der Verbrennungskammern 16. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem (nicht gezeigt) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt.
  • Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem auf, durch das Funkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert wird, um Zylinderladungen in jeder Verbrennungskammer 16 in Ansprechen auf ein Signal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu zünden oder bei dem Zünden zu unterstützen. Die Zündkerze 26 verbessert die Steuerung des Zündzeitpunkts in jedem Zylinder 15 des Motors 10 unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise während eines Kaltstarts und in der Nähe einer Niedriglast-Betriebsgrenze.
  • Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs ausgestattet, welche einen Kurbelsensor 42, der dazu dient, die Kurbelwellen-Drehposition zu überwachen, d. h. den Kurbelwinkel und die Kurbeldrehzahl, einen Sensor für das Luft/Kraftstoffverhältnis 40 mit weitem Messbereich, der ausgebildet ist, um das Luft/Kraftstoffverhältnis in dem Abgaszustrom zu überwachen, und einen Verbrennungssensor 30 umfassen, der ausgebildet ist, um die Verbrennung in dem Zylinder während des laufenden Betriebs des Motors 10 in Echtzeit zu überwachen. Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Einrichtung, 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 werden durch das Steuermodul 5 überwacht, das die Verbrennungs-Phaseneinstellung 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. Alternativ können andere Detektionssysteme verwendet werden, um Verbrennungsparameter in dem Zylinder in Echtzeit zu überwachen, die in eine Verbrennungsphaseneinstellung übersetzt werden können, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdruck-Überwachungssysteme.
  • Weithin verfügbare Sorten von Benzin und leichten Ethanolmischungen mit diesem sind bevorzugte Kraftstoffe; es können jedoch alternative flüssige und gasförmige Kraftstoffe, wie beispielsweise höhere Ethanolmischungen (z. B. E80, E85), reines Ethanol (E99), reines Methanol (M100), Erdgas, Wasserstoff, Biogas, verschiedene Reformate, Synthesegase und andere, bei der Implementierung der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
  • 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 zu schaffen. Die Algorithmen werden vorzugsweise 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.
  • 2 zeigt graphisch bevorzugte Verbrennungsmodi für das Betreiben des Motors 10 basierend auf einem Motorbetriebspunkt, die über einen Bereich von Motordrehzahlen (in U/min) und -lasten dargestellt werden, die bei dieser Ausführungsform durch den Kraftstoff (mg) repräsentiert werden. Der Motor 10 kann entsprechend einem Drehzahl/Last-Betriebspunkt des Motors in einem Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus), einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und einem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) arbeiten. Es kann eine Überlappung in den Betriebsbereichen für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) geben (Überlappung). Ein bevorzugter Drehzahl- und Last-Betriebsbereich für jeden der Verbrennungsmodi wird basierend auf Motorbetriebsparametern ermittelt, welche die Verbrennungsstabilität, den Kraftstoffverbrauch, die Emissionen, die Motordrehmomentabgabe und andere umfassen. Grenzen, welche die bevorzugten Drehzahl- und Last-Betriebsbereiche definieren, um den Betrieb in den zuvor erwähnten Verbrennungsmodi abzugrenzen, werden vorzugsweise vorkalibriert und in dem Steuermodul 5 gespeichert.
  • Der Motor 10 wird gesteuert, um für eine optimale Leistung bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoffverhältnis zu arbeiten, und die Einlassluftströmung wird gesteuert, um das bevorzugte Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Dies umfasst, dass eine Zylinderluftladung basierend auf dem Motorbetrieb in dem ausgewählten Verbrennungsmodus geschätzt wird. Das Drosselventil 34 und die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden gesteuert, um eine Einlassluft-Strömungsrate basierend auf der geschätzten Zylinderluftladung zu erreichen, einschließlich während Übergangen zwischen den Verbrennungsmodi. Die Luftströmung wird gesteuert, indem das Drosselventil 34 eingestellt wird und die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 gesteuert werden, um die Öffnungszeit und die Profile des Einlass- und Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zu steuern. Der Betrieb in jedem der Verbrennungsmodi kann unterschiedliche Einstellungen für die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 bezüglich des Ventiltimings und der Profile des Einlass- und Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 und für das Drosselventil 34 bezüglich der Drosselposition erfordern.
  • Der Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) umfasst, dass der Motor 10 mit dem weit offenen Drosselventil 34 betrieben wird, wobei die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 10 gesteuert wird, um ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen, das ausreicht, um eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu erfüllen. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden vorzugsweise bei einer Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub und bei einer Phaseneinstellung gesteuert, die eine Phase mit negativer Ventilüberlappung von einer vorbestimmten Dauer zwischen dem Schließen des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 und dem Öffnen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 erreicht, was eine Wiederverdichtungsphase bewirkt. Während der Wiederverdichtungsphase wird ein hoher Anteil von restlichen Verbrennungsprodukten bei hoher Temperatur aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus zurückgehalten, und er liefert in einem stark verdünnten Gemisch Bedingungen für eine Selbstzündung. Vorzugsweise gibt es ein einzelnes Kraftstoff-Einspritzungsereignis, das zeitlich gesteuert wird, um während des Einlasstakts und früh in dem Kompressionstakt aufzutreten.
  • Der Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) umfasst ein Betreiben des Motors 10, bei dem das Drosselventil 34 gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zu regeln, und wobei die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 10 gesteuert wird, um ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen, das ausreicht, um eine Ausgangsdrehmomentanforderung zu erfüllen. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden vorzugsweise bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub und bei einer Phaseneinstellung gesteuert, die eine Ventilüberlappung zwischen dem Schließen des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 und dem Öffnen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 erreicht, um einen kleinen Anteil der restlichen Verbrennungsprodukte aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus in den Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) zurückzuhalten. Der Motor 10 arbeitet in dem Funkenzündungs-Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) mit einem gesteuerten Drosselbetrieb unter Bedingungen, die für einen Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (dem HCCI-Verbrennungsmodus) nicht dienlich sind, und um eine Motorleistung zu erreichen, um die Ausgangsdrehmomentanforderung zu erfüllen.
  • Der gemischte Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) umfasst ein Betreiben des Motors 10, bei dem das Drosselventil 34 weit offen ist und bei dem die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 10 gesteuert wird, um ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden vorzugsweise bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub und bei einer Phaseneinstellung gesteuert, die eine Phase mit negativer Ventilüberlappung von vorbestimmter Dauer zwischen dem Schließen des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 und dem Öffnen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 erreicht, was eine Wiederverdichtungsphase bewirkt. Während der Wiederverdichtungsphase wird ein hoher Anteil von restlichen Verbrennungsprodukten aus einem vorhergehenden Verbrennungszyklus zurückgehalten, und er schafft in einem stark verdünnten Gemisch Bedingungen für eine Selbstzündung. Darüber hinaus gibt es mehrere Kraftstoff-Einspritzungsereignisse und zugeordnete Funkenereignisse während jedes Verbrennungszyklus.
  • Der gemischte Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) umfasst vorzugsweise mehrere Kraftstoff-Einspritzungsereignisse pro Zylinder für jeden Verbrennungszyklus und mehrere Funkenereignisse während oder unmittelbar im Anschluss an eines oder zwei der Kraftstoff-Einspritzungsereignisse. Dies umfasst, dass die gesamte angeforderte Kraftstoffmasse pro Zyklus in zumindest drei Kraftstoff-Einspritzungsereignisse aufgeteilt wird. Ein erstes Einspritzungsereignis tritt unmittelbar vor der Wiederverdichtungsphase oder während dieser auf, um eine Kraftstoffreformierung zu bewirken. Ein zweites Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird in einem oder mehreren Einspritzungspulsen vorzugsweise während des Einlasstakts oder alternativ früh in dem Kompressionstakt eingeführt. Das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis umfasst den Haupt-Kraftstoffmassenanteil der gesamten angeforderten Kraftstoffmasse pro Zyklus, um eine gewünschte Motor-Arbeitsausgabe zu erzeugen. Das dritte Einspritzungsereignis tritt vorzugsweise spät in dem Kompressionstakt auf und umfasst ein Kraftstoff-Einspritzungsereignis zur Flammenausbreitung, um eine sprühungsgeführte Verbrennung zu erreichen, d. h. um die Bedingungen in dem Zylinder für eine Selbstzündung des Haupt-Kraftstoffmassenanteils zu verbessern, der während des zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses eingespritzt wird. Die Masse des Kraftstoffs, der während jedes von dem ersten und dritten Kraftstoff-Einspritzungsereignis eingespritzt wird, ist eine minimale Kraftstoffmasse, die ausreicht, um die hierin beschriebenen Zwecke zu erreichen. Funkenentladungen werden unmittelbar auf das erste Einspritzungsereignis und das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis folgend ausgelöst. Vorzugsweise gibt es keine Funkenentladung, die dem zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignis zugeordnet ist.
