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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren) und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und eines Zündfunkenzeitpunkts während Wechseln zwischen Verbrennungsmodi von HCCI-Motoren.
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HINTERGRUND
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Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik gelten, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
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Verbrennungsmotoren leiten Luft durch ein Einlasssystem, das durch eine Drossel geregelt werden kann, in einen Einlasskrümmer ein. Die Luft in dem Einlasskrümmer kann auf mehrere Zylinder verteilt und mit Kraftstoff kombiniert werden, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch (A/F-Gemisch) zu erzeugen. Der Kraftstoff kann mittels mehrerer Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geliefert werden, die an Einlasskanälen der Zylinder (d. h. bei einer Einlasskanal-Kraftstoffeinspritzung) oder in den Zylindern (d. h. bei direkten Kraftstoffeinspritzung) angeordnet sind. Das A/F-Gemisch wird durch Kolben komprimiert und in den Zylindern verbrannt, um die Kolben anzutreiben und eine Kurbelwelle zu drehen, was ein Antriebsdrehmoment erzeugt.
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Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren) können in mehreren Verbrennungsmodi arbeiten, was von Betriebsbedingungen (z. B. der Motorlast) abhängt. Die mehreren Verbrennungsmodi können eine HCCI-Verbrennung, eine Verbrennung mit Funkenzündung (SI-Verbrennung) und eine Mischmodus-Verbrennung umfassen (z. B. eine Kombination von HCCI- und SI-Verbrennung). Spezieller können HCCI-Motoren beispielsweise bei niedrigen Motorlasten mittels der Mischmodus-Verbrennung, bei mittleren Motorlasten mit der HCCI-Verbrennung und bei hohen Motorlasten mit der SI-Verbrennung arbeiten.
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Die SI-Verbrennung umfasst, dass das A/F-Gemisch komprimiert wird und dass das komprimierte A/F-Gemisch mittels eines Zündfunkens von Zündkerzen gezündet wird. Die HCCI-Verbrennung umfasst andererseits, dass das A/F-Gemisch komprimiert wird, bis ein kritischer Druck und/oder eine kritische Temperatur erreicht sind und das A/F-Gemisch automatisch verbrennt. Die Mischmodus-Verbrennung umfasst, wie vorstehend festgestellt, eine Kombination der HCCI-Verbrennung und der SI-Verbrennung. Spezieller umfasst die Mischmodus-Verbrennung eine HCCI-Verbrennung plus ein ”Unterstützen” der Verbrennung des A/F-Gemischs mittels eines Zündfunkens von den Zündkerzen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Steuersystem für einen Motor mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motor) umfasst ein Zeitpunktanpassungsmodul und ein Verbrennungssteuermodul. Das Zeitpunktanpassungsmodul verstellt während eines Wechsels von einer HCCI-Verbrennung zu einer Mischmodus-Verbrennung pro Verbrennungsereignis Zeitpunkte von N Kraftstoffeinspritzungen nach früh und Zeitpunkte von M Kraftstoffeinspritzungen sowie des Zündfunkens nach spät. Das Verbrennungssteuermodul verstellt anschließend die Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen nach spät bzw. die Zeitpunkte der M Kraftstoffeinspritzungen sowie des Zündfunkens nach früh auf gewünschte Zeitpunkte, wobei die N Kraftstoffeinspritzungen und die M Kraftstoffeinspritzungen während jedes Verbrennungsereignisses des HCCI-Motors nacheinander auftreten und wobei N und M ganze Zahlen größer als oder gleich Null sind.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Motors mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motors) umfasst, dass pro Verbrennungsereignis während eines Wechsels von einer HCCI-Verbrennung zu einer Mischmodus-Verbrennung Zeitpunkte von N Kraftstoffeinspritzungen nach früh verstellt werden und Zeitpunkte von M Kraftstoffeinspritzungen sowie eines Zündfunkens nach spät verstellt werden und dass anschließend die Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen nach spät bzw. die Zeitpunkte der M Kraftstoffeinspritzungen sowie des Zündfunkens nach früh auf gewünschte Zeitpunkte verstellt werden, wobei die N Kraftstoffeinspritzungen und die M Kraftstoffeinspritzungen während jedes Verbrennungsereignisses des HCCI-Motors nacheinander auftreten und wobei N und M ganze Zahlen größer als oder gleich Null sind.
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Gemäß noch anderen Merkmalen werden die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren durch ein Computerprogramm implementiert, das durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann sich auf einem zugreifbaren, computerlesbaren Medium befinden, wie beispielsweise einem Speicher, einem nicht flüchtigen Datenspeicher und/oder anderen geeigneten zugreifbaren Speichermedien, ohne auf diese beschränkt zu sein.
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Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
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1 eine Graphik ist, die einen herkömmlichen Wechsel zwischen Verbrennungsmodi eines Motors mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motors) darstellt;
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2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften HCCI-Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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3 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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4 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und eines Zündfunkenzeitpunkts während Wechseln zwischen Verbrennungsmodi eines HCCI-Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist; und
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5 eine Graphik ist, die beispielhafte Ergebnisse des Steuerns des Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und des Zündfunkenzeitpunkts während eines Wechsels zwischen Verbrennungsmodi eines HCCI-Motors gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu identifizieren. Wie hierin verwendet, sollte die Formulierung A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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HCCI-Motorsysteme können Abgasrückführungssysteme (AGR-Systeme) umfassen. Die AGR-Systeme können ein Abgas, das während der Verbrennung erzeugt wird, in einen Einlasskrümmer einleiten, wodurch das Abgas in dem Einlasskrümmer mit frischer Luft kombiniert wird. Die AGR kann beispielsweise verwendet werden, um die Effizienz der HCCI-Verbrennung zu erhöhen und/oder deren Steuerung zu verbessern. Spezieller kann die AGR die Verbrennungseffizienz verbessern, indem ein Wärmeübertragungsverlust verringert wird, und sie kann die Steuerung der HCCI-Verbrennung verbessern, indem für eine Steuerung eines Verhältnisses eines Luft/Kraftstoffgemischs (A/F-Gemischs) gesorgt wird, das verbrannt wird.
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Darüber hinaus kann die AGR bei höheren Motorlasten nützlicher sein. Mit anderen Worten kann ein Betrag (z. B. ein Prozentanteil) der AGR zunehmen, wenn die Motorlast während der HCCI-Verbrennung zunimmt. Daher kann ein wesentlicher Betrag an AGR während der HCCI-Verbrennung bei hoher Last erforderlich sein (d. h. bei einer hohen Last relativ zu einem Betriebsbereich der HCCI-Verbrennung). Die Mischmodus-Verbrennung (z. B. bei niedrigen Motorlasten) kann jedoch die AGR nicht tolerieren. Mit anderen Worten kann die AGR während der Mischmodus-Verbrennung Verbrennungsprobleme verursachen (z. B. Fehlzündungen, ein Abwürgen usw.), insbesondere während abrupter (d. h. schneller) Wechsel von der HCCI in den Mischmodus. Schnelle Wechsel von der HCCI in den Mischmodus können beispielsweise auftreten, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs seinen Fuß von einem Gaspedal entfernt.
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Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Wechsel von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung dargestellt. Speziell sind sechs Grafiken bezogen auf die Zeit gezeigt (z. B. in Sekunden oder s), und sie repräsentieren von oben nach unten eine Kraftstoffeinspritzungsmenge (z. B. in Milligramm pro Sekunde oder mg/s), eine MAF-Rate (z. B. in Gramm pro Sekunde oder g/s), eine AGR-Ventilposition (z. B. als Öffnungsprozentanteil oder %), eine negative Ventilüberlappung (NVO, z. B. in Kurbelwinkelgraden oder CAD), einen Kraftstoffeinspritzungs- und einen Zündfunkenzeitpunkt (z. B. in Grad vor einem oberen Totpunkt oder BTDC) bzw. einen mittleren effektiven Druck (IMEP, z. B. als barometrischer Druck oder in bar).
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Spezieller tritt der Wechsel auf, wenn die MAF-Rate (d. h. die Motorlast) unter einem HCCI-Verbrennungsschwellenwert abnimmt. Daher wird die AGR während des Wechsels zu der Mischmodusverbrennung deaktiviert (z. B. wird ein AGR-Ventil geschlossen). Das Abgas kann jedoch während des Wechsels und/oder nach diesem in dem Einlasskrümmer bleiben. Vielmehr kann ein relativ kleiner Betrag der NVO austreten, der Verbrennungsprobleme bewirken kann, wenn ein herkömmlicher Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und ein herkömmlicher Zündfunkenzeitpunkt verwendet werden. Die Verbrennungsprobleme (z. B. Fehlzündungen, ein Abwürgen usw.) sind beispielsweise durch Fluktuationen in dem IMEP der Zylinder dargestellt.
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Dementsprechend werden ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und eines Zündfunkenzeitpunkts während Wechseln zwischen Verbrennungsmodi eines HCCI-Motors dargestellt. Speziell können das System und das Verfahren den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und den Zündfunkenzeitpunkt steuern, um Verbrennungsprobleme während Wechseln von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung zu verhindern. Das System und das Verfahren können pro Verbrennungsereignis einen Zeitpunkt von N Kraftstoffeinspritzungen nach früh verstellen, einen Zeitpunkt von M Kraftstoffeinspritzungen nach spät verstellen und einen Zündfunkenzeitpunkt nach spät verstellen. Die N und die M Kraftstoffeinspritzungen können nacheinander auftreten, wobei die N Kraftstoffeinspritzungen den M Kraftstoffeinspritzungen vorausgehen. Beispielsweise kann N Zwei sein, und M kann Eins sein (z. B. bei einer Gesamtzahl von drei Kraftstoffeinspritzungen in jedem Zylinder während jedes Verbrennungszyklus).
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Spezieller können das System und das Verfahren pro Verbrennungsereignis den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen nach früh, den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen nach spät und den Zündfunkenzeitpunkt nach spät auf jeweilige vorbestimmte Zeitpunkte verstellen. Das System und das Verfahren können anschließend während einer vorbestimmten Dauer den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen nach spät, den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen nach früh und den Zündfunkenzeitpunkt nach früh auf gewünschte Zeitpunkte verstellen. Das Verstellen des Zeitpunkts der N Kraftstoffeinspritzungen nach früh kann eine Kraftstoffreformierung während der Mischmodus-Verbrennung erhöhen. Zusätzlich kann das Verstellen des Zeitpunkts der M Kraftstoffeinspritzungen und des Zündfunkenzeitpunkts nach spät für eine robustere geschichtete Verbrennung während des Wechsels von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung sorgen.
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Nun auf 2 Bezug nehmend, umfasst ein Motorsystem 10 einen HCCI-Motor 12. Der HCCI-Motor 12 leitet Luft durch ein Einlasssystem 16, das durch eine Drossel 22 geregelt werden kann, in einen Einlasskrümmer 14 ein. Die Drossel 22 kann beispielsweise elektronisch gesteuert werden (z. B. mit einer elektronischen Drosselsteuerung oder ETC). Ein Kompressor 18 eines Turboladers 20 (auch als ”Turbo 20” bezeichnet) kann die Luft unter Druck setzen (d. h. aufladen), die in den Einlasskrümmer 14 eingelassen wird. Ein MAF-Sensor 24 kann eine MAF-Rate durch das Einlasssystem 16 messen. Ein Krümmerabsolutdