DE102010052911A1

DE102010052911A1 - Steuersystem und -verfahren zur HCCI-Modusumschaltung

Info

Publication number: DE102010052911A1
Application number: DE102010052911A
Authority: DE
Inventors: Allen B. Mich. Rayl; Vijay Mich. Ramappan; Peter 65346 Kafarnik; Jun-Mo Mich. Kang; Hanho Mich. Yun
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-07-07
Also published as: CN102094720A; CN102094720B; US8776762B2; US20110132318A1

Abstract

Ein Steuersystem und -verfahren zum Betreiben eines Motors umfasst ein Schwellenwert-Ermittlungsmodul, das mehrere Verbrennungsmodus-Schwellenwerte basierend auf der Motordrehzahl und der Motortemperatur ermittelt. Das Steuermodul umfasst auch ein Wechselmodul, das die Motorlast und die mehreren Verbrennungsmodus-Schwellenwerte vergleicht und einen Verbrennungsmodus des Motors in Ansprechen auf das Vergleichen der Motorlast und der mehreren Verbrennungsmodus-Schwellenwerte verändert.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Motorsteuersysteme und insbesondere Motorsteuersysteme für Motoren, die sowohl in einem Funkenzündungsmodus (SI-Modus) als auch in einem Modus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Modus) arbeiten.
HINTERGRUND
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
Motoren können in einem Funkenzündungsmodus (SI-Modus) und in einem Modus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Modus) betrieben werden. Der HCCI-Modus umfasst ein Verdichten eines Gemischs aus Kraftstoff und einem Oxidationsmittel bis zu einem Punkt einer Selbstzündung. Einer der Modi kann basierend auf der Motordrehzahl und -last ausgewählt werden. In dem HCCI-Modus tritt die Zündung an verschiedenen Orten zur gleichen Zeit auf, was ein nahezu gleichzeitiges Verbrennen des Kraftstoff/Luftgemischs erzeugt. Der HCCI-Modus arbeitet nahe an einem idealen Otto-Zyklus, liefert eine verbesserte Betriebseffizienz und erzeugt geringere Emissionsniveaus im Vergleich zu dem SI-Modus. Da es jedoch keinen direkten Auslöser der Verbrennung gibt, neigt der Zündungsprozess dazu, schwieriger zu steuern zu sein.
Der HCCI-Modus kann verschiedene Untermodi aufweisen, die von der Motordrehzahl und -last abhängen.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein Verfahren, dass eine Motordrehzahl ermittelt wird, dass eine Motortemperatur ermittelt wird, dass mehrere Verbrennungsmodus-Schwellenwerte (CM-Schwellenwerte) basierend auf der Motordrehzahl und der Motortemperatur ermittelt werden, dass eine Motorlast ermittelt wird, dass die Motorlast und die mehreren CM-Modusschwellenwerte verglichen werden und dass ein CM des Motors in Ansprechen auf das Vergleichen verändert wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst ein Steuersystem eines Motors ein Steuersystem und -verfahren zum Betreiben eines Motors, das in Schwellenwert-Ermittlungsmodul umfasst, das mehrere CM-Schwellenwerte basierend auf der Motordrehzahl und der Motortemperatur ermittelt. Das Steuermodul umfasst auch ein Wechselmodul, das die Motorlast und die mehreren CM-Schwellenwerte vergleicht und einen CM des Motors in Ansprechen auf das Vergleichen der Motorlast und der mehreren CM-Schwellenwerte verändert.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
1A ein Funktionsblockdiagramm eines Motorsteuersystems ist, das gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem SI- und einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet;
1B ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Ventilhub-Einstellungssystems ist;
1C ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsteuermoduls ist;
1D eine Blockdiagrammansicht des HCCI-Modussteuermoduls 294(b) von 1C ist;
2 eine Graphik der Last über der Motordrehzahl ist, die verschiedene HCCI-Modi und SI-Modi darstellt; und
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung ”A, B und/oder C” derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Das Motorsteuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung betreibt den Benzinmotor in dem Modus mit Funkenzündung (SI-Modus) und dem Modus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Modus). Der HCCI-Modus verringert den Kraftstoffverbrauch, ist aber nur über einen begrenzten Bereich von Motordrehmomenten und -drehzahlen verfügbar. Lediglich beispielhaft kann das Motorsteuersystem den Motor bei niedrigen bis mittleren Lasten und niedrigen bis mittleren Motordrehzahlen in dem HCCI-Modus betreiben. Das Motorsteuersystem kann den Motor bei anderen Lasten und Motordrehzahlen in dem SI-Modus betreiben. Der HCCI-Betriebsbereich kann in verschiedene Untermodi oder HCCI-Betriebszonen aufgeteilt werden, und er kann durch Betriebskennfelder in Kalibriertabellen definiert werden.
Der Motor kann ein Benzinmotor mit Direkteinspritzung sein und kann während der Wechsel selektiv in einem geschichteten Betriebsmodus betrieben werden. Um in dem geschichteten Betriebsmodus zu arbeiten, spritzen die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen einen Teil des insgesamt erforderlichen Kraftstoffs unmittelbar vor dem Zündungsereignis ein. Dieser Ansatz liefert eine stöchiometrische Ladung in der Nähe der Zündkerze, die bewirkt, auch wenn die Gesamtumgebung mager sein könnte, dass das Luft-Kraftstoffgemisch leicht zündet und schnell und glatt brennt.
Wechsel zwischen dem SI-Modus und dem HCCI-Modus sollten dem Fahrer nahtlos erscheinen, Motoremissionen minimieren und den Kraftstoffverbrauch minimieren.
Nun auf 1A Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Motorsystems 100 dargestellt. Das Motorsystem 100 weist einen Motor 102 auf, der ein Luft/Kraftstoffgemisch verbrennt, um ein Antriebsdrehmoment für ein Fahrzeug basierend auf einem Fahrereingabemodul 104 zu erzeugen. Der Motor kann ein Motor mit direkter Zündung sein. Luft wird durch ein Drosselventil 112 in einen Einlasskrümmer 110 gesaugt. Ein Motorsteuermodul (ECM) 114 befiehlt einem Drosselaktuatormodul 116, das Öffnen des Drosselventils 112 zu regeln, um die Luftmenge zu steuern, die in den Einlasskrümmer 110 gesaugt wird.
Luft wird aus dem Einlasskrümmer 110 in Zylinder des Motors 102 gesaugt. Während der Motor 102 mehrere Zylinder aufweisen kann, ist zu Darstellungszwecken ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 gezeigt. Lediglich beispielhaft kann der Motor 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder aufweisen.
Luft aus dem Einlasskrümmer 110 wird durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gesaugt. Das ECM 114 steuert die durch ein Kraftstoffeinspritzungssystem 124 eingespritzte Kraftstoffmenge. Das Kraftstoffeinspritzungssystem 124 kann Kraftstoff an einem zentralen Ort in den Einlasskrümmer 110 einspritzen, oder es kann Kraftstoff an mehreren Orten in den Einlasskrümmer 110 einspritzen, wie z. B. in der Nähe des Einlassventils jedes der Zylinder. Alternativ kann das Kraftstoffeinspritzungssystem 124 Kraftstoff direkt in die Zylinder einspritzen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und erzeugt ein Luft/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 118. Ein Kolben (nicht gezeigt) in dem Zylinder 118 komprimiert das Luft/Kraftstoffgemisch. Basierend auf einem Signal von dem ECM 114 aktiviert ein Zündfunken-Aktuatormodul 126 eine Zündkerze 128 in dem Zylinder 118, die das Luft/Kraftstoffgemisch zündet. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann relativ zu der Zeit spezifiziert werden, zu der sich der Kolben an seiner obersten Position befindet, bezeichnet als oberer Totpunkt (TDC).
