DE102011008209B4 - Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodusübergängen in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodusübergängen in einem Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder (15), ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass:ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst;ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst;ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; unddas Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen;wobei das Ventilübergangsschema umfasst:eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; undeine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs;wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist;wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit hohem Hub ist;wobei die momentane Einlassenventilhubeinstellung eine zweite Einstellung mit hohem Hub ist; undwobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass:das Auslassventil (18) von der ersten Einstellung mit hohem Hub zu einer ersten Einstellung mit niedrigem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass:der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Auslassventil (18) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird;der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Einlassventil (20) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird;ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Restgas, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) bei der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung bei der ersten Einstellung mit hohem Hub entspricht, mit einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Restgas verglichen wird, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) bei der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung bei der ersten Einstellung mit niedrigem Hub entspricht; unddas Auslassventil (18) von der ersten Einstellung mit hohem Hub zu der ersten Einstellung mit niedrigem Hub gesteuert wird, wenn das geschätzte effektive Zylindervolumen für Restgas bei der ersten Einstellung mit hohem Hub größer als das geschätzte effektive Zylindervolumen für Restgas bei der ersten Einstellung mit niedrigem Hub ist; unddas Einlassventil (20) anschließend von der zweiten Einstellung mit hohem Hub zu einer zweiten Einstellung mit niedrigem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass:der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) von der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung weg gesteuert wird;ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Luft, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) bei der zweiten Einstellung mit hohem Hub entspricht, mit einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft verglichen wird, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) bei der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub entspricht; unddas Einlassventil (20) von der zweiten Einstellung mit hohem Hub zu der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub gesteuert wird, wenn das geschätzte effektive Zylindervolumen für Luft bei der zweiten Einstellung mit hohem Hub dem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft bei der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub im Wesentlichen gleich ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft den Betrieb und die Steuerung von Verbrennungsmotoren und insbesondere das Steuern von Übergängen in Motorverbrennungsmodi.
  • HINTERGRUND
  • Bekannte Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) leiten ein Luft/Kraftstoffgemisch in jeden Zylinder ein, das in einem Kompressionstakt komprimiert und durch eine Zündkerze gezündet wird, um Leistung zu erzeugen, die auf eine Kurbelwelle übertragbar ist. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen unter Druck stehenden Kraftstoff in der Nähe eines oberen Totpunkts (TDC) des Kompressionstakts in einen Verbrennungszylinder ein, welcher Kraftstoff bei der Einspritzung zündet, um Leistung zu erzeugen, die auf eine Kurbelwelle übertragbar ist. Die Verbrennung umfasst sowohl für Benzinmotoren als auch für Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden.
  • Ein Motor, der für einen SI-Betrieb einschließlich einer Kraftstoff-Direkteinspritzung ausgebildet ist, kann unter vorbestimmten Drehzahl/Lastbetriebsbedingungen in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung arbeiten, der auch als homogene Kompressionszündung (HCCI) bezeichnet wird. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung ist ein verteilter, flammenloser Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, der durch die Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung arbeitet, weist eine Einlassluft/Kraftstoffladung auf, die zu der Schließzeit des Einlassventils vorzugsweise homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und der restlichen Abgase ist. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung führt zu einer verteilten, kinetisch gesteuerten Verbrennung, bei welcher der Motor mit einem verdünnten Luft-Kraftstoffgemisch arbeitet, d.h. mit einem Gemisch, das überstöchiometrisch ist. Dieser Motorbetrieb führt zu relativ niedrigen Spitzen-Verbrennungstemperaturen arbeitet und zu geringen NOx-Emissionen. Das homogene Luft-Kraftstoffgemisch minimiert das Auftreten von fetten Zonen, die Rauch und Partikelemissionen bilden.
  • Während des Motorbetriebs wird die Motorluftströmung gesteuert, indem die Position des Drosselventils selektiv eingestellt wird und indem das Öffnen und Schließen von Einlassventilen und Auslassventilen eingestellt wird, welche die Luftströmung in jede Verbrennungskammer steuern. Ein Motor kann mit einem System zur variablen Ventilbetätigung (VVA-System) ausgestattet sein, das eine Nockenphaseneinstellung und einen auswählbaren mehrstufigen Ventilhub aufweist, z.B. mehrere Nocken, die zwei oder mehr Ventilhubprofile liefern, um das Öffnen und das Schließen der Einlassventile und Auslassventile zu steuern. Eine Änderung in dem Ventilhubprofil des mehrstufigen Ventilhubmechanismus ist eine diskrete Änderung.
  • Wenn ein Motor in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, bei dem die Drossel weit offen ist, um Motorpumpverluste zu minimieren. Wenn ein Motor in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis, bei dem das Drosselventil über einen Bereich von Positionen von 0 % bis 100 % der weit offenen Position gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zum Erreichen des stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses zu steuern. Die Motorausgangsleistung wird gesteuert, indem die Kraftstoffströmung zu dem Motor gesteuert wird.
  • In einem Motor, der selektiv in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung oder dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung betriebsfähig ist, kann ein Wechseln zwischen Verbrennungsmodi komplex sein. Der Motorcontroller muss mehrere Aktuatoren abstimmen, um das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis für die verschiedenen Modi zu liefern. Während eines Wechsels von der HCCI zu der SI tritt ein Umschalten des mehrstufigen Ventilhubs nahezu verzögerungsfrei auf, und das Einstellen der Nockenphaseneinstellungen sowie der Drossel weist eine langsamere Dynamik auf. Motordrehmomentstörungen und Fehlzündungen können während der Verbrennungsmodusübergänge auftreten, wenn das Umschalten des mehrstufigen Ventilhubs und das Einstellen der Nockenphaseneinstellung des Systems zur variablen Ventilbetätigung nicht korrekt geregelt werden.
  • In der DE 10 2008 042 834 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bei einem Übergang von einem Modus mit Funkenzündung in einen Modus mit Selbstzündung beschrieben. Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors werden jeweils selektiv mit zwei Ventilhubeinstellungen und mit variablem Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben. Während des Übergangs zwischen den Verbrennungsmodi ist ein Ventilübergangsschema mit einer kontinuierlichen Änderung des jeweiligen effektiven Zylindervolumens für Luft und für Restgas vorgesehen.
  • Die DE 10 2008 042 835 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren für den umgekehrten Übergang vom Modus mit Selbstzündung in den Modus mit Funkenzündung.
  • In der WO 2008 / 150 585 A1 ist ebenfalls ein Verfahren zum Steuern von Übergangen zwischen Modi mit Funkenzündung und mit Selbstzündung beschrieben. Motorventile werden derart gesteuert, dass bei der Umschaltung in den jeweils anderen Modus ein Zylindereinlassvolumen erreicht wird, das einer gewünschten Motorluftströmung entspricht.
  • Ferner beschreibt auch die DE 10 2006 033 024 A1 ein Verfahren zum Steuern von Übergangen zwischen Funkenzündung und Selbstzündung eines Motors, bei welchem Betriebsparameters des Motors in einer Vorsteuerungsphase während eines Ausgangsbetriebsmodus an erforderliche Werte für einen Zielbetriebsmodus angepasst werden.
  • In der DE 10 2004 034 505 A1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines selektiv in Verbrennungsmodi mit Selbstzündung oder mit Funkenzündung arbeitenden Verbrennungsmotors zu schaffen, bei welchem Verfahren während Übergängen zwischen den Verbrennungsmodi Motordrehmomentstörungen und Fehlzündungen vermieden werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Ein Verbrennungsmotor weist Mechanismen zur variablen Nockenphaseneinstellung und mehrstufige Ventilhubmechanismen auf, die dazu dienen, die Phase und den Hub von Einlass- und Auslassventilen zu steuern. Der Verbrennungsmotor ist selektiv in einem ersten Verbrennungsmodus und in einem zweiten Verbrennungsmodus betriebsfähig. Ein Verfahren zum Betreiben des Verbrennungsmotors umfasst, dass ein Überleiten des Motorbetriebs von dem ersten Verbrennungsmodus in den zweiten Verbrennungsmodus befohlen wird, dass Phaseneinstellungen der Einlassventile und der Auslassventile eingestellt werden, die einem ersten Einlassluft-Zylindervolumen und einem ersten Restgas-Zylindervolumen entsprechen, dass die Größe des Hubs der Einlassventile oder der Auslassventile entsprechend dem zweiten Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, dass Phaseneinstellungen der Einlassventile und der Auslassventile eingestellt werden, die einem zweiten Einlassluft-Zylindervolumen und einem zweiten Restgas-Zylindervolumen entsprechen, dass die Größe des Hubs der anderen von den Einlassventilen und den Auslassventilen entsprechend dem zweiten Verbrennungsmodus umgeschaltet wird und dass Phaseneinstellungen der Einlassventile und der Auslassventile eingestellt werden, die einem bevorzugten Einlassluft-Zylindervolumen und einem bevorzugten Restgas-Zylindervolumen für den Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus entsprechen.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
    • 1 eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Motorsystems gemäß der Offenbarung ist; und 2A, 2B, 3 und 4 graphische Darstellungen gemäß der Offenbarung sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, stellt 1 einen Verbrennungsmotor 10 und ein begleitendes Steuermodul 5 (STEUERMODUL) schematisch dar, welche gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert wurden. Der Motor 10 ist selektiv in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und in einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung betriebsfähig. Der Motor 10 ist bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis und bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis, das hauptsächlich überstöchiometrisch ist, selektiv betriebsfähig. Die Offenbarung kann auf verschiedene Verbrennungsmotorsysteme und Verbrennungszyklen angewendet werden.
  • 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 Hubkolbenbewegung 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 einen Einlassdurchgang zu jeder Verbrennungskammer 16 führt 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, das vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung aufweist, steuert die Luftströmung zu dem Einlasskrümmer 29 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5. Ein Krümmerdrucksensor 36 überwacht den Krümmerabsolutdruck in dem Einlasskrümmer 29. Ein äußerer Strömungsdurchgang 37 mit einem Strömungssteuerventil 38 kann Restabgase von einem Auslasskrümmer 39 zu dem Einlasskrümmer 29 zurückführen. Das Strömungssteuerventil 38 wird nachstehend als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet. 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 Verbrennungskammer 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 Systemen ausgestattet, um das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zu steuern und einzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 gesteuert und eingestellt werden, indem eine Einlass- und eine Auslasseinrichtung 22 bzw. 24 für eine variable Nockenphaseneinstellung / variable Hubsteuerung (VCP/VLC-Einrichtung) gesteuert werden. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 sind ausgebildet, um eine Einlassnockenwelle 21 bzw. eine Auslassnockenwelle 23 zu steuern und zu betreiben. Die Drehungen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 sind mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und mit dieser indiziert, wodurch das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 mit den Positionen der Kurbelwelle 12 und der Kolben 14 verbunden ist.
  • Die Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 umfasst vorzugsweise einen Mechanismus, der dazu dient, für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (EINLASS) von dem Steuermodul 5 einen Ventilhub (VLC) des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 umzuschalten und zu steuern sowie eine Nockenphaseneinstellung (VCP) der Einlassnockenwelle 21 variabel anzupassen und zu steuern. Die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (AUSLASS) von dem Steuermodul 5 den Ventilhub (VLC) des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 variabel umzuschalten und zu steuern sowie die Nockenphaseneinstellung (VCP) der Auslassnockenwelle 23 variabel anzupassen und zu steuern.
  • Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen jeweils vorzugsweise einen steuerbaren zweistufigen VLC-Mechanismus auf, der dazu dient, das Ausmaß des Ventilhubs oder des Öffnens des Einlass- und des Auslassventils bzw. der Einlass- und der 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), vorzugsweise für einen Betrieb bei niedriger Drehzahl und niedriger Last, sowie eine Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (ungefähr 8-13 mm bei einer Ausführungsform), vorzugsweise für einen Betrieb bei hoher Drehzahl und hoher Last. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen jeweils vorzugsweise Mechanismen zur variablen Nockenphaseneinstellung (VCP-Mechanismen) auf, um die Phaseneinstellung (d.h. ein relatives Timing) des Öffnens und Schließens des Einlassventils (der Einlassventile) 20 bzw. des Auslassventils (der Auslassventile) 18 zu steuern und anzupassen. Das Anpassen der Phaseneinstellung bezieht sich auf eine Verschiebung der Öffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils bzw. der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 relativ zu den Positionen der der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in dem jeweiligen Zylinder 15. Die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen vorzugsweise eine Autorität auf die Phaseneinstellung von ungefähr 60°-90° der Kurbelwellendrehung auf, wodurch zugelassen wird, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen des Einlass- oder des Auslassventils bzw. der Einlass- oder der Auslassventile 20 und 18 relativ zu der Position des Kolbens 14 für jeden Zylinder 15 nach früh oder nach spät verstellt. Der Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung ist durch die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 definiert und begrenzt. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen Nockenwellen-Positionssensoren auf, um Drehpositionen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 zu ermitteln. Die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 können unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerkraft betätigt werden, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
  • Der Motor 10 weist ein Kraftstoffeinspritzungssystem auf, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in Ansprechen auf ein Steuersignal (INJ_PW) von dem Steuermodul 5 in die Verbrennungskammer 16 direkt einzuspritzen. Wie hierin verwendet, bezieht sich Kraftstoffzufuhr auf eine Kraftstoffmassenströmung in eine der Verbrennungskammern 16. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt.
  • Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem auf, durch das Zündfunkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert wird, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Steuersignal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu zünden oder bei dem Zünden zu unterstützen. Die Zündkerze 26 verbessert die Steuerung des Verbrennungszeitpunkts in jedem Zylinder 15 des Motors 10 unter bestimmten Bedingungen, z.B. während eines Kaltstarts und in der Nähe einer Betriebsgrenze bei niedriger Last.
  • Der Motor 10 ist vorzugsweise 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 40 mit weitem Messbereich für ein Luft/Kraftstoffverhältnis, der zum Überwachen des Luft/ Kraftstoffverhältnisses in dem Abgaszustrom ausgebildet ist, und einen Verbrennungssensor 30 umfassen, der zum Überwachen der Verbrennung in dem Zylinder in Echtzeit während des laufenden Betriebs des Motors 10 ausgebildet ist. Der Verbrennungssensor 30 weist eine Einrichtung auf, 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 Verbrennungsphaseneinstellung ermittelt, d.h. den zeitlichen Verlauf 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 zu überwachen, einschließlich z.B. von Zündungssystemen mit Ionendetektion und nicht eingreifenden Zylinderdruck-Überwachungssystemen.
  • Weithin verfügbare Sorten von Benzin und leichten Ethanolmischungen mit diesem sind bevorzugte Kraftstoffe; es können jedoch auch 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 kann eine beliebige geeignete Form annehmen, einschließlich verschiedener Kombinationen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise, eines elektronischen Schaltkreises oder mehrerer elektronischer Schaltkreise, einer zentrale Verarbeitungseinheit oder mehrerer zentraler Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise ein Mikroprozessor bzw. Mikroprozessoren) und eines zugeordneten Speichers und einer zugeordneten Archivierung (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eines Schaltkreises der Schaltungslogik oder mehrerer Schaltkreise der Schaltungslogik, einer oder mehrerer Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Einrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen sowie anderer geeigneter Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Software-Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu schaffen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden beispielsweise von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen und anderen Steuermodulen im Netzwerk zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren 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 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 des Zeitpunkts sowie der Phaseneinstellung der Einlass- und/oder Auslassventile bei derart ausgestatteten Motoren umfasst. Das Steuermodul 5 kann betrieben werden, um den Motor während des laufenden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann betrieben werden, um einen Teil der Verbrennungskammern oder einen Teil der Ventile durch eine Steuerung einer Kraftstoff- und Zündfunkensowie Ventildeaktivierung selektiv zu deaktivieren.
  • 2A und 2B zeigen das Öffnen und Schließen des Auslassventils (EV) 18 und des Einlassventils (IV) 20 bezogen auf den Motorkurbelwinkel und relativ zu dem TDC, wenn die VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (Hoch) und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) gesteuert werden. 2A zeigt Zeitpunkte des Öffnens und Schließens des Einlassventils 20 und des Auslassventils 18, wenn der VCP-Mechanismus der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 auf eine erste Grenze der Autorität auf die Phaseneinstellung eingestellt ist (CAMI = 0) und der VCP-Mechanismus der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 auf eine erste Grenze der Autorität auf die Phaseneinstellung eingestellt ist (CAME = 0). Dies umfasst Darstellungen des Auslassventilöffnens (EVO) und -schließens (EVC) und des Einlassventilöffnens (IVO) und -schließens (IVC), wenn bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (Hoch) und bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) gearbeitet wird. Zeitdauern einer negativen Ventilüberlappung (NVO) sind gezeigt, die Zeitdauern zwischen dem Schließen des Auslassventils 18 und dem nachfolgenden Öffnen des Einlassventils 20 während eines Motorzyklus umfassen, wenn bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (Hoch) und bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) gearbeitet wird.
  • 2B zeigt die Zeitpunkte des Öffnens und Schließens des Einlassventils 20 und des Auslassventils 18, wenn der VCP-Mechanismus der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 auf eine zweite Grenze der Autorität auf die Phaseneinstellung eingestellt ist (CAMI = 90) und der VCP-Mechanismus der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 auf eine zweite Grenze der Autorität auf die Phaseneinstellung eingestellt ist (CAME = 90). Dies umfasst Darstellungen des Auslassventilöffnens (EVO) und -schließens (EVC) und des Einlassventilöffnens (IVO) und -schließens (IVC), wenn bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (Hoch) und bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) gearbeitet wird. Zeitdauern der NVO sind gezeigt, und sie treten nur auf, wenn bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) gearbeitet wird. Die ersten Grenzen der Autorität auf die Phaseneinstellung für die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24, d.h. CAMI = 0 und CAME = 0, werden als minimale Phaseneinstellungen bezeichnet. Die zweiten Grenzen der Autorität auf die Phaseneinstellung für die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24, d.h. CAMI = 90 und CAME = 90, werden als maximale Phaseneinstellungen bezeichnet.
  • Ein Motor, der wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, arbeitet vorzugsweise in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung, indem der VLC-Mechanismus jeder von der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in die Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (Hoch) umgeschaltet wird und indem der VCP-Mechanismus jeder von der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 auf eine vorbestimmte NVO-Zeitdauer eingestellt wird.
  • Ein Motor, der wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, arbeitet vorzugsweise in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung, indem der VLC-Mechanismus jeder von der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in die Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) umgeschaltet wird und indem der VCP-Mechanismus jeder von der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 auf eine vorbestimmte NVO-Zeitdauer eingestellt wird.
  • Ein Wechsel zwischen dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung kann zu einem Befehl führen, den VLC-Mechanismus jeder von der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 zwischen der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (Hoch) und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (Niedrig) oder umgekehrt umzuschalten. Der Befehl zum Umschalten der VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 kann zu abrupten Änderungen in der Einlass-Frischluftmasse und der Restgasmasse in der Verbrennungskammer 16 führen. Die Frischluftmasse in dem Zylinder 15 kann unter Verwendung des Gesetzes für ein ideales Gas wie folgt näherungsweise berechnet werden: m a = p i RT i V air
    Figure DE102011008209B4_0001
    wobei ma die Frischluftmasse ist, pi der Einlasskrümmerdruck ist, Ti die Einlasskrümmertemperatur ist, R die Gaskonstante ist und Vair ein Volumen ist, in diesem Fall das effektive Zylindervolumen für Frischluft. Der Ausdruck p i RT i
    Figure DE102011008209B4_0002
    kann bei einer Ausführungsform durch einen konstanten Wert angenähert werden, um die Berechnungen zu vereinfachen. Die Beziehung von Gleichung 1 kann verwendet werden, um das Zylindervolumen für Frischluft Vair für bekannte Niveaus der Frischluftmasse, des Einlasskrümmerdrucks und der Einlasskrümmertemperatur zu ermitteln.
  • Das Zylindervolumen für Frischluft Vair wird wie folgt ermittelt: V air = V IVC ( CAMI ) − V EVC ( CAME )
    Figure DE102011008209B4_0003
    wobei VIVC das Zylindervolumen bei dem Schließen des Einlassventils (IVC) ist, das als eine Funktion der Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) ermittelt wird, und VEVC das Zylindervolumen bei dem Schließen des Auslassventils (EVC) ist, das als eine Funktion der Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) ermittelt wird.
  • Die Restgasmasse kann anhand des Zylindervolumens für Restgas Vresidual ermittelt werden, die als eine Funktion der Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) wie folgt ermittelt werden kann. V residual = V EVC ( CAME )
    Figure DE102011008209B4_0004
  • 3 zeigt graphisch die Zylindervolumina (Zylinder-Vol. (ml)) über Bereiche der Phaseneinstellung des Einlass- und Auslassnockenwinkels (CAMI und CAME) für einen Motor, der bei einer festen Motordrehzahl arbeitet (2000 U/min). Die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 werden über Bereiche der Autorität auf die Phaseneinstellung angepasst, die in Einlass- und Auslassnockenwinkeln (CAMI und CAME) zwischen der ersten und der zweiten Grenze der Autorität gemessen werden und bei einer Ausführungsform von 0 bis 90 Grad reichen. In dem Beispiel sind die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) gleich null Grad, wenn der Abstand zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil 20 und 18 innerhalb der Autorität auf die Nockenphaseneinstellung maximiert wird. 3 zeigt Linien, die ein Zylindervolumen umfassen, das als eine Funktion des Ventilhubs und der Phaseneinstellung des Einlass- und des Auslassventils basierend auf den folgenden Beziehungen aufgetragen ist.
    • HL VIVC:
    effektives Zylindervolumen, das dem Schließen des Einlassventils entspricht, wenn der VLC-Mechanismus der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) gesteuert wird;
    LL VIVC:
    effektives Zylindervolumen, das dem Schließen des Einlassventils entspricht, wenn der VLC-Mechanismus der Einlass- VCP/VLC-Einrichtung 22 zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) gesteuert wird;
    LL VEVC:
    effektives Zylindervolumen, das dem Schließen des Auslassventils entspricht, wenn der VLC-Mechanismus der Auslass- VCP/VLC-Einrichtung 24 zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) gesteuert wird; und
    HL VEVC:
    effektives Zylindervolumen, das dem Schließen des Auslassventils entspricht, wenn der VLC-Mechanismus der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) gesteuert wird.
  • Die Zylindervolumina für Frischluft Vair und die Zylindervolumina für Restgas Vresidual können für das beispielhafte System unter Verwendung der in 3 gezeigten Zylindervolumina basierend auf den Beziehungen ermittelt werden, die vorstehend unter Bezugnahme auf Gleichung 1, 2 und 3 beschrieben sind. Diese Beziehungen können verwendet werden, um Betriebsschemata zu ermitteln, die abrupte Änderungen in dem Zylindervolumen während eines beliebigen Wechsels zwischen dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung minimieren, der zu einem Befehl zum Verändern der VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 zwischen der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) und der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) und umgekehrt führt.
  • Wenn sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil 20 und 18 bei Ventilöffnungspositionen mit hohem Hub arbeiten und die Phaseneinstellungen des Einlass- und des Auslassnockenwinkels (CAMI und CAME) größer als 60 Grad sind, tritt eine positive Ventilüberlappung (PVO) zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil 20 und 18 auf. Das Restgasvolumen und die Restgasmasse in der Verbrennungskammer 16 nimmt mit Zunahmen in den Phaseneinstellungen des Einlass- und des Auslassnockenwinkels (CAMI und CAME) zu.
  • Wenn der Auslass-VLC-Mechanismus der Auslass-VLC/VCP 24 zwischen der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) und umgekehrt umgeschaltet wird, ändern sich die Zylindervolumina (Vair) und VEVC solange nicht, wie das Einlassventil 20 für den Betrieb bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub eingestellt ist und die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) gleich 80 Grad ist, wenn die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) gleich 90 Grad ist.
  • Wenn das Auslassventil 18 bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) arbeitet, kann das Zylindervolumen VEVC, das dem Schließen des Auslassventils entspricht, monoton angepasst werden, indem der Auslassventilzeitpunkt unter Verwendung des Auslass-VCP-Mechanismus der Auslass-VLC/VCP 24 eingestellt wird, um die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) anzupassen.
  • Wenn das Auslassventil 18 bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) arbeitet, kann das Zylindervolumen VEVC, das dem Schließen des Auslassventils entspricht, monoton angepasst werden, indem die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) eingestellt wird, wenn die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) größer als ungefähr 65 Grad ist. Die Steuerungsautorität des Einlassventilzeitpunkts über den Bereich des Zylindervolumens VEVC, das dem Schließen des Auslassventils entspricht, wird maximiert, wenn sich die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) 90 Grad annähert.
  • Wenn das Einlassventil 20 bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) arbeitet, nimmt das Zylindervolumen VIVC ab, das dem Schließen des Einlassventils entspricht, und daher nimmt die volumetrische Effizienz ab, wenn die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) größer als ungefähr 45 Grad eingestellt wird. Das Zylindervolumen Vivc, das dem Schließen des Einlassventils entspricht, ist nahezu unempfindlich gegenüber der Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI), wenn der Einlassnockenwinkel (CAMI) kleiner als 45 Grad ist.
  • Wenn das Einlassventil 20 bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) arbeitet, beginnt das Zylindervolumen VIVC abzunehmen, das dem Schließen des Einlassventils entspricht, wenn die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) auf weniger als 45 Grad abnimmt. Das Zylindervolumen VIVC, das dem Schließen des Einlassventils entspricht, ist nahezu unempfindlich gegenüber Änderungen in der Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI), wenn der Einlassnockenwinkel (CAMI) größer als 45 Grad ist.
  • Folglich wird als logische Konsequenz abgeleitet, den VLC-Mechanismus der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 zwischen der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HOCH) und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (NIEDRIG) einzeln umzuschalten und den VLC-Mechanismus der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 zwischen der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub einzeln umzuschalten. Gleichzeitig mit dem einzelnen Umschalten des VLC-Mechanismus kann der VCP-Mechanismus der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 über den Bereich der Autorität auf die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) angepasst werden, und der VCP-Mechanismus der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 kann über den zulässigen Bereich der Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) angepasst werden. Dieser Arbeitsschritt kann während eines Wechsels zwischen dem Betrieb in dem ersten und dem zweiten Verbrennungsmodus für den Motor 10 stattfinden und bei einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf den Betrieb in den Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und den Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung beschrieben werden. Dieser Arbeitsschritt umfasst, dass ein Überleiten des Motorbetriebs von einem von den Verbrennungsmodi mit Funkenzündung oder mit gesteuerter Selbstzündung in den anderen von den Verbrennungsmodi mit Funkenzündung oder gesteuerter Selbstzündung befohlen wird.
  • Ein erster Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi umfasst, dass die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 angepasst werden, um die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) auf Positionen zu verändern, die einem ersten Einlassluft-Zylindervolumen (Vair) und einem ersten Restgas-Zylindervolumen (Vresidual) entsprechen. Die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME), die dem ersten Einlassluft-Zylindervolumen und dem ersten Restgas-Zylindervolumen entsprechen, werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass eine Änderung in der Größe des Hubs des Einlassventils 20 oder des Auslassventils 18 eine minimale oder keine Auswirkung auf das Einlassluft-Zylindervolumen und das Restgas-Zylindervolumen aufweist, wie basierend auf der Verbrennungsstabilität ermittelt werden kann.
  • Ein zweiter Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi umfasst, dass der VLC-Mechanismus der Einlass- oder der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 oder 24 umgeschaltet wird, um die Größe des Hubs der Einlassventile 20 oder der Auslassventile 18 entsprechend dem zweiten Ziel-Verbrennungsmodus zu verändern.
  • Ein dritter Schritt bei dem Wechsel zwischen den Verbrennungsmodi umfasst, dass die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 angepasst werden, um die Phaseneinstellungen der Einlassventile 20 und der Auslassventile 18 zu verändern, um die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) auf Positionen zu verändern, die einem zweiten Einlassluft-Zylindervolumen und einem zweiten Restgas-Zylindervolumen entsprechen. Die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME), die dem zweiten Einlassluft-Zylindervolumen und dem zweiten Restgas-Zylindervolumen entsprechen, werden vorzugsweise derart ausgewählt, dass eine Änderung in der Größe des Hubs der anderen von den Einlassventilen 20 und den Auslassventilen 18 eine minimale oder keine Auswirkung auf das Einlassluft-Zylindervolumen und das Restgas-Zylindervolumen aufweist, wie basierend auf der Verbrennungsstabilität ermittelt werden kann.
  • Ein vierter Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi umfasst, dass der VLC-Mechanismus der anderen von der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet wird, um die Größe des Hubs der anderen von den Einlassventilen 20 und den Auslassventilen 18 entsprechend dem zweiten Ziel-Verbrennungsmodus zu verändern.
  • Ein fünfter Schritt bei dem Wechsel zwischen den Verbrennungsmodi umfasst, dass die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 angepasst werden, um die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) auf Positionen zu verändern, die einem bevorzugten Einlassluft-Zylindervolumen und einem bevorzugten Restgas-Zylindervolumen für den Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus entsprechen.
  • Bei einer Ausführungsform werden Betriebszustände definiert, um eine schrittweise Steuerstrategie zum Beeinflussen von Verbrennungsmoduswechseln in dem Motor 10 herzustellen. Die schrittweise Steuerstrategie umfasst Schritte wie folgt.
    • S1:
    der Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung wird angefordert, wenn die VLC-Mechanismen sowohl der Einlass- als auch der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet werden, um die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub zu öffnen;
    S2:
    der Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung wird angefordert, wenn die VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet werden, um das Einlassventil 20 bis zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub zu öffnen und das Auslassventil 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub zu öffnen;
    S3:
    der Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung wird angefordert, wenn die VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet werden, um sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil 20 und 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub zu öffnen;
    S4:
    der Verbrennungsmodus mit Funkenzündung wird angefordert, wenn die VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet werden, um sowohl
    S5:
    das Einlass- als auch das Auslassventil 20 und 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub zu öffnen; der Verbrennungsmodus mit Funkenzündung wird angefordert, wenn die VLC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet werden, um das Einlassventil 20 bis zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub zu öffnen und das Auslassventil 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub zu öffnen; und
    S6:
    der Verbrennungsmodus mit Funkenzündung wird angefordert, wenn die VLC-Mechanismen sowohl der Einlass- als auch der Auslass-VLC/VCP-Einrichtungen 22 und 24 umgeschaltet werden, um das Einlass- und das Auslassventil 20 und 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub zu öffnen.
  • Die Steuerstrategien, die den zuvor erwähnten Betriebszuständen entsprechen, werden mit Ventilzeitpunkten implementiert, die derart kalibriert sind, dass die Phaseneinstellungen des Auslass- und des Einlassnockenwinkels (CAME und CAMI) in dem SI-Verbrennungsmodus stets größer als 65 bzw. 45 Grad sind.
  • Wenn in dem Betriebszustand S1 gearbeitet wird, wird die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) daher eingestellt, um ein gewünschtes Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, während die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) in Richtung von 90 Grad bewegt wird, wo sich die Steuerungsautorität des Einlassventilzeitpunkts über das Zylindervolumen VEVC bei dem Schließen des Auslassventils bei ihrem Maximum befindet. Die Phaseneinstellungen sowohl des Auslass- als auch des Einlassnockenwinkels (CAME und CAMI) nähern sich 90 Grad, da das gewünschte Frischluft-Zylindervolumen Vair in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung signifikant abnimmt. Wenn das Zylindervolumen VEVC bei dem Schließen des Auslassventils in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub bei einer Annäherung an 90 Grad kleiner als das Zylindervolumen VEVC bei dem Schließen des Auslassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub ist (LL VEVC < HL VEVC), schaltet der VLC-Mechanismus der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 24 von dem Öffnen des Auslassventils 18 bei der Ventilposition mit hohem Hub zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub um.
  • Wenn in dem Betriebszustand S2 gearbeitet wird, wird die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) daher eingestellt, um das Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, während die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) in Richtung von 45 Grad bewegt wird, wo das Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (LL VIVC) gleich dem Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HL VIVC) ist. Das Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HL VIVC) ist bei einer Ausführungsform unempfindlich gegenüber dem Einlassventilzeitpunkt, sobald dieser 45 Grad erreicht. Daher stört ein Bewegen des Einlassventilzeitpunkts nicht die effektiven Zylindervolumina. Wenn das Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HL VIVC) gleich dem Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilposition mit niedrigem Hub (LL VIVC) ist, schaltet der VLC-Mechanismus der Einlass-VLC/VCP-Einrichtung 22 von dem Öffnen des Einlassventils 20 bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub in die Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub um.
  • Wenn in dem Betriebszustand S3 gearbeitet wird, wird die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) daher gesteuert, um das gewünschte Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, während die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) auf den minimalen Wert der Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) und 45 Grad eingestellt wird, um eine Symmetrie zwischen den Phaseneinstellungen des Öffnens und Schließens des Einlass- und des Auslassventils 20 und 18 zu erreichen, um Pumpverluste zu verringern. Die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) ist auf weniger als 45 Grad beschränkt, um eine plötzliche Abnahme der volumetrischen Effizienz zu vermeiden.
  • Wenn in dem Betriebszustand S4 gearbeitet wird, wird die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) daher eingestellt, um das gewünschte Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, während die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) in Richtung von 45 Grad angepasst wird. Das Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (LL VIVC) ist dem Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HL VIVC) gleich. Das Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (LL VIVC) ist gegenüber dem Einlassventilzeitpunkt unempfindlich, bis dieser 45 Grad erreicht, und daher stört ein Bewegen des Einlassventilzeitpunkts nicht die effektiven Zylindervolumina. Wenn das Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (LL VIVC) gleich dem Zylindervolumen VIVC bei dem Schließen des Einlassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HL VIVC) ist, schaltet der VLC-Mechanismus der Einlass-VLC/VCP-Einrichtung 22 von dem Öffnen des Einlassventils 20 bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub zu dem Öffnen bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub um.
  • Wenn in dem Betriebszustand S5 gearbeitet wird, wird die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) daher eingestellt, um das gewünschte Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, während die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) in Richtung von 90 Grad angepasst wird. Schließlich nähern sich die Phaseneinstellungen sowohl des Einlass- als auch des Auslassventils (CAMI und CAME) 90 Grad, da das gewünschte Frischluft-Zylindervolumen Vair in dem SI-Verbrennungsmodus zunimmt. Wenn das Zylindervolumen VEVC bei dem Schließen des Auslassventils in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub (LL VEVC) kleiner als das Zylindervolumen VEVC bei dem Schließen des Auslassventils in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub (HL VEVC) ist, sobald sich die Phaseneinstellungen des Einlass- und des Auslassventils (CAMI und CAME) 90 Grad annähern, schaltet der VLC-Mechanismus der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 24 das Öffnen des Auslassventils 18 von der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub zu der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub um.
  • Wenn in dem Betriebszustand S6 gearbeitet wird, wird die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) daher gesteuert, um das gewünschte Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, während die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) langsam derart an einen kalibrierten Wert in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung angepasst wird, dass die Phaseneinstellung des Einlassventils 20 eine Steuerungsautorität über das Zylindervolumen VEVC bei dem Schließen des Auslassventils aufweist.
  • 4 stellt graphisch Ergebnisse einer Simulation dar, die unter Verwendung des hierin beschriebenen Systems ausgeführt wurde, wobei die Simulation die effektiven Zylindervolumina einschließlich des Frischluft-Zylindervolumens Vair und des Zylindervolumens VEVC bei dem Schließen des Auslassventils ermittelt und darstellt. Punkt A gibt einen Zeitpunkt an, bei dem ein Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Modus) in den Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-Modus) befohlen wird. Die effektiven Zylindervolumina einschließlich des Frischluft-Zylindervolumens Vair und des Zylindervolumens VEVC bei dem Schließen des Auslassventils sind über der Zeit aufgetragen. Die Phaseneinstellung des Auslassnockenwinkels (CAME) und die Phaseneinstellung des Einlassnockenwinkels (CAMI) sind in einer bezüglich der Zeit entsprechenden Grafik gezeigt.
  • Anfänglich wird der Motor 10 in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Modus) betrieben, wobei sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil 20 und 18 bis zu der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub öffnen.
  • An dem Punkt A gibt es einen Befehl, zu der Verbrennung mit Funkenzündung zu wechseln. Dies umfasst, dass der erste Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi ausgeführt wird. Die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 werden beginnend bei Punkt A angepasst, um die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) auf Positionen zu verändern, die einem ersten Einlassluft-Zylindervolumen Vair und einem ersten Restgas-Zylindervolumen Vresidual entsprechen, die bei Punkt B erreicht werden.
  • Bei Punkt B wird der zweite Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi ausgeführt, der umfasst, dass der VLC-Mechanismus der Einlass- oder der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 oder 24 umgeschaltet wird, um die Größe des Hubs der Einlassventile 20 oder der Auslassventile 18 entsprechend dem zweiten Ziel-Verbrennungsmodus zu verändern. Das Umschalten eines der VLC-Mechanismen erfolgt verzögerungsfrei.
  • Der dritte Schritt beginnt bei Punkt B und umfasst, dass die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 angepasst werden, um die Phaseneinstellungen der Einlassventile 20 und der Auslassventile 18 zu verändern, um die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) auf Positionen zu verändern, die einem zweiten Einlassluft-Zylindervolumen und einem zweiten Restgas-Zylindervolumen entsprechen. Das Anpassen der VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtungen 22 und 24 tritt zwischen Punkt B und C auf.
  • Bei Punkt C wird der vierte Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi ausgeführt, der umfasst, dass der VLC-Mechanismus der anderen von der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 umgeschaltet wird, um die Größe des Hubs der anderen von den Einlassventilen 20 und den Auslassventilen 18 entsprechend dem zweiten Ziel-Verbrennungsmodus zu verändern. Das Umschalten des anderen VLC-Mechanismus erfolgt verzögerungsfrei.
  • Nach Punkt C wird der fünfte Schritt bei dem Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi ausgeführt, der umfasst, dass die VPC-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VLC/VCP-Einrichtung 22 und 24 angepasst werden, um die Phaseneinstellungen des Einlassnockenwinkels (CAMI) und des Auslassnockenwinkels (CAME) auf Positionen zu verändern, die einem bevorzugten Einlassluft-Zylindervolumen und einem bevorzugten Restgas-Zylindervolumen für den Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus entsprechen. Der Prozess ist in umgekehrter Richtung für einen Übergang von dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung mit Übergangspunkten D, E und F gezeigt.
  • Die Ergebnisse geben an, dass das Einlassluft-Zylindervolumen Vair und das Restgas-Zylindervolumen Vresidual auf eine kontinuierliche Weise gesteuert und verändert werden können, wenn das Einlass- und das Auslassventil während Verbrennungsmodus-Übergängen zwischen der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub und der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub umgeschaltet werden. In der Simulation nimmt das Frischluft-Zylindervolumen Vair zu, wenn der Verbrennungsmodus von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung in den Verbrennungsmodus mit Funkenzündung verändert wird. Bei einer Ausführungsform umfasst der Motorbetrieb ferner, dass der Druck in dem Einlasskrümmer 29 gesteuert wird, indem die Position der Drossel 34 gesteuert wird, um die gewünschte Luftströmung für ein bevorzugtes Frischluft-Zylindervolumen Vair zu erreichen, wie es unter Verwendung von Gleichung 1 ermittelt werden kann.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder (15), ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; und das Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen; wobei das Ventilübergangsschema umfasst: eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; und eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs; wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist; wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit hohem Hub ist; wobei die momentane Einlassenventilhubeinstellung eine zweite Einstellung mit hohem Hub ist; und wobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass: das Auslassventil (18) von der ersten Einstellung mit hohem Hub zu einer ersten Einstellung mit niedrigem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Auslassventil (18) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Einlassventil (20) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Restgas, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) bei der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung bei der ersten Einstellung mit hohem Hub entspricht, mit einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Restgas verglichen wird, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) bei der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung bei der ersten Einstellung mit niedrigem Hub entspricht; und das Auslassventil (18) von der ersten Einstellung mit hohem Hub zu der ersten Einstellung mit niedrigem Hub gesteuert wird, wenn das geschätzte effektive Zylindervolumen für Restgas bei der ersten Einstellung mit hohem Hub größer als das geschätzte effektive Zylindervolumen für Restgas bei der ersten Einstellung mit niedrigem Hub ist; und das Einlassventil (20) anschließend von der zweiten Einstellung mit hohem Hub zu einer zweiten Einstellung mit niedrigem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) von der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung weg gesteuert wird; ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Luft, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) bei der zweiten Einstellung mit hohem Hub entspricht, mit einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft verglichen wird, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) bei der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub entspricht; und das Einlassventil (20) von der zweiten Einstellung mit hohem Hub zu der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub gesteuert wird, wenn das geschätzte effektive Zylindervolumen für Luft bei der zweiten Einstellung mit hohem Hub dem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft bei der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub im Wesentlichen gleich ist.
  2. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder (15), ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; und das Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen; wobei das Ventilübergangsschema umfasst: eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; und eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs; wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist; wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit hohem Hub ist; wobei die momentane Einlassventilhubeinstellung eine zweite Einstellung mit hohem Hub ist; und wobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass: das Auslassventil (18) von der ersten Einstellung mit hohem Hub zu einer ersten Einstellung mit niedrigem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Einlassventil (20) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert wird, der entspricht, dass ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Restgas, bei dem sich das Auslassventil (18) in der ersten Einstellung mit hohem Hub befindet, einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Restgas im Wesentlichen gleich ist, bei dem sich das Auslassventil (18) in der ersten Einstellung mit niedrigem Hub befindet; und das Auslassventil (18) von der ersten Einstellung mit hohem Hub zu der ersten Einstellung mit niedrigem Hub gesteuert wird; und das Einlassventil (20) anschließend von der zweiten Einstellung mit hohem Hub zu einer zweiten Einstellung mit niedrigem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert wird, der entspricht, dass ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Luft, bei dem sich das Einlassventil (20) in der zweiten Einstellung mit hohem Hub befindet, einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft im Wesentlichen gleich ist, bei dem sich das Einlassventil (20) in der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub befindet; und das Einlassventil (20) von der zweiten Einstellung mit hohem Hub zu der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub gesteuert wird.
  3. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder (15), ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; und das Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen; wobei das Ventilübergangsschema umfasst: eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; und eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs; wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist; wobei die momentane Einlassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit niedrigem Hub ist; wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine zweite Einstellung mit niedrigem Hub ist; und wobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass: das Einlassventil (20) von der ersten Einstellung mit niedrigem Hub zu einer ersten Einstellung mit hohem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Einlassventil (20) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Luft, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) bei der ersten Einstellung mit niedrigem Hub entspricht, mit einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft verglichen wird, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) bei der ersten Einstellung mit hohem Hub entspricht; und das Einlassventil (20) von der ersten Einstellung mit niedrigem Hub zu der ersten Einstellung mit hohem Hub gesteuert wird, wenn das geschätzte effektive Zylindervolumen für Luft bei der ersten Einstellung mit niedrigem Hub dem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft bei der ersten Einstellung mit hohem Hub gleich ist; und das Auslassventil (18) anschließend von der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub zu einer zweiten Einstellung mit hohem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Auslassventil (18) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; die variable Ventilbetätigungszeit des Einlassventils (20) zu der Einstellung in der Nähe der Position für das Einlassventil (20) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Restgas, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) bei der Einstellung in der Nähe der Position mit maximaler positiver Überlappung bei der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub entspricht, mit einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Restgas verglichen wird, das dem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) bei der Einstellung in der Nähe einer Position mit positiver Überlappung bei der zweiten Einstellung mit hohem Hub entspricht; und das Auslassventil (18) von der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub zu der zweiten Einstellung mit hohem Hub gesteuert wird, wenn das geschätzte effektive Zylindervolumen für Restgas bei der zweiten Einstellung mit hohem Hub größer als das geschätzte effektive Zylindervolumen für Restgas bei der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub ist.
