DE102011009985A1

DE102011009985A1 - Verfahren zum Regeln von Übergängen in Verbrennungsmotoren mit einem Hybridantriebsstrang

Info

Publication number: DE102011009985A1
Application number: DE102011009985A
Authority: DE
Inventors: Jun-Mo Kang; Man-Feng Chang; Chen-Fang Chang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2011-12-15
Also published as: CN102146847B; US20110192373A1; US8276555B2; CN102146847A

Abstract

Verbrennungsmodusübergänge in einem Hybridantriebsstrang werden durch eine abgestimmte Steuerung eines Motorventiltriebs, einer Motorkraftstoffzufuhr und einer Drehmomenterzeugung durch eine Elektromaschine geregelt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Hybrid-Antriebsstrangsystem mit einem Motor, der in zwei diskreten Verbrennungsmodi betreibbar ist.
HINTERGRUND
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
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. 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. Die Verbrennung umfasst sowohl für Benzinmotoren als auch für Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden.
SI-Motoren können in einer Vielzahl von verschiedenen Verbrennungsmodi arbeiten, die einen homogenen SI-Verbrennungsmodus und einen SI-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung umfassen. SI-Motoren können ausgebildet sein, um unter vorbestimmten Drehzahl/Last-Betriebsbedingungen in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, was auch als Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung bezeichnet wird. Der HCCI-Verbrennungsmodus umfasst einen verteilten, flammenlosen Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, der durch die Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, weist eine Zylinderladung auf, die zu der Schließzeit des Einlassventils vorzugsweise homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und der restlichen Abgase ist. Die HCCI-Verbrennung ist ein verteilter, kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei dem der Motor mit einem verdünnten Luft/Kraftstoffgemisch, d. h. magerer als am Luft/Kraftstoff-Stöchiometriepunkt, mit relativ niedrigen Spitzen-Verbrennungstemperaturen arbeitet, was zu geringen NOx-Emissionen führt. 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 und das Öffnen und Schließen von Einlassventilen und Auslassventilen selektiv eingestellt werden. Bei derart ausgestatteten Motorsystemen kann das Öffnen und Schließen der Einlassventile und der Auslassventile unter Verwendung eines Systems zur variablen Ventilbetätigung eingestellt werden, das eine variable Nockenphaseneinstellung und einen auswählbaren mehrstufigen Ventilhub umfasst, z. B. mehrstufige Nocken, die zwei oder mehr Ventilhubpositionen liefern. Im Gegensatz zu der Drosselpositionsänderung ist die Änderung der Ventilposition des mehrstufigen Ventilhubmechanismus eine diskrete Änderung und nicht kontinuierlich.
Wenn ein Motor in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, arbeitet der Motor bei einem Betrieb mit magerem oder stöchiometrischem Luft/Kraftstoffverhältnis, bei dem die Drossel weit offen ist, um Motorpumpverluste zu minimieren. Wenn der Motor in dem SI-Verbrennungsmodus arbeitet, arbeitet der Motor 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.
In einem Motor, der ausgebildet ist, um in dem SI- und in dem HCCI-Verbrennungsmodus zu arbeiten, kann ein Wechseln zwischen Verbrennungsmodi komplex sein. Der Motorsteuermodul muss die Betätigungen mehrerer Einrichtungen abstimmen, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoffverhältnis für die verschiedenen Modi zu liefern. Während eines Wechsels zwischen einem HCCI-Verbrennungsmodus und einem SI-Verbrennungsmodus tritt ein Umschalten des Ventilhubs nahezu verzögerungsfrei auf, während Einstellungen für Nockenphasensteller und Drücke in dem Krümmer eine langsamere Dynamik aufweisen. Bis das gewünschte Luft/Kraftstoffverhältnis erreicht ist, können eine unvollständige Verbrennung und eine Fehlzündung auftreten, was zu Drehmomentstörungen führt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Hybrid-Antriebsstrangsystem umfasst einen Verbrennungsmotor und eine Drehmomentmaschine, um ein Drehmoment in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung eines Betreibers auf einen Endantrieb zu übertragen. Der Motor weist zweistufige variable Hubsteuermechanismen auf, um die Größe eines Ventilhubs von Einlass- und Auslass-Motorventilen auf eine von zwei diskreten Stufen zu steuern, die Ventilöffnungspositionen mit niedrigem Hub und Ventilöffnungspositionen mit hohem Hub umfassen. Ein Verfahren zum Betreiben des Hybrid-Antriebsstrangsystems umfasst, dass eine Umschaltung des zweistufigen variablen Hubsteuermechanismus zwischen einer ersten der zwei diskreten Stufen und einer zweiten der zwei diskreten Stufen während des Motorbetriebs befohlen wird. Während die Umschaltung befohlen wird, wird ein Kraftstoffabschaltereignis in dem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung ausgelöst, der zweistufige variable Hubsteuermechanismus wird von der ersten der zwei diskreten Stufen auf die zweite der zwei diskreten Stufen umgeschaltet, und anschließend wird der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung erneut gestartet. Während des Kraftstoffabschaltereignisses für den Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung wird die Drehmomentmaschine betrieben, um ein Drehmoment in Ansprechen auf die Drehmomentanforderung des Betreibers auf den Endantrieb zu übertragen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors und eine schematische Zeichnung eines begleitenden Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 schematische Zeichnung eines Hybridantriebsstrangs gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
3 eine graphische Darstellung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, die einen Satz von Motorparameterzuständen darstellt, die umfassen: einen Verbrennungsmodus, ein angeforderte Gesamtdrehmoment (T_O), ein Elektromotordrehmoment (T_M), ein Motordrehmoment (T_E), eine Position einer elektronischen Drosselsteuerung (ETC_P), eine Ventilüberlappung, eine Motoranforderung und eine VLC sowohl für ein Einlass- als auch für ein Auslassventil.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, ist 1 eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors 10 und eine schematische Zeichnung eines begleitenden Steuermoduls 5, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert wurden. Der Motor 10 ist in mehreren Verbrennungsmodi selektiv betriebsfähig, die einen HCCI-Verbrennungsmodus und einen homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung umfassen. 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 beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die in Zylindern 15 verschiebbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder Kolben 14 ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch welche die lineare Hubbewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Ein Lufteinlasssystem liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 29, der die Luft in Einlasskanäle der Verbrennungskammern 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem und Einrichtungen, um die Luftströmung zu überwachen und zu steuern. Die Lufteinlasseinrichtungen umfassen vorzugsweise eine Luftmassenströmungssensor 32, um die Luftmassenströmung und die Einlasslufttemperatur zu überwachen. Ein Drosselventil 34 umfasst vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, die verwendet wird, um die Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5 zu steuern. Ein Drucksensor 36 in dem Einlasskrümmer 29 ist ausgebildet, um den Krümmerabsolutdruck und den barometrischen Druck zu überwachen. Ein äußerer Strömungsdurchgang führt Abgase aus dem Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück und weist ein Strömungssteuerventil auf, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 dient dazu, die Massenströmung des Abgases zu dem Einlasskrümmer 29 zu steuern, indem das Öffnen des AGR-Ventils 38 gesteuert wird.
Die 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 Phaseneinstellung (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 einen Mechanismus zur variablen Nocken-Phaseneinstellung (VCP-Mechanismus) 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 Kurbeldrehung auf, wodurch ermöglicht 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 werden unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerkraft betätigt, 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 eine der Verbrennungskammern 16 direkt einzuspritzen. 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 werden kann, 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.
Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen das Motorbetriebs ausgestattet, welche einen Kurbelsensor 42, der eine Ausgabe RPM aufweist und dazu dient, die Kurbelwellen-Drehposition zu überwachen, d. h. den Kurbelwinkel und die Kurbeldrehzahl, bei einer Ausführungsform einen Verbrennungssensor 30, der ausgebildet ist, um die Verbrennung zu überwachen, und einen Abgassensor 40 umfassen, der ausgebildet ist, um Abgase zu überwachen, typischerweise ein Sensor für das Luft/Kraftstoffverhältnis. Der Verbrennungssensor 30 weist eine Sensoreinrichtung 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. Die Verbrennungsphaseneinstellung kann jedoch auch durch ähnliche Verfahren ermittelt werden, wie Fachleuten bekannt sein kann. Der Verbrennungssensor 30 kann auch durch das Steuermodul 5 überwacht werden, um einen mittleren effektiven Druck (IMEP) für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus zu ermitteln. Der Motor 10 und das Steuermodul 5 sind vorzugsweise mechanisiert, um Zustände des IMEP für jeden der Zylinder 15 des Motors während jedes Zylinder-Zündungsereignisses zu überwachen und zu ermitteln. Alternativ können andere Detektionssysteme verwendet werden, um innerhalb des Umfangs der Offenbarung Zustände anderer Verbrennungsparameter zu überwachen, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion, Sensoren für Abgasanteile und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren.
Steuermodul, Modul, Controller, Prozessor und ähnliche Ausdrücke bedeuten eine oder mehrere 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 Zustande von Motorparametern zu ermitteln. Das Steuermodul 5 ist ausgebildet, um Eingabesignale von einem Betreiber zu empfangen (z. B. mittels eines Gaspedals und eines Bremspedals), um eine Drehmomentanforderung eines Betreibers zu ermitteln. Das Steuermodul 5 überwacht die Sensoren, welche die Motordrehzahl und die Einlasslufttemperatur sowie die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben.
Das Steuermodul 5 führt einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die zuvor erwähnten Aktuatoren zum Bilden der Zylinderladung zu steuern, was das Steuern der Drosselposition, des Funkenzündungszeitpunkts, der Masse und des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, der AGR-Ventilposition, um die Strömung zurückgeführter Abgase zu steuern, und des Zeitpunkts sowie der Phaseneinstellung der Einlass- und/oder Auslassventile bei derart ausgestatteten Motoren umfasst. Der Zeitpunkt und die Phaseneinstellung eines Ventils können bei einer Ausführungsform eine negative Ventilüberlappung (NVO) und einen Hub einer Auslassventil-Wiederöffnung umfassen (bei einer Abgas-Rückatmungsstrategie) umfassen. Das Steuermodul 5 kann betrieben werden, um den Motor 10 während des laufenden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann betrieben werden, um einen Teil der Verbrennungskammern 15 oder einen Teil der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 durch eine Steuerung einer Kraftstoff- und Zündfunken- sowie Ventildeaktivierung selektiv zu deaktivieren. Das Steuermodul 5 kann das Luft/Kraftstoffverhältnis basierend auf einer Rückkopplung von dem Abgassensor 40 steuern.
Während des Motorbetriebs in dem HCCI-Verbrennungsmodus ist das Drosselventil 34 vorzugsweise im Wesentlichen weit offen, wobei der Motor 10 bei einem mageren oder stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis gesteuert wird. Die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 befinden sich in der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub, und die zeitliche Steuerung des Einlass- und des Auslasshubs arbeitet mit NVO. Die im Wesentlichen weit offene Drossel kann einen völlig ungedrosselten Betrieb oder einen leicht gedrosselten Betrieb umfassen, um einen Unterdruck in dem Einlasskrümmer 29 zu erzeugen, um eine AGR-Strömung zu bewirken. Bei einer Ausführungsform wird die AGR-Masse in dem Zylinder auf eine hohe Verdünnungsrate gesteuert, z. B. auf mehr als 40% der Zylinderluftladung. Ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzungsereignisse können während eines Motorzyklus ausgeführt werden, was zumindest eine Ein spritzung während einer Kompressionsphase umfasst.
Während des Motorbetriebs in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-Verbrennungsmodus) wird das Drosselventil 34 gesteuert, um die Luftströmung zu regeln. Der Motor 10 wird auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis gesteuert, und die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 befinden sich in der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub, und die zeitliche Steuerung des Einlass- und der Auslasshubs arbeitet mit einer positiven Ventilüberlappung. Ein Kraftstoffeinspritzungsereignis wird vorzugsweise während einer Kompressionsphase eines Motorzyklus ausgeführt, vorzugsweise im Wesentlichen vor dem TDC. Die Funkenzündung wird vorzugsweise zu einer vorbestimmten Zeit nach der Kraftstoffeinspritzung entladen, wenn die Luftladung in dem Zylinder im Wesentlichen homogen ist.
Das Steuermodul 5 leitet den Motorbetrieb in den bevorzugten Verbrennungsmodus über, der dem Motor 10 zugeordnet ist, um Kraftstoffeffizienzen und die Motorstabilität zu erhöhen und/oder um Emissionen zu verringern. Eine Änderung in einem der Motorparameter, z. B. in der Drehzahl und der Last, kann eine Änderung in einer Motorbetriebszone bewirken. Das Steuermodul 5 befiehlt eine Änderung in dem bevorzugten Verbrennungsmodus, die einer Änderung in der Motorbetriebszone zugeordnet ist.
Während Verbrennungsmodusübergängen wird der Motor 10 gesteuert, um bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoffverhältnis zu arbeiten, und die Einlassluftströmung wird gesteuert, um das bevorzugte Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Dies umfasst, dass eine Zylinderluftladung basierend auf dem Motorbetrieb in dem ausgewählten Verbrennungsmodus geschätzt wird. Das Drosselventil 34 sowie die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 werden gesteuert, um eine Einlass-Luftströmungsrate basierend auf der geschätzten Zylinderluftladung zu erreichen, einschließlich während eines Übergangs zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und dem HCCI-Verbrennungsmodus. Die Luftströmung wird gesteuert, indem das Drosselventil 34 sowie die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 eingestellt werden, um den Öffnungszeitpunkt und die Profile des Einlass- und des Auslassventils bzw. der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 zu steuern. Der Betrieb in den zwei Verbrennungsmodi erfordert unterschiedliche Einstellungen für die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 bezogen auf die zeitliche Ventilsteuerung und die Profile des Einlass- und des Auslassventils bzw. der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 und des Drosselventils 34 für die Drosselposition.
Während eines Übergangs von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung in den HCCI-Verbrennungsmodus geht der Motor 10 in einen Betrieb bei einem mageren oder stöchiometrischen Luft/Kraftstoff verhältnis über, und die Luftströmung wird gesteuert, um das gewünschte Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Das Steuermodul 5 befiehlt dem Drosselventil 34, bis zu einer vorbestimmten Position zu öffnen, und dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24, den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller auf eine NVO einzustellen, wodurch der Krümmerdruck zunimmt. Die Luftströmung nimmt anschließend aufgrund des zunehmenden Krümmerdrucks zu, bis der VLC-Anteil des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub in die Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub umschaltet. Die Kraftstoffmasse entspricht der Motorlast.
Während des Verbrennungsmodusübergangs zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und dem HCCI-Verbrennungsmodus gibt es eine Zeitverzögerung zwischen der gewünschten Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung in dem Zylinder 16. Dies liegt an der dynamischen Ansprechzeit des Einlass- und des Auslass-Nockenphasenstellers des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24, der Drossel 34 und des Krümmerdrucks. Daher kann das tatsächliche Luft/Kraftstoffverhältnis für kurze Zeitdauern während der Verbrennungsmodusübergänge magerer sein als gewünscht, was von den Betriebsbedingungen und dem dynamischen Ansprechen des Motors 10 abhängt. Die Verzögerung zwischen der gewünschten Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung tritt auf, wenn der Verbrennungsmodus von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung in den HCCI-Verbrennungsmodus umschaltet. Die Verbrennungsstabilität wird in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung verbessert, da die Drossel 34 sowie der Einlass- und der Auslass-Nockenphasensteller des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 eingestellt werden, um die Luftströmung zu verringern. Während des Verbrennungsmodusübergangs kann das Steuermodul 5 die Drehmomentmaschine(n) 145 betreiben, um die Drehmomentabgabe des Motors 10 zu ersetzen, wie nachstehend erläutert wird, um eine Verbrennungsinstabilität zu vermeiden.
Während eines Übergangs von dem HCCI-Verbrennungsmodus in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung wird der Motor 10 zu einem Betrieb bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis übergeleitet, und die Luftströmung wird gesteuert, um das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis zu erreichen. Das Steuermodul 5 steuert die Drossel 34 zu einer vorbestimmten Position und befiehlt dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24, den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller auf eine positive Ventilüberlappung (PVO) einzustellen, wodurch der Krümmerdruck verringert wird. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 schalten die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub in die Ventilöffnungsposition mit hohem Hub um, wodurch die Luftströmung erhöht wird. Die eingespritzte Kraftstoffmasse entspricht der Motorlast.
Das Steuermodul 5 stellt die Drossel 34 ein und signalisiert dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24, die Nockenphaseneinstellung anzupassen. Diese Aktuatorveränderungen beeinflussen den Einlasskrümmerdruck und das Zylindervolumen, das durch die Zylinderluftladung eingenommen wird, um eine gewünschte Zylinderluftladung zu erreichen. Die gewünschte Zylinderluftladung wird basierend auf der eingespritzten Kraftstoffmasse und einem gewünschten Luft/Kraftstoffverhältnis ermittelt, das in Abhängigkeit von dem ausgewählten Verbrennungsmodus ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis oder ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis ist. Während des Verbrennungsmodusübergangs kann das Steuermodul 5 die Drehmomentmaschine(n) 145 betreiben, um die Drehmomentabgabe des Motors 10 zu ersetzen, wie nachstehend erklärt wird, um glatte Übergänge zu fördern.
2 ist eine schematische Darstellung eines Hybridantriebsstrangs, der eine Ausführungsform des Motors 10 verwendet. Es sollte angemerkt werden, dass der Hybridantriebsstrang beispielhaft ist und nicht als einschränkend angesehen werden sollte. Der Motor 10 kann mit einer Getriebeeinrichtung 100 gekoppelt sein, um eine Traktionsleistung an einen Endantrieb 105 eines Fahrzeugs 110 zu übertragen. Der Endantrieb 105 umfasst eine Differentialeinrichtung bzw. Differentialeinrichtungen 115, die mechanisch an eine Achse bzw. Achsen 120 oder an eine Halbwelle bzw. Halbwellen ankoppelt bzw. ankoppeln, die bei einer Ausführungsform mechanisch an ein Rad bzw. Räder 125 ankoppelt bzw. ankoppeln. Die Differentialeinrichtung 115 ist mit einem Ausgangselement 130 des Hybrid-Antriebsstrangsystems gekoppelt, das allgemein bei 135 gezeigt ist. Der Endantrieb 105 überträgt Traktionsleistung zwischen dem Getriebe 100 und einer Straßenoberfläche mittels des Rades bzw. der Räder 125.