Die Verbrennung des Luft/Kraftstoffgemischs treibt den Kolben abwärts, wodurch eine rotierende Kurbelwelle (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Kolben beginnt dann, sich wieder aufwärts zu bewegen, und treibt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 heraus. Die Nebenprodukte der Verbrennung werden mittels eines Abgassystems 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. Bei verschiedenen Implementierungen können mehrere Einlassnockenwellen mehrere Einlassventile pro Zylinder und/oder die Einlassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen mehrere Auslassventile pro Zylinder und/oder die Auslassventile mehrerer Reihen von Zylindern steuern. Das Hubaktuatormodul 120 kann an den Auslass- und/oder Einlassventilen zwischen einem hohen und einem niedrigen Hub umschalten.
Die Zeit, zu der das Einlassventil 122 geöffnet wird, kann durch einen Einlass-Nockenphasensteller 148 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Die Zeit, zu der das Auslassventil 130 geöffnet wird, kann durch einen Auslass-Nockenphasensteller 150 bezogen auf den Kolben-TDC variiert werden. Ein Phasensteller-Aktuatormodul 158 steuert den Einlass-Nockenphasensteller 148 und den Auslass-Nockenphasensteller 150 basierend auf Signalen von dem ECM 114. Zusätzlich steuert das Hubaktuatormodul den Betrag des Hubs, der hydraulisch oder unter Verwendung anderer Verfahren eingestellt werden kann.
Das Motorsystem 100 kann ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 170 aufweisen, das Abgas selektiv zurück zu dem Einlasskrümmer 110 zurückleitet. Das Motorsystem 100 kann die Drehzahl der Kurbelwelle in Umdrehungen pro Minute (U/min) unter Verwendung eines RPM-Sensors 180 messen. Die Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT-Sensors) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann in dem Motor 102 oder an anderen Orten angeordnet sein, an denen das Kühlmittel zirkuliert, wie z. B. einem Kühler (nicht gezeigt).
Der Druck in dem Einlasskrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdrucksensors (MAP-Sensors) 184 gemessen werden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Motorunterdruck gemessen werden, wobei der Motorunterdruck die Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck in dem Einlasskrümmer 110 ist. Die Luftmasse, die in den Einlasskrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftmassenstromsensors (MAF-Sensors) 186 gemessen werden.
Das ECM 114 kann eine gemessene Luft pro Zylinder (APC) basierend auf dem MAF-Signal berechnen, das von dem MAF-Sensor 186 erzeugt wird. Das ECM 114 kann eine gewünschte APC basierend auf Motorbetriebsbedingungen, einer Betreibereingabe oder anderen Parametern schätzen.
Das Drosselaktuatormodul 116 kann die Position des Drosselventils 112 unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselpositionssensoren (TPS) 190 überwachen. Die Umgebungstemperatur der Luft, die in das Motorsystem 100 gesaugt wird, kann unter Verwendung eines Einlassluft-Temperatursensors (IAT-Sensors) 192 gemessen werden. Das ECM 114 kann Signale von den Sensoren verwenden, um Steuerentscheidungen für das Motorsystem 100 zu treffen.
Um abstrakt auf die verschiedenen Steuermechanismen des Motors 102 Bezug zu nehmen, kann jedes System, das einen Motorparameter variiert, als ein Aktuator bezeichnet werden. Beispielsweise kann das Drosselaktuatormodul 116 die Klappenposition und damit die Öffnungsfläche des Drosselventils 112 ändern. Das Drosselaktuatormodul 116 kann daher als ein Aktuator bezeichnet werden, und die Öffnungsfläche der Drossel kann als eine Aktuatorposition bezeichnet werden.
Auf ähnliche Weise kann das Zündfunken-Aktuatormodul 126 als ein Aktuator bezeichnet werden, während die entsprechende Aktuatorposition ein Betrag einer Zündfunkenverstellung nach früh oder nach spät ist. Andere Aktuatoren umfassen das AGR-Ventil 170, das Phasensteller-Aktuatormodul 158, das Kraftstoffeinspritzungssystem 124 und das Hubaktuatormodul 120. Der Ausdruck ”Aktuatorposition” bezogen auf diese Aktuatoren kann dem MAP, der AGR-Ventilöffnung, den Einlass- und Auslass-Nockenphasenstellerwinkeln bzw. dem Luft/Kraftstoffverhältnis entsprechen.
Ein Motor-Abgastemperatursensor 193 erzeugt ein Signal, das der Temperatur des Motors entspricht. Obwohl ein Abgastemperatursensor 193 dargestellt ist, können mehrere Sensoren vorgesehen sein. Der Abgastemperatursensor kann an verschiedenen Orten positioniert sein, einschließlich vor dem katalytischen Wandler oder nach dem katalytischen Wandler. Das Abgastemperatursignal kann an das ECM 114 übertragen werden.
Ein Getriebesensor 196 kann ein Getriebegangsignal oder ein Schalthebel-Positionssignal erzeugen und das Signal an das ECM 114 übertragen.
Ein Bremsunterdrucksensor 194 kann ein Bremsunterdrucksensorsignal erzeugen, das den Betrag des Bremsunterdrucks in dem Fahrzeug entspricht.
Nun auf 1B Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines Ventilhub-Steuerkreises 250 gezeigt. Der Ventilhub-Steuerkreis 250 weist eine Einlass-/Auslassventilbaugruppe 252 auf, die mittels einer Ölpumpe 256 Öl aus einem Ölreservoir 254 empfängt. Das Öl wird vor dem Empfang durch die Ventilbaugruppe 252 durch einen Ölfilter 258 gefiltert. Das Steuermodul steuert einen Hubbetrieb der Einlass- und Auslassventile 260, 262 der Ventilbaugruppe 252.
Die Ventilbaugruppe 252 umfasst die Einlass- und Auslassventile 260, 262, die offene und geschlossene Zustände aufweisen und mittels einer oder mehrerer Nockenwellen 264 betätigt werden. Eine fest zugeordnete Einlassnockenwelle und eine fest zugeordnete Auslassnockenwelle können umfasst sein. Bei einer anderen Ausführungsform teilen die Einlass- und Auslassventile 260, 262 eine gemeinsame Nockenwelle. Wenn sie sich in einem offenen Zustand befinden, können die Einlass- und Auslassventile 260, 262 in verschiedenen Hubzuständen arbeiten.
Die Ventilbaugruppe 252 weist auch Einstelleinrichtungen 270 für den Ventilhubzustand auf. Die Einstelleinrichtungen 270 für den Hubzustand können Öldruck-Steuerventile 272 und Ventilhub-Steuerventile aufweisen, wie zum Beispiel Solenoide 274. Andere Einstelleinrichtungen 276 für den Hubzustand, wie beispielsweise Hubstifte, Hebel, Kipphebel, Federn, Verriegelungsmechanismen, Stößel usw., können umfasst sein.
Der Ventilhub-Steuerkreis 250 kann einen Öltemperatursensor 280 und/oder einen Öldrucksensor 282 umfassen. Das Motorsteuermodul 114 gibt ein Signal an die Öldruck-Steuerventile 272 basierend auf Temperatur- und Drucksignalen aus, die von den Temperatur- und Drucksensoren 280, 282 empfangen werden.
Nun auf 1C Bezug nehmend, kann das ECM 114 ein MAP-Steuermodul 290 mit einem MAP-Steuermodus (MM) umfassen. Der MM kann auf einen SI- und einen HCCI-Modus gesetzt werden. Das ECM 114 umfasst ein Kraftstofflieferungsmodul 292 mit einem Kraftstofflieferungsmodus (FM). Das Kraftstofflieferungsmodul 292 kann den FM zwischen einem SI- und verschiedenen HCCI-Modi umschalten. Das Kraftstofflieferungsmodul 292 kann die Art, den Zeitpunkt und/oder die Menge der Kraftstofflieferung ermitteln.