  • Die mehreren Kraftstoff-Einspritzungsereignisse ermöglichen eine Strategie mit geteilter Kraftstoffeinspritzung, wobei das erste Einspritzungsereignis bewirkt, dass ein erster Anteil der gesamten angeforderten Kraftstoffmasse pro Zyklus während der Wiederverdichtungsphase eingespritzt wird, wenn die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 beide geschlossen sind und die Gastemperaturen und die Zylinderdrücke hoch sind. Der eingespritzte Kraftstoff durchläuft eine teilweise Oxidation, d. h. eine Reformierungsreaktion, um zusätzliche Wärme für die gesteuerte Selbstzündung (HCCI) zu erzeugen, die in dem Arbeitstakt auftritt. Bedingungen mit niedriger Motorlast führen jedoch zu niedrigen Temperaturen in dem Zylinder, und die Kraftstoffreformierung während der Wiederverdichtung reicht möglicherweise nicht aus, um die Selbstzündung auszulösen. In diesem Betriebsbereich, d. h. in der Nähe des Leerlaufbetriebs, bewirkt das dritte Einspritzungsereignis, dass ein dritter Anteil der gesamten angeforderten Kraftstoffmasse pro Zyklus spät in dem Kompressionstakt des Verbrennungszyklus eingespritzt wird, was als Kraftstoff-Einspritzungsereignis zur Flammenausbreitung bezeichnet wird. Das Kraftstoff-Einspritzungsereignis zur Flammenausbreitung liefert eine geschichtete, sprühungsgeführte Kraftstoffzufuhr in den Zylinder, die durch Funkenzündung gezündet wird, was eine Verbrennungswelle von gezündetem Kraftstoff ausbreitet, die das übrige Kraftstoff-Luftgemisch in der Verbrennungskammer komprimiert, um eine Selbstzündung zu erreichen. Die Kraftstoffmasse, die während der Reformierung verbrannt wird, korrespondiert eng mit der Verbrennungsstabilität (COV des IMEP) und den NOx-Emissionen. Es wurde gefunden, dass mit zunehmender Masse des reformierten Kraftstoffs während der Wiederverdichtungsphase die NOx-Emissionen niedriger sind und die Verbrennungsstabilität (COV des IMEP) zunimmt. Wenn mehr Kraftstoff in dem Kraftstoff-Einspritzungsereignis zur Flammenausbreitung aufgrund der Funkenzündung vor der Selbstzündung verbrannt wird, kann es darüber hinaus eine Zunahme in den NOx-Emissionen und eine Verringerung der Verbrennungsstabilität geben.
  • 3 zeigt effektive Zylindervolumina (Zyl. Vol.) beim Schließen des Einlassventils und beim Schließen des Auslassventils für einen beispielhaften HCCI-Motor, der mit VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 ausgestattet ist, die eine Autorität auf die Nockenphaseneinstellung von 90° sowohl für die Einlass- als auch für die Auslassventile aufweisen, wobei die Einrichtungen für den variablen Hub bei einer Einstellung mit niedrigem Hub (LL) arbeiten und wobei der Motor 10 bei einer speziellen Drehzahl arbeitet, die in diesem Fall 2000 U/min beträgt. Eine erste Kurve stellt ein effektives Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils basierend auf dem Auslass-Nockenwinkel für eine Stößeleinstellung mit niedrigem Hub in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) dar (LL VEVC in dem HCCI-Modus). Eine zweite Kurve stellt ein effektives Zylindervolumen beim Schließen des Auslassventils basierend auf dem Auslassnockenwinkel für eine Stößeleinstellung mit niedrigem Hub in den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) dar (LL VEVC in dem Mischmodus). Eine dritte Kurve stellt ein effektives Zylindervolumen beim Schließen des Einlassventils basierend auf dem Einlassnockenwinkel für eine Stößeleinstellung mit niedrigen Hub dar (LL VEVC). Das effektive Zylindervolumen für eine frische Luftladung VA wird ausgedrückt als: Va = VIVC(CAMI) – VEVC(CAME) (1) wobei VIVC und VEVC die effektiven Zylindervolumina beim Schließen des Einlassventils bzw. beim Schließen des Auslassventils sind, die auf dem Einlassnockenwinkel (CAMI) bzw. dem Auslassnockenwinkel (CAME) basieren. Wie dargestellt ist, geben Einlass- und Auslassnockenwinkel von 0° jeweils an, dass sich der Kurbelwinkel zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Einlassventils auf einem Maximalwert befindet, d. h. eine maximale negative Ventilüberlappung in dem Autoritätsbereich auf die Nockenphaseneinstellung auftritt. Beispielhafte Nockenwinkel-Einstellungspunkte für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) sind als Punkte A und B gezeigt. Die Punkte A und B stellen Betriebspunkte für den beispielhaften Motor 10 dar, bei denen die effektiven Zylindervolumina für den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) und den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) die gleichen sind. Die Ergebnisse geben an, dass die Mengen der frischen Luftladung sowohl für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) für die Punkte A und B ähnlich sind, wobei der gemischte Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) eine kleinere Wiederverdichtungsphase und eine geringere negative Ventilüberlappung erfordert. Folglich werden die Kraftstoff-Einspritzungsereignisse und die Funkenzündungszeitpunkte vorzugsweise derart mit den Nockenwinkeln abgestimmt, dass die Verbrennungsstabilität während eines beliebigen Übergangs zwischen dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) aufrecht erhalten wird.
  • Wenn der Motor 10 bei einer niedrigen Last in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) arbeitet, verringert die Reformierung in dem Zylinder während der Wiederverdichtungsphase die Einlassluftströmung. Daher sind die Wiederverdichtungsphase und die negative Ventilüberlappung des gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) kleiner als diejenigen des Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus). Wenn der Verbrennungsmodus von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) übergeht, wird daher sofort mehr Luft eingeleitet, da die Reformierung ausgeschaltet ist und die negative Ventilüberlappung aufgrund der relativ langsamen Ansprechzeitdynamik der VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 im Vergleich zu dem Funkenzündungssystem und dem Kraftstoff-Einspritzungssystem kleiner ist. Darüber hinaus weist das Zylindervolumen während des Betriebs in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) eine signifikante Menge von heißem Restgas auf, welche die Frischluftladung wesentlich beeinflussen kann. Der Kraftstoff, der während der Wiederverdichtungsphase aufgrund des ersten Einspritzungsereignisses eingespritzt wird, wird entweder reformiert oder durch den Funken verbrannt, was bewirkt, dass der Druck des Restgases in dem Zylinder zunimmt, was zu weniger verfügbarem Volumen für eine Frischluftladung führt, wenn sich das Einlassventil anschließend öffnet. Die Frischluftladung für den Motor verringert sich.
  • Das Steuermodul 5 führt einen algorithmischen Code aus, um den Betrieb des Motors 10 zu steuern. Das Betreiben des hierin beschriebenen beispielhaften Motors 10 umfasst, dass ein Motorbetriebspunkt überwacht wird, der vorzugsweise auf eine Drehmomentanforderung eines Betreibers nach einer Ausgangsleistung und eine Systemanforderung nach einer Ausgangsleistung, z. B. für Zubehörlasten, bezogen ist. Wenn es eine Änderung in dem Motorbetriebspunkt gibt, die angibt, dass sich der bevorzugte Verbrennungsmodus für das Betreiben des Motors 10 geändert hat, kann das Steuermodul einen Übergang von dem gegenwärtigen Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus befehlen, der den bevorzugten Verbrennungsmodus für den Motorbetriebspunkt umfasst. Dies kann umfassen, dass ein Übergang von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) befohlen wird, wenn der Motorbetriebspunkt auf mehr als ein vorbestimmter Schwellenwert zunimmt. Dies kann auch umfassen, dass ein Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) befohlen wird, wenn der Motorbetriebspunkt auf weniger als ein vorbestimmter Schwellenwert abnimmt.
  • Der Befehl für den Übergang von dem gegenwärtigen Verbrennungsmodus in den zweiten, bevorzugten Verbrennungsmodus umfasst, dass eine Änderung beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 auf eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung befohlen wird, die einem Betreiben in dem zweiten Verbrennungsmodus entspricht. Bei einer Ausführungsform umfasst dies, dass die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 gesteuert werden, um gewünschte Positionen zu erreichen. Das Steuermodul 5 stellt die Kraftstoff-Einspritzungsparameter und die Funkenzündungsereignisse ein, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus nur dann zu bewirken, wenn eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, d. h. wenn die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 ihre gewünschten Positionen erreicht haben. Indem der Betrieb des Motors 10 auf diese Weise gesteuert wird, wird der Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit einzelner Einspritzung nicht ermöglicht, während die Phase der negativen Ventilüberlappung zu klein ist, was Zylinder-Fehlzündungen oder Teilverbrennungen verhindert. Wenn beispielsweise ein Übergang von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit einzelner Einspritzung befohlen würde, gefolgt von einer unmittelbaren Änderung in den Einspritzungsparametern und den Funkenzündungszeitpunkten die dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit einzelner Einspritzung entsprechen, könnte die plötzliche Zunahme der Luftladung zu einem zu mageren Luft/Kraftstoffverhältnis für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit einzelner Einspritzung führen, was Fehlzündungen und Teilverbrennungen verursachen würde. Wie hierin beschrieben ist, führt das Steuermodul 5 während eines befohlenen Übergangs zwischen dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) einen Code aus, um den Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt und den Funkenzeitpunkt mit Übergängen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 derart abzustimmen, dass die Verbrennung robust aufrecht erhalten wird. Befehlsregeln für den Motorbetrieb werden während der Modusübergänge angewendet, um Fehlzündungen oder Teilverbrennungen zu vermeiden.