Das Hybrid-Antriebsstrangsystem 135 weist eine Energiespeichereinrichtung (ESD) 140 auf, die als eine Batterie dargestellt ist, die potentielle Energie speichert und mit einer oder mehreren Drehmomentmaschine(n) 145 gekoppelt ist, die als ein Elektromotor dargestellt ist bzw. sind, um Leistung zwischen diesen zu übertragen. Wenn die ESD 140 und die Drehmomentmaschine(n) 145 Elektromotoren/Generatoren umfassen, kann bzw. können ein steuerbarer Leistungs-Gleichrichter/Wechselrichter bzw. steuerbare Leistungs-Gleichrichter/Wechselrichter 150 zwischen diesen angeordnet sein und verwendet werden, um elektrische Leistung von einem Gleichstrom in einen Wechselstrom und umgekehrt umzuformen. Die Drehmomentmaschine(n) 145 wandelt bzw. wandeln gespeicherte Energie in mechanische Leistung um, und sie wandelt bzw. wandeln mechanische Leistung in Energie um, die in der ESD 140 gespeichert werden kann. Der Motor 10 dient dazu, in dem Fahrzeug gespeicherten Kraftstoff in mechanische Leistung umzuwandeln. Die mechanische Leistung von dem Motor 10 kann zu dem Getriebe 100 und zu der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 übertragen werden. Mechanische Leistung von der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 kann zu dem Getriebe 100 und zu dem Motor 10 übertragen werden. Mechanische Leistung von dem Endantrieb 105 kann mittels des Ausgangselements 130 zu dem Motor 10, zu der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 und zu dem Getriebe 100 übertragen werden. Die übertragene mechanische Leistung kann in der Form eines Traktionsdrehmoments für den Fahrzeugantrieb und in der Form eines Reaktionsdrehmoments für das Bremsen des Fahrzeugs vorliegen, das der Funktionalität des regenerativen Bremsens zugeordnet ist. Wie für einen Fachmann offensichtlich ist, können andere Drehmomenteinrichtungen verwendet werden, z. B. hydraulische oder mechanische, obwohl eine elektrisch angetriebene Drehmomentmaschine bzw. elektrisch angetriebene Drehmomentmaschinen 145 dargestellt sind. Zusätzlich wird für einen Fachmann offensichtlich sein, dass eine beliebige Hybridausbildung verwendet werden kann, z. B. ein Reihenhybridantrieb, ein Parallelhybridantrieb oder ein zusammengesetzter Hybridantrieb.
Der Motor 10 wird in Kombination mit der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 verwendet, um ein Drehmoment an den Endantrieb 105 zu übertragen, wodurch ein Traktionsdrehmoment durch das Rad bzw. die Räder 125 geliefert wird. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 werden gesteuert, um zwischen der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub HL bzw. LL umzuschalten, was einem Verbrennungsmodusübergang zwischen dem homogenen mit Funkenzündung bzw. der HCCI zugeordnet werden kann. Wenn ein Verbrennungsmodus-Übergangsereignis auftritt, beginnt ein Kraftstoffabschaltereignis. Das Kraftstoffabschaltereignis verringert die Kraftstoffmenge, die an dem Motor 10 geliefert wird, bis kein Kraftstoff an den Motor geliefert wird und der Motor nicht länger ein Drehmoment an den Endantrieb 105 liefert und effektiv heruntergefahren oder abgeschaltet ist, obwohl er sich weiterhin dreht. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 werden gesteuert, um zwischen der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub und der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub HL bzw. LL umzuschalten. Der Motor wird erneut gestartet, was umfasst, dass die Kraftstoffzufuhr des Motors ausgelöst wird (d. h. der Motor wird erneut mit Kraftstoff versorgt), nachdem die Ventilhubumschaltung abgeschlossen ist. Wenn das Kraftstoffabschaltereignis beginnt, wird die Drehmomentverringerung von dem Motor 10 durch ein Drehmoment von der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 ersetzt, um das angeforderte Niveau des Traktionsdrehmoments aufrecht zu erhalten.
3 ist eine graphische Darstellung, die einen Satz von Motorparameterzuständen zeigt, die den Kraftstoff, den Verbrennungsmodus (Modus), das angeforderte Gesamtdrehmoment (T_O), das Elektromotordrehmoment (T_M), das Motordrehmoment (T_E), die Position der elektronischen Drosselsteuerung (ETC_P), die Ventilüberlappung, die Motoranforderung und die VLC für die Einlass- und die Auslassventile umfasst. Um den ersten Übergang zu beginnen, befiehlt das Steuermodul 5 einen Wechsel von dem HCCI-Modus in den homogenen Modus mit Funkenzündung (SI-Modus), wenn dies basierend auf vorbestimmten Bedingungen geeignet ist, d. h. bei der Linie ”Req A”. Die vorbestimmten Bedingungen können beispielsweise darauf basieren, dass die Last und/oder die Drehzahl des Motors einen vorbestimmten Betriebsbereich der HCCI-Verbrennung überschreiten. Das Steuermodul 5 schaltet die Motoranforderung von EIN nach AUS um, wodurch ein Kraftstoffabschaltereignis beginnt. Das Kraftstoffabschaltereignis verringert die Kraftstoffmenge, die durch den Motor empfangen wird, wodurch die NVO verringert wird und die Motordrehmomentabgabe verringert wird, wie es in den Graphiken für Kraftstoff bzw. T_E gezeigt ist.