Das ECM 114 umfasst ein Verbrennungssteuermodul 294 mit einem Verbrennungsmodus (CM). Das Verbrennungsmodul 294 kann den CM zwischen einem SI- und verschiedenen HCCI-Modi umschalten und ein SI-Steuermodul 294(a) und ein HCCI-Steuermodul 294(b) umfassen.
Das ECM 114 umfasst ein Zündfunkenlieferungsmodul 296 mit einem Zündfunkenlieferungsmodus (SM). Das Zündfunkenlieferungsmodul 296 kann den SM zwischen einem SI-Modus, einem SI-Modus mit Verstellung nach spät, einem geschichteten Modus und HCCI-Modi umschalten. Das Zündfunkenlieferungsmodul 296 kann den Zeitpunkt und die Dauer des Zündfunkens ermitteln.
Das ECM 114 umfasst ein Kraftstoffberechnungsmodul 297 mit einem Kraftstoffberechnungsmodus (FC). Das Kraftstoffberechnungsmodul 297 kann den FC zwischen einem luftgeführten und einem kraftstoffgeführten Modus umschalten. In dem luftgeführten Modus wird der Kraftstoff basierend auf der Luft gesteuert. In dem kraftstoffgeführten Modus wird die Luft basierend auf dem gemessenen oder gewünschten Kraftstoff gesteuert.
Das ECM 114 umfasst ein Phasensteller-Steuermodul 298 mit einem Phasensteller-Steuermodus (PM). Das Phasensteller-Steuermodul 298 kann den PM zwischen einem SI- und einem HCCI-Modus umschalten. Das Phasensteller-Steuermodul 298 kann eine Nockenphasenlage ermitteln.
Das ECM 144 umfasst ein Hubsteuermodul 299 mit einem Hubsteuermodus (LM). Das Hubsteuermodul 299 kann den LM zwischen einem Modus mit hohem und einem Modus mit niedrigem Ventilhub umschalten.
Nun auf 1D Bezug nehmend, ist das HCCI-Modussteuermodul 294(b) in weiterem Detail dargestellt. Das HCCI-Modussteuermodul 294(b) steuert verschiedene Modi innerhalb des HCCI-Steuerbereichs. Das HCCI-Modussteuermodul kann ein Steuermodul 310 für einen HCCI-Mischmodus, ein Modul 312 für eine magere HCCI und ein Steuermodul 314 für eine stöchiometrische HCCI umfassen. Obgleich drei Modi gezeigt sind, sind zusätzliche Modi möglich. Das Steuermodul 310 für den HCCI-Mischmodus wird verwendet, um den HCCI-Mischmodus zu steuern, der unter einer Betriebsbedingung mit niedriger Last verwendet wird. Die Betriebsbedingung mit niedriger Last erfordert eine wesentliche Kraftstoffreformierung, der eine frühe Einspritzung während eines Wiederverdichtungszyklus entspricht. In dem Mischmodus werden die Auslassventile früh geschlossen, und Kraftstoffeinspritzungen werden in die geschlossenen Zylinder geliefert, um die Wärme zu erhöhen, die in dem Zylinder enthalten ist. Die Energie aus dem Kraftstoff wird umgewandelt, um die Temperatur in dem Zylinder zu erhöhen. Das Steuermodul 312 für die magere HCCI wird verwendet, um den mageren HCCI-Modus zu steuern. In dem HCCI-Modus werden die Auslassventile früh geschlossen, und der Kraftstoff wird mit einer einzelnen oder mit mehrfachen Einspritzungen eingespritzt, um eine spontane Verbrennung oder eine durch den Zündfunken geförderte Verbrennung zu liefern.