  • Ein Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) wird befohlen, wenn der Motorbetriebspunkt auf weniger als einen vorbestimmten Schwellenwert abnimmt, der einen bevorzugten Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) angibt, von welchem ein Beispiel in 2 gezeigt ist. Dies umfasst, dass eine Änderung bzw. Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 auf eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung befohlen wird bzw. werden, die einem Betreiben in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) entspricht, beispielsweise indem eine oder beide von den VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 gesteuert werden. Gleichzeitig, d. h. zu derselben Zeit, werden die Kraftstoff-Einspritzungsparameter und die Funkenzündungsereignisse eingestellt, um einen Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) zu bewirken, wie hierin beschrieben ist. Wenn der Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) befohlen wird, ermittelt das Steuermodul 5 Zeitpunkte für die Kraftstoffeinspritzung und die Funkenzündung für den Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) und wendet diese sofort an. Daher wird der Motor 10 mit drei oder mehr Kraftstoff-Einspritzungsereignissen pro Zylinderereignis oder Verbrennungszyklus mit einer entsprechenden Funkenzündung für das Kraftstoff-Einspritzungsereignis während der Wiederverdichtungsphase und für das Kraftstoff-Einspritzungsereignis zur Flammenausbreitung betrieben. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden auf bevorzugte Positionen für den Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) befohlen, was vorzugsweise eine negative Ventilüberlappung einer vorbestimmten Dauer umfasst, die kleiner als die Dauer ist, die in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) auftritt, was zu einer verringerten Wiederverdichtungsphase führt.
  • Ein Übergang von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) wird befohlen, wenn der Motorbetriebspunkt auf mehr als ein vorbestimmter Schwellenwert zunimmt, der den bevorzugten Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) angibt, von welchem ein Beispiel in 2 gezeigt ist. Dies umfasst, dass eine Änderung bzw. Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 auf eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung befohlen wird bzw. werden, die einem Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) entspricht. Bei diesem Übergang ermittelt das Steuermodul 5 eine gesamte Motor-Kraftstoffmasse pro Zylindereignis für das Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus). Ein kleiner Anteil der ermittelten gesamten Kraftstoffmasse des Zyklus wird eingespritzt, und der Funken wird während der Wiederverdichtungsphase mit vorbestimmten Zeitpunkten gezündet, um den Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu erleichtern, bis die realisierte Dauer der negativen Ventilüberlappung die bevorzugte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung überschreitet, die dem Betreiben des Motors 10 in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) entspricht. Die Zeitpunkte für die Einspritzung des restlichen Kraftstoffs und für die Funkenzündung werden ebenso für ein Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung ermittelt und sofort angewendet. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 werden auf bevorzugte Positionen für das Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) befohlen. Wenn die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 die befohlenen bevorzugten Positionen für das Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) erreichen, wird die Kraftstoffmasse zu dem Einspritzungszeitpunkt gemäß dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) eingespritzt.