  4. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder, ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; und das Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen; wobei das Ventilübergangsschema umfasst: eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; und eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs; wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist; wobei die momentane Einlassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit niedrigem Hub ist; wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine zweite Einstellung mit niedrigem Hub ist; und wobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass: das Einlassventil (20) von der ersten Einstellung mit niedrigem Hub zu einer ersten Einstellung mit hohem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert wird, der entspricht, dass ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Luft, bei dem sich das Einlassventil (20) in der ersten Einstellung mit niedrigem Hub befindet, einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Luft im Wesentlichen gleich ist, bei dem sich das Einlassventil (20) in der ersten Einstellung mit hohem Hub befindet; und das Einlassventil (20) von der ersten Einstellung mit niedrigem Hub zu der ersten Einstellung mit hohem Hub gesteuert wird; und das Auslassventil (18) anschließend von der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub zu einer zweiten Einstellung mit hohem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlassventils (20) zu einer Einstellung in der Nähe einer Position für das Einlassventil (20) mit maximaler positiver Überlappung gesteuert wird; der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert wird, der entspricht, dass ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Restgas, bei dem sich das Auslassventil (18) in der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub befindet, einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Restgas im Wesentlichen gleich ist, bei dem sich das Auslassventil (18) in der zweiten Einstellung mit hohem Hub befindet; und das Auslassventil (18) von der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub zu der zweiten Einstellung mit hohem Hub gesteuert wird.
  5. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (10) mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder (15), ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; und das Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen; wobei das Ventilübergangsschema umfasst: eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; und eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs; wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist; wobei die momentane Einlassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit niedrigem Hub ist; wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine zweite Einstellung mit niedrigem Hub ist; und wobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass: das effektive Zylindervolumen für Luft erhöht wird und das effektive Zylindervolumen für Restgas verringert wird, indem: die variable Ventilbetätigung des Einlassventils (20) zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert wird, bei der das Einlassventil (20) von der ersten Einstellung mit niedrigem Hub mit im Wesentlichen keiner Änderung des effektiven Zylindervolumens für Luft in eine erste Einstellung mit hohem Hub verändert werden kann; das Einlassventil (20) von der ersten Einstellung mit niedrigem Hub in die erste Einstellung mit hohem Hub verändert wird; die variable Ventilbetätigung des Auslassventils (18) und die variable Ventilbetätigung des Einlassventils (20) in Richtung einer Position mit maximaler positiver Überlappung zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert werden, bei der das Auslassventil (18) von der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub mit im Wesentlichen keiner Änderung des effektiven Zylindervolumen für Restgas in eine zweite Einstellung mit hohem Hub verändert werden kann; das Auslassventil (18) von der zweiten Einstellung mit niedrigem Hub in die zweite Einstellung mit hohem Hub verändert wird; und die variable Ventilbetätigung des Auslassventils (18) basierend auf dem gewünschten Motorbetriebszustand gesteuert wird, um das effektive Zylindervolumen für Luft und das effektive Zylindervolumen für Restgas zu steuern.
  6. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung, der selektiv in mehreren Motorbetriebsmodi arbeitet und einen Zylinder, ein Auslassventil (18) und ein Einlassventil (20) aufweist, wobei das Einlass- und das Auslassventil (20, 18) jeweils selektiv in mehreren Ventilhubeinstellungen betrieben werden und selektiv mit einem variablen Ventilbetätigungszeitpunkt betrieben werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein momentaner Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine momentane Auslassventilhubeinstellung und eine momentane Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein gewünschter Motorbetriebsmodus überwacht wird, der eine gewünschte Auslassventilhubeinstellung und eine gewünschte Einlassventilhubeinstellung umfasst; ein Ventilübergangsschema basierend auf der momentanen Auslassventilhubeinstellung, der momentanen Einlassventilhubeinstellung, der gewünschten Auslassventilhubeinstellung und einer gewünschten Einlassventilhubeinstellung ermittelt wird; und das Ventilübergangsschema verwendet wird, um von dem momentanen Motorbetriebsmodus in den gewünschten Motorbetriebsmodus überzugehen; wobei das Ventilübergangsschema umfasst: eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Luft während des gesamten Übergangs; und eine im Wesentlichen kontinuierliche Änderung eines effektiven Zylindervolumens für Restgas während des gesamten Übergangs; wobei der momentane Motorbetriebsmodus ein Modus mit homogener Kompressionszündung ist und der gewünschte Motorbetriebsmodus ein Modus mit Funkenzündung ist; wobei die momentane Auslassventilhubeinstellung eine Einstellung mit niedrigem Hub ist; wobei die momentane Einlassventilhubeinstellung eine erste Einstellung mit hohem Hub ist; und wobei das Ermitteln des Ventilübergangsschemas ferner umfasst, dass: das Auslassventil (18) von der Einstellung mit niedrigem Hub zu einer zweiten Einstellung mit hohem Hub übergeleitet wird, umfassend, dass: der variable Ventilbetätigungszeitpunkt des Auslassventils (18) zu einer kalibrierten Einstellung gesteuert wird, der entspricht, dass ein geschätztes effektives Zylindervolumen für Restgas, bei der sich das Auslassventil (18) in der zweiten Einstellung mit hohem Hub befindet, einem geschätzten effektiven Zylindervolumen für Restgas im Wesentlichen gleich ist, bei dem sich das Auslassventil (18) in der Einstellung mit niedrigem Hub befindet; und das Auslassventil (18) von der Einstellung mit niedrigem Hub zu der zweiten Einstellung mit hohem Hub übergeleitet wird.
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