Das Steuermodul 314 für die stöchiometrische HCCI steuert das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf dem stöchiometrischen Niveau. Eine stöchiometrische HCCI-Steuerung wird bei höheren Lasten als denjenigen des mageren HCCI-Modus und der HCCI-Mischmodussteuerung verwendet.
Ein Wechselsteuermodul 316 steht mit dem Steuermodul für den HCCI-Mischmodus, dem Modul für die magere HCCI und dem Steuermodul für die stöchiometrische HCCI in Verbindung. Das Wechselsteuermodul 316 steuert einen Wechsel zwischen dem Mischmodus und den anderen Modi. Ein Schwellenwert-Ermittlungsmodul 315 kann verschiedene Sensoren einschließlich des Motorkühlmittel-Temperatursensors 182 von 1A verwenden, um zu ermitteln, wann in einen der verschiedenen CMs eingetreten werden soll.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist eine Graphik verschiedener HCCI-Modi dargestellt. Verschiedene Modi Modus 0–Modus 6 sind in einer Graphik der Last über der Motordrehzahl dargestellt. Obgleich sieben Modi gezeigt sind, könnte die gesamte Anzahl der Modi größer oder kleiner sein. Die Modi beginnen mit Modus 0 an dem oberen Rand der Graphik bei hohen Lasten, und die Modusnummer nimmt sukzessive zu, wenn die Last abnimmt. Die Modi können verschiedenen Modi entsprechen, einschließlich eines Modus mit Funkenzündung (SI-Modus), wie beispielsweise der Modus 0 und der Modus 6. Verschiedene HCCI-Modi und Mischmodi befinden sich zwischen den SI-Modi. Die Grenzen zwischen den verschiedenen Modi sind als Schwellenwerte dargestellt. Die Schwellenwerte zwischen Modus 0 und Modus 1 sind TH 0-1 und TH 1-0. Der Schwellenwert TH 0-1 entspricht einem Schwellenwert von Modus 0 zu Modus 1 und TH 1-0 einem Schwellenwert von Modus 1 zu Modus 0. Die Fläche zwischen dem Schwellenwert TH 0-1 und dem Schwellenwert TH 1-0 entspricht einem Hystereseband. Wenn man sich in Modus 0 befindet und wenn sich die Last unter den Schwellenwert TH 0-1 verändert, verändert sich der Modus von Modus 0 zu Modus 1. Wenn man sich in Modus 1 befindet und wenn die Last über den Schwellenwert TH 1-0 zunimmt, kehrt der Modus zu Modus 0 zurück. Auf ähnliche Weise sind andere Schwellenwerte und Hystereseschwellenwerte für jeden der benachbarten Lastübergänge vorgesehen. Es sollte angemerkt werden, dass sich die Grenzen zwischen den verschiedenen Modi bezogen auf verschiedene Motortemperaturen verändern. Daher können die Lastlinien bei einer anderen Motortemperatur nach oben oder nach unten verschoben sein, und sie können ebenso bezüglich der Steigung verändert werden. Andere Motorbedingungen können bei der Ermittlung der Grenzen für die Modusübergänge berücksichtigt werden.
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist ein Verfahren zum Betreiben des Motors dargelegt. Das nachfolgende Verfahren beginnt in Modus 0 und ermittelt durch eine Reihe von Schwellenwertüberprüfungen den Bereich basierend auf der Motorlast. Die Schwellenwerte werden für eine vorbestimmte Motortemperatur ermittelt. Die Motortemperatur kann auf einer Motorkühlmitteltemperatur (ECT) basieren. Der Modus wird durch eine ganze Zahl repräsentiert, die verwendet wird, um einen der in 1D gezeigten Steuermodi anzuzeigen.
Bei Schritt 408 wird die Variable Modus mit Null initialisiert, und die Variable Max_Mode wird auf einen kalibrierten konstanten Wert gesetzt, der in diesem Beispiel als 6 gezeigt ist. Bei Schritt 410 wird die Variable Last_Mode auf den Modus aus dem vorhergehenden Prozess gesetzt. Bei Schritt 412 wird die Variable Temp_Mode mit Null initialisiert. Bei Schritt 414 wird eine Variable A mit 0 initialisiert. Bei Schritt 416 wird eine Variable B auf A + 1 gesetzt. Die Variablen A und B werden verwendet, um die Schwellenwertlinien zu identifizieren, die als TH_A_B oder TH B_A dargestellt sind.
Nach Schritt 416 wird Temp_Mode dann, wenn die Last bei Schritt 418 kleiner als TH B_A ist und Last_Mode größer als A ist oder die Last kleiner als TH A_B ist, bei Schritt 420 auf B gesetzt, und das Verfahren schreitet anschließend voran, um Schritt 422 auszuführen. Wenn die Bedingungen von Schritt 418 nicht erfüllt sind, wird Schritt 422 ausgeführt.
Bei Schritt 422 wird ermittelt, ob A gleich Max_Mode ist. Wenn A gleich Max_Mode ist, wird die Variable Modus bei Schritt 426 auf Temp_Mode gesetzt, und der Prozess endet. Wenn A nicht gleich Max_Mode ist, wird A bei Schritt 424 erhöht, und Schritt 416 wird erneut ausgeführt. Die Schritte 416 bis 424 werden wiederholt, wenn A erhöht wird, bis der Max_Mode erreicht ist.
Nach Schritt 426 kehrt der Prozess mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung oder Motorzündungs-Ereignisrate zu dem anfänglichen Schritt 410 zurück.
Wie man durch das vorstehende Flussdiagramm sehen kann, ändert sich die Systemlast kontinuierlich, und daher wird die Last relativ zu den verschiedenen Schwellenwerten ausgewertet. Wenn sich die Last ändert, ändert sich der Modus während des Motorbetriebs. Die Lastschwellenwerte werden sich auch aufgrund der Motortemperatur, wie beispielsweise der ECT, ändern.
Fachleute können nun anhand der vorstehenden Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren der vorliegenden Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Während diese Offenbarung in Verbindung mit speziellen Beispielen von diesen beschrieben wurde, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.

Claims

Steuersystem für einen Motor, das umfasst: ein Schwellenwert-Ermittlungsmodul, das mehrere Verbrennungsmodus-Schwellenwerte (CM-Schwellenwerte) basierend auf der Motordrehzahl und der Motortemperatur ermittelt; und ein Wechselmodul, das die Motorlast und die mehreren CM-Schwellenwerte vergleicht und einen CM des Motors in Ansprechen auf das Vergleichen der Motorlast und der mehreren Schwellenwerte verändert.
Motorsteuersystem nach Anspruch 1, wobei das Wechselmodul den Verbrennungsmodus (CM) von einem ersten Modus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Modus) in einen zweiten HCCI-Modus verändert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Wechselmodul den Verbrennungsmodus (CM) von einem Modus mit Funkenzündung (SI-Modus) in einen ersten HCCI-Modus verändert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Wechselmodul den Verbrennungsmodus (CM) von einem ersten HCCI-Modus in einen Modus mit Funkenzündung verändert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Wechselmodul den Verbrennungsmodus (CM) von einem ersten HCCI-Modus in einen HCCI-Mischmodus verändert.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Motortemperatur eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT) umfasst.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Wechselmodul mehrere Verbrennungsmodus-Schwellenwerte (CM-Schwellenwerte) und mehrere Hystereseschwellenwerte ermittelt.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Schwellenwert-Ermittlungsmodul die mehreren Verbrennungsmodus-Schwellenwerte (CM-Schwellenwerte) basierend auf der Motortemperatur und einem Getriebegang ermittelt.