  • 4 zeigt graphisch eine Zeitsteuerungsgraphik, die Betriebsparameter während eines Übergangs von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) für einen beispielhaften Motor darstellt, der wie hierin beschrieben arbeitet. Die Betriebsparameter umfassen den Kraftstoff (Kraftstoff), die Ventilüberlappung (NVO) und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Funkenzündung (Einspritzungs-&Zündfunkenzeitpunkt). Der Motor arbeitet anfänglich in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) mit drei Kraftstoff-Einspritzungsereignissen (INJ1, INJ2, INJ3) und zwei Funkenzündungsereignissen (SPK1, SPK2), die zeitlich unmittelbar nach zwei von den Kraftstoff-Einspritzungsereignissen korrespondieren. An einem ersten Punkt (A) gibt es einen Befehl für einen Übergang in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus). Unmittelbar danach geht die Kraftstoffmasse zu einer Kraftstoffmasse für das Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) über. Den VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 wird befohlen, zu der Ventilüberlappung überzugehen, die dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zugeordnet ist. Unmittelbar danach werden das dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis und das zweite Funkenzündungsereignis unterbrochen, und der Zeitpunkt des zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses geht zu einem Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt über, der dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zugeordnet ist. An einem nachfolgenden Punkt (B) erreichen die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 die bevorzugte Ventilüberlappung, die dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zugeordnet ist, und das erste Kraftstoff-Einspritzungsereignis und das erste Funkenzündungsereignis werden unterbrochen. Der Motor setzt den Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) unter Verwendung eines einzelnen Kraftstoff-Einspritzungsereignisses fort, welches das zweite Kraftstoff-Einspritzungsereignis (INJ2) umfasst, um die gesamte Kraftstoffmasse zu liefern.
  • 5 zeigt graphisch eine Zeitsteuerungsgraphik, die Betriebsparameter während eines Übergangs von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) für einen beispielhaften Motor darstellt, der wie hierin beschrieben arbeitet. Die Betriebsparameter umfassen den Kraftstoff (Kraftstoff), die Ventilüberlappung (NVO) und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Funkenzündung (Einspritzungs-&Zündfunkenzeitpunkt). Der Motor wird anfänglich in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit einem einzelnen Kraftstoff-Einspritzungsereignis (INJ2) betrieben, um die gesamte Kraftstoffmasse zu liefern. An einem ersten Punkt (C) gibt es einen Befehl, in den gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) überzugehen. Unmittelbar danach geht die Kraftstoffmasse zu einer Kraftstoffmasse für das Betreiben in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) über. Den VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 wird befohlen, zu der Ventilüberlappung überzugehen, die dem Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) zugeordnet ist. Unmittelbar danach werden das erste und dritte Kraftstoff-Einspritzungsereignis (INJ1, IN2, INJ3) und das erste und zweite Funkenzündungsereignis (SPK1, SPK2) ausgelöst, und der Zeitpunkt des zweiten Kraftstoff-Einspritzungsereignisses geht zu einem Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt über, der dem Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) zugeordnet ist. An einem nachfolgenden Punkt (D) erreichen die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 die bevorzugte Ventilüberlappung, die dem Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) zugeordnet ist. Die Befehle, die auf den Übergang bezogen sind, sind an dem ersten Punkt (C) abgeschlossen, wobei die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 zusätzliche Zeit zum Einstellen benötigen.
  • 6 zeigt graphisch Betriebsergebnisse während eines Übergangs von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) für einen beispielhaften Vierzylindermotor, der betrieben wird, wenn der Einspritzungs- und Funkenzeitpunkt des entsprechenden Verbrennungsmodus unmittelbar angewendet werden, nachdem ein Wechsel des Verbrennungsmodus befohlen wird, wenn der Motor bei ungefähr 2000 U/min arbeitet. Die Daten umfassen die Motor-Kraftstoffzufuhr (Kraftstoff (mg)) und den mittleren effektiven Druck (IMEP (bar)) für jeden der Zylinder. Die Betriebsergebnisse geben an, dass wesentliche Schwankungen im IMEP eine unvollständige Verbrennung und Fehlzündungsereignisse angeben, die auftreten können, wenn die Verwendung des hierin beschriebenen Übergangsschemas fehlt.