Wenn das Kraftstoffabschaltereignis beginnt, arbeitet bzw. arbeiten die Drehmomentmaschine(n) 145, und sie erhöht bzw. erhöhen ihre Drehmomentabgabe, wie es in der Graphik für T_M gezeigt ist, in einer inversen Beziehung zu dem Drehmomentabfall des Motordrehmoments T_E, so dass das angeforderte Gesamtdrehmoment T_O (Req) aufrecht erhalten wird. Der Beitrag des Motordrehmoments T_E an den Antriebsstrang wird Null, wenn der Kraftstoff nicht länger dem Motor 10 zugeführt wird, und daher hat das Drehmoment T_M der Drehmomentmaschine(n) das Motordrehmoment T_E vollständig ersetzt. Der Motor ist nun effektiv heruntergefahren oder abgeschaltet, obwohl er sich weiterhin dreht. Das Steuermodul 5 löst den Verbrennungsmodusübergang aus, wie es vorstehend beschrieben und in der Graphik durch die gestrichelte Linie bei ”Trans A” angegeben ist. Das Steuermodul 5 befiehlt dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24, den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller von der NVO zu der PVO zu verstellen, wodurch der Krümmerdruck verringert wird. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 schalten die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von den Ventilöffnungspositionen mit niedrigem Hub (LL) in die Ventilöffnungspositionen mit hohem Hub (HL) um, wodurch die Luftströmung zu jedem Zylinder 15 erhöht wird. Das Steuermodul 5 stellt das Drosselventil 34 auf eine vorbestimmte Position ein, indem ETC_P von WOT zu einem vorbestimmten Winkel übergeleitet wird, der wünschenswert ist, um den Motor 10 für einen gegebenen Satz von Betriebsbedingungen wieder mit Kraftstoff zu versorgen.
Sobald das Steuermodul 5 ermittelt, dass die Übergangsdauer abgeschlossen ist, d. h. dass das Risiko von Fehlzündungen oder Teilverbrennungen aufgrund einer ungenauen Luftströmung verringert oder beseitigt ist, startet das Steuermodul 5 den Motor erneut, was umfasst, dass das Kraftstoffabschaltereignis unterbrochen wird und der Motor 10 wieder mit Kraftstoff versorgt wird. Der Motor 10 nimmt anschließend die Drehmomenterzeugung wieder auf, wie es durch das Umschalten des Motorbefehls von AUS auf EIN angegeben wird, wie es in der Graphik der Motoranforderung rechts der Linie Trans A dargestellt ist. Um die Übergangsdauer abzuschließen kann die Kurbelwelle 12 mehrere Drehungen durchlaufen, ohne dass eine Drehmomentabgabe erzeugt wird, was bei der Vorbereitung hilft, die Verbrennung in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung zu beginnen. Die Kurbelwelle 12 kann gedreht werden, indem ein Drehmoment von anderen Drehmomentquellen, z. B. der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 und einem Anlasser, an die Kurbelwelle 12 geliefert wird. Wenn die erneute Kraftstoffzufuhr des Motors 10 in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung ausgelöst wird, stellt das Steuermodul 5 das Drosselventil 34 ein, wodurch die Luftmenge begrenzt wird, die in dem Zylinder 16 verfügbar ist, und es bemisst die Kraftstoffladung und den Zündfunkenzeitpunkt derart, dass eine stöchiometrische Verbrennung auftreten kann. Vorzugsweise wird ein Kraftstoffeinspritzungsereignis während der Kompressionsphase eines Motorzyklus ausgeführt, vorzugsweise im Wesentlichen vor dem TDC. Die Funkenzündung wird vorzugsweise zu einer vorbestimmten Zeit nach der Kraftstoffeinspritzung sowie dann entladen, wenn die Kraftstoff/Luftladung in dem Zylinder im Wesentlichen homogen ist.
Sobald der Motor 10 ein Drehmoment erzeugt und das Drehmoment auf das Getriebe 135 überträgt, verringert bzw. verringern die Drehmomentmaschine(n) 145 das Drehmoment in einer inversen Beziehung derart, dass das angeforderte Gesamtdrehmoment T_O durch beide Quellen erreicht wird, bis eine Eingabe von der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 nicht länger erforderlich ist, was das Ende des Übergangs signalisiert. Somit wird die Verringerung des Drehmoments der Drehmomentmaschine durch das Motordrehmoment ersetzt. Dieser Übergang kann langsamer abgeschlossen werden als der Übergang, der zu dem Wechseln der Verbrennungsmodi führt, um zu unterstützen, dass ein glatter Übergang erhalten wird, und um beliebige Stöße an dem Antriebsstrang 105 zu verhindern, die aufgrund des Verbrennungsübergangs auftreten können. Wenn das Steuermodul 5 ermittelt, dass der Motor 10 eine Beschränkung während des Hochlaufens aufweist, die einen Stoß des Antriebsstrangs aufgrund der Kraftstoffzufuhr oder anderer Übergangsvariablen verursachen könnte, kann bzw. können die Drehmomentmaschine(n) 145 kompensieren, um das angeforderte Gesamtdrehmoment T_O aufrecht zu erhalten.
Ein Übergang von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung in die HCCI-Verbrennungsmodi ist bei und in der Nähe der gepunkteten Linie Req B und der gestrichelten Linie Trans B dargestellt. Das Steuermodul 5 ermittelt basierend auf vorbestimmten Bedingungen bei Req B, dass ein Wechsel von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung in den HCCI-Verbrennungsmodus geeignet ist. Die vorbestimmten Bedingungen können beispielsweise vorliegen, wenn die Last und/oder die Drehzahl des Motors in einem vorbestimmten Betriebsbereich der HCCI-Verbrennung liegen. Das Steuermodul 5 fordert an, dass der Motor von EIN auf AUS umgeschaltet wird, wodurch der Beginn eines Kraftstoffabschaltereignisses signalisiert wird, während die Kraftstoffmenge verringert wird, die der Motor 10 empfängt.
Während des Kraftstoffabschaltereignisses beginnt das Drosselventil 34 zusammen mit einer ähnlichen Verringerung des Motordrehmoments zu schließen, während das Elektromotordrehmoment T_M das Motordrehmoment T_E ersetzt, um die gesamte Drehmomentanforderung T_O zu erzeugen. Der Beitrag des Motordrehmoments T_E für den Endantrieb wird Null, da der Kraftstoff nicht länger an den Motor 10 geliefert wird, und daher hat das Drehmoment T_M der Drehmomentmaschine(n) das Motordrehmoment T_E vollständig ersetzt. Das Steuermodul 5 löst den Verbrennungsmodusübergang aus, wie es durch Trans B dargestellt ist. Das Steuermodul 5 befiehlt dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24, den Einlass- und den Auslass-Nockenphasensteller von der PVO auf die NVO zu verstellen, wodurch der Krümmerdruck erhöht wird. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 schalten die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub in die Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub um, wodurch die Luftströmung zu jedem Zylinder 15 verringert wird. Das Steuermodul 5 steuert die Drosselventilposition ETC_P von einem Winkel, der für die homogene Funkeneinspritzung verwendet wird, zu WOT, wodurch der Druck in dem Einlasskrümmer 29 erhöht wird.
Sobald das Steuermodul 5 ermittelt, dass die Übergangsdauer abgeschlossen ist, d. h. dass die Bedingungen für eine effiziente HCCI-Verbrennung erfüllt sind, wodurch die Möglichkeit für Drehmomentunterbrechungen und eine wahrnehmbare Drehmomentverzögerung verringert wird, unterbricht das Steuermodul 5 das Kraftstoffabschaltereignis, und es versorgt den Motor 10 erneut mit Kraftstoff. Der Motor 10 nimmt die Drehmomenterzeugung wieder auf, wie es durch das Umschalten des Motorbefehls von AUS auf EIN angegeben ist, wie es in der Graphik der Motoranforderung rechts der Linie Trans B dargestellt ist. Wenn die erneute Kraftstoffzufuhr zu dem Motor 10 in dem HCCI-Modus ausgelöst wird, nimmt das Motordrehmoment T_E zu, und es wird Drehmoment auf das Getriebe 135 übertragen, während die Drehmomentmaschine(n) 145 das Drehmoment in einer inversen Beziehung derart verringert bzw. verringern, dass die gesamte Drehmomentanforderung T_O durch beide Quellen erfüllt ist, bis eine Eingabe von der Drehmomentmaschine bzw. den Drehmomentmaschinen 145 nicht länger erforderlich ist, was das Ende des Übergangs signalisiert. Somit wird die Verringerung des Drehmoments der Drehmomentmaschine durch das Motordrehmoment ersetzt. Dieser Übergang kann langsamer abgeschlossen werden als der Übergang, der zu dem Wechseln der Verbrennungsmodi führt, um zu unterstützen, dass ein glatter Übergang erhalten wird, und um beliebige Stöße an dem Antriebsstrang 105 zu verhindern, die aufgrund des Verbrennungsübergangs auftreten können. Wenn das Steuermodul 5 ermittelt, dass der Motor 10 eine Beschränkung während des Hochlaufens aufweist, die einen Stoß des Antriebsstrangs aufgrund der Kraftstoffzufuhr oder anderer Übergangsvariablen verursachen könnte, kann bzw. können die Drehmomentmaschine(n) 145 kompensieren, um die gesamte Drehmomentanforderung T_O aufrecht zu erhalten.
Alternative Ausführungsformen können andere Verbrennungsmotoren mit einer Öffnungssteuerung für ein steuerbares mehrstufiges Ventil umfassen, einschließlich solcher, die mehrstufige Ventilöffnungen und/oder eine variable Nockenphaseneinstellung nur für die Einlassventile oder die Auslassventile verwenden.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform bzw. die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstrangsystems, das einen Verbrennungsmotor und eine Drehmomentmaschine aufweist, um ein Drehmoment in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung eines Betreibers auf einen Endantrieb zu übertragen, wobei der Motor zweistufige variable Hubsteuermechanismen zum Steuern der Größe eines Ventilhubs von Einlass- und Auslass-Motorventilen auf eine von zwei diskrete Stufen aufweist, die Ventilöffnungspositionen mit niedrigem Hub und Ventilöffnungspositionen mit hohem Hub umfassen, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Umschaltung des zweistufigen variablen Hubsteuermechanismus zwischen einer ersten der zwei diskreten Stufen und einer zweiten der zwei diskreten Stufen während des Motorbetriebs befohlen wird; bei dem Befehlen der Umschaltung ein Kraftstoffabschaltereignis in dem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung ausgelöst wird, der zweistufige variable Hubsteuermechanismus von der ersten der zwei diskreten Stufen auf die zweite der zwei diskreten Stufen umgeschaltet wird und anschließend der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung erneut gestartet wird; und während des Kraftstoffabschaltereignisses für den Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung die Drehmomentmaschine betrieben wird, um in Ansprechen auf die Drehmomentanforderung des Betreibers ein Drehmoment auf den Endantrieb zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Befehlen der Umschaltung des zweistufigen variablen Hubsteuermechanismus zwischen der ersten der zwei diskreten Stufen und einer zweiten der zwei diskreten Stufen während des Motorbetriebs mit einem Befehlen eines Übergangs zwischen einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung und einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung während des Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung bei der Ventilöffnungsposition mit niedrigem Hub betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung während des Verbrennungsmodus mit Funkenzündung bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das umfasst, dass der Übergang zwischen dem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung und dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung befohlen wird, wenn sich der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung außerhalb eines vordefinierten Betriebsbereichs befindet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung außerhalb des vordefinierten Betriebsbereichs befindet, wenn der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung bei einer größeren als einer vordefinierten Last arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung außerhalb des vordefinierten Betriebsbereichs befindet, wenn der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung bei einer größeren als einer vordefinierten Motordrehzahl arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung ferner eine Einrichtung zur variablen Nockenphaseneinstellung aufweist, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass die Einrichtung zur variablen Nockenphaseneinstellung während des Kraftstoffabschaltereignisses gesteuert wird, um die Nockenphaseneinstellung zum Verringern des Drehmoments einzustellen, das durch den Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Drosselventil während des Kraftstoff abschaltereignisses eingestellt wird, um das Drehmoment zu verringern, das durch den Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung erzeugt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Antriebsstrangsystems, das einen Verbrennungsmotor und eine Drehmomentmaschine aufweist, um in Ansprechen auf eine Drehmomentanforderung eines Betreibers ein Drehmoment auf einen Endantrieb zu übertragen, wobei der Motor selektiv in einen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung betrieben wird, wobei der Motor zweistufige variable Hubsteuermechanismen aufweist, um die Größe eines Ventilhubs von Einlass- und Auslass-Motorventilen auf eine von zwei diskreten Stufen zu steuern, die Ventilöffnungspositionen mit niedrigem Hub und Ventilöffnungspositionen mit hohem Hub umfassen, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Drehmomentanforderung eines Betreibers überwacht wird; dem Motor befohlen wird, während des Motorbetriebs von einem ersten der Verbrennungsmodi in einen zweiten der Verbrennungsmodi überzugehen; den zweistufigen variablen Hubsteuermechanismen befohlen wird, von einer ersten der zwei diskreten Stufen auf eine zweite der zwei diskreten Stufen umzuschalten, wobei die erste und die zweite diskrete Stufe dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung bzw. dem Modus mit homogener Kompressionszündung entsprechen; während des Befehlens der Umschaltung ein Kraftstoffabschaltereignis für den Verbrennungsmotor ausgelöst wird und anschließend der zweistufige variable Hub steuermechanismus von der ersten der zwei diskreten Stufen auf die zweite der zwei diskreten Stufen umgeschaltet wird; die Drehmomentmaschine betrieben wird, um während des Kraftstoffabschaltereignisses in Ansprechen auf die Drehmomentanforderung des Betreibers ein Drehmoment auf den Endantrieb zu übertragen, um eine Verringerung des Motordrehmoments zu ersetzen, die aus dem Kraftstoffabschaltereignis resultiert; und nach dem Abschließen des Umschaltens der zweistufigen variablen Hubsteuermechanismen von der ersten der zwei diskreten Stufen auf die zweite der zwei diskreten Stufen der Verbrennungsmotor erneut mit Kraftstoff versorgt wird und das Drehmoment der Drehmomentmaschine in Relation zu einer Zunahme des Motordrehmoments verringert wird, die daraus resultiert, dass der Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung wieder mit Kraftstoff versorgt wird.