  • 7 zeigt graphisch Betriebsergebnisse während eines Übergangs von dem gemischten Verbrennungsmodus (HCCI-Mischmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) für einen beispielhaften Vierzylindermotor bei ungefähr 2000 U/min, der wie hierin beschrieben arbeitet. Die Daten umfassen die Motor-Kraftstoffzufuhr (Kraftstoff (mg)) und den mittleren effektiven Druck (IMEP (bar)). Die Betriebsergebnisse geben eine wesentliche Verringerung in den Schwankungen des IMEP unter Verwendung des hierin beschriebenen Übergangsschemas an.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Motors (10) mit Funkenzündung und Kraftstoff-Direkteinspritzung, der ein System (22, 24) umfasst, das dazu dient, ein Öffnen und ein Schließen von Einlass- und Auslassventilen (20, 18) zu variieren, umfassend, dass: ein Motorbetriebspunkt überwacht wird; ein Übergang von einem ersten Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus in Ansprechen auf eine Änderung in dem Motorbetriebspunkt befohlen wird; Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile (20, 18) befohlen werden, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betreiben in dem zweiten Verbrennungsmodus entspricht; und Kraftstoff-Einspritzungsparameter eingestellt werden und Funkenzündungsereignisse eingestellt werden, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus nur dann zu bewirken, wenn eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung einen vorbestimmten Schwellenwert für die Überlappungsphase überschreitet, wobei der erste Verbrennungsmodus einen Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung umfasst und der zweite Verbrennungsmodus einen gemischten Verbrennungsmodus umfasst, in welchem der Motor (10) mit mehreren Kraftstoff-Einspritzungsereignissen und Funkenereignissen während jedes Verbrennungszyklus und ansonsten unter den gleichen Bedingungen wie im Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird, wobei die Änderung in dem Motorbetriebspunkt eine Abnahme auf weniger als einen vorbestimmten Schwellenwert für den Betriebspunkt umfasst, wobei das Einstellen der Kraftstoff-Einspritzungsparameter und das Einstellen der Funkenzündungsereignisse umfassen, dass die Kraftstoff-Einspritzungsparameter und die Funkenzündungsereignisse gleichzeitig eingestellt werden, wobei das Einstellen der Kraftstoff-Einspritzungsparameter umfasst, dass drei Kraftstoff-Einspritzungsereignisse während jedes Zylinderereignisses ausgeführt werden, um einen Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus zu bewirken, und wobei eines der Kraftstoff-Einspritzungsereignisse während der Phase mit negativer Ventilüberlappung ausgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass ein Funkenzündungsereignis im Anschluss an das Kraftstoff-Einspritzungsereignis während der Phase mit negativer Ventilüberlappung ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass eines der Kraftstoff-Einspritzungsereignisse spät in einem nachfolgenden Kompressionstakt ausgeführt wird, insbesondere umfassend, dass ein Funkenzündungsereignis im Anschluss an das Kraftstoff-Einspritzungsereignis spät in dem nachfolgenden Kompressionstakt ausgeführt wird.
  4. Verfahren zum Betreiben eines Motors (10) mit Funkenzündung und Kraftstoff-Direkteinspritzung, der ein System (22, 24) umfasst, das dazu dient, ein Öffnen und ein Schließen von Einlass- und Auslassventilen (20, 18) zu variieren, umfassend, dass: ein Übergang von einem ersten Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus befohlen wird; Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile (20, 18) befohlen werden, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betreiben in dem zweiten Verbrennungsmodus entspricht; während einer Wiederverdichtungsphase ein Teil einer gesamten angeforderten Kraftstoffmasse eingespritzt wird und der Funken gezündet wird, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus zu erleichtern, bis eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; ein Übergang von einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung in einen gemischten Verbrennungsmodus befohlen wird, wenn der Motorbetriebspunkt auf weniger als einen vorbestimmten Schwellenwert abnimmt, wobei der Motor (10) in dem gemischten Verbrennungsmodus mit mehreren Kraftstoff-Einspritzungsereignissen und Funkenereignissen während jedes Verbrennungszyklus und ansonsten unter den gleichen Bedingungen wie im Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung betrieben wird; Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile (20, 18) befohlen werden, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betreiben in dem gemischten Verbrennungsmodus entspricht, und die Kraftstoff-Einspritzungsparameter und die Funkenzündungsereignisse gleichzeitig eingestellt werden, um einen Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus zu bewirken; ein Übergang von einem gemischten Verbrennungsmodus in einen Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung befohlen wird, wenn der Motorbetriebspunkt auf mehr als ein vorbestimmter Schwellenwert zunimmt; Änderungen beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile (20, 18) befohlen werden, um eine bevorzugte Dauer einer Phase mit negativer Ventilüberlappung zu bewirken, die einem Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung entspricht; und während einer Wiederverdichtungsphase ein Teil einer gesamten angeforderten Kraftstoffmasse eingespritzt wird und der Funken gezündet wird, um einen Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus zu erleichtern, bis eine realisierte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung die bevorzugte Dauer der Phase mit negativer Ventilüberlappung überschreitet, die einem Betreiben des Motors in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einstellen der Kraftstoff-Einspritzungsparameter umfasst, dass drei Kraftstoff-Einspritzungsereignisse während jedes Zylinderereignisses ausgeführt werden, um einen Betrieb in dem gemischten Verbrennungsmodus zu bewirken.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass eines der Kraftstoff-Einspritzungsereignisse während der Phase mit negativer Ventilüberlappung ausgeführt wird, insbesondere umfassend, dass ein Funkenzündungsereignis im Anschluss an das Kraftstoff-Einspritzungsereignis während der Phase mit negativer Ventilüberlappung ausgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend, dass eines der Kraftstoff-Einspritzungsereignisse spät in einem nachfolgenden Kompressionstakt ausgeführt wird, insbesondere umfassend, dass ein Funkenzündungsereignis im Anschluss an das Kraftstoff-Einspritzungsereignis spät in dem nachfolgenden Kompressionstakt ausgeführt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend, dass: ein einzelnes Kraftstoff-Einspritzungsereignis ausgeführt wird, um einen Betrieb in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu bewirken, insbesondere ferner umfassend, dass die Funkenzündungsereignisse unterbrochen werden, um einen Betrieb in dem Modus mit gesteuerter Selbstzündung zu bewirken.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8195375B2 (en) * 2007-08-17 2012-06-05 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
US8290686B2 (en) * 2008-03-12 2012-10-16 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling combustion mode transitions for an internal combustion engine
DE102009029383A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Betrieb eines selbstzündenden Ottomotors
US8235012B2 (en) * 2010-01-13 2012-08-07 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
US9127637B2 (en) * 2010-05-24 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Method for managing transitions in internal combustion engines with combustion phasing
US20130218439A1 (en) * 2010-10-28 2013-08-22 International Engine Intellectual Property Company, Llc Controlling variable valve actuation system
US9284906B2 (en) * 2011-06-08 2016-03-15 GM Global Technology Operations LLC Combustion phasing control methodology in HCCI combustion
JP5862161B2 (ja) * 2011-09-27 2016-02-16 スズキ株式会社 内燃機関
US9267451B2 (en) * 2011-09-27 2016-02-23 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling combustion noise in an internal combustion engine
US8826871B2 (en) 2011-10-06 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Method for combustion mode transition
US9222432B2 (en) 2011-11-22 2015-12-29 Robert Bosch Gmbh Path planning during combustion mode switch
US9002623B2 (en) * 2012-08-02 2015-04-07 GM Global Technology Operations LLC Fully flexible exhaust valve actuator control systems and methods
JP6040913B2 (ja) * 2013-11-12 2016-12-07 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
JP6191837B2 (ja) * 2015-02-19 2017-09-06 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
JP6225938B2 (ja) * 2015-04-03 2017-11-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112006000527T5 (de) * 2005-03-03 2008-01-17 General Motors Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren für den Übergang zwischen einer Betriebsart mit gesteuerter Selbstzündung und einer Betriebsart mit Funkenzündung bei Motoren mit direkter Kraftstoffeinspritzung
US20090048760A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4066851B2 (ja) * 2003-03-03 2008-03-26 トヨタ自動車株式会社 可変サイクルエンジンおよび運転モードの切り替え方法
US6994072B2 (en) * 2004-07-12 2006-02-07 General Motors Corporation Method for mid load operation of auto-ignition combustion
US7128047B2 (en) * 2004-07-26 2006-10-31 General Motors Corporation Valve and fueling strategy for operating a controlled auto-ignition four-stroke internal combustion engine
US7370633B2 (en) * 2005-03-03 2008-05-13 Gm Global Technology Operations, Inc. Load transient control methods for direct-injection engines with controlled auto-ignition combustion
DE102006034806A1 (de) * 2006-07-27 2008-01-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
JP4277883B2 (ja) * 2006-07-28 2009-06-10 トヨタ自動車株式会社 筒内噴射式火花点火内燃機関
US7748355B2 (en) * 2006-09-15 2010-07-06 Ford Global Technologies, Llc Approach for facilitating engine mode transitions
US7540270B2 (en) * 2007-04-24 2009-06-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
US7703434B2 (en) * 2007-06-05 2010-04-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling ignition timing in a compression-ignition engine operating in an auto-ignition mode
US7689344B2 (en) * 2007-06-08 2010-03-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling transitions in an engine having multi-step valve lift

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112006000527T5 (de) * 2005-03-03 2008-01-17 General Motors Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren für den Übergang zwischen einer Betriebsart mit gesteuerter Selbstzündung und einer Betriebsart mit Funkenzündung bei Motoren mit direkter Kraftstoffeinspritzung
US20090048760A1 (en) * 2007-08-17 2009-02-19 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine

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Publication number Publication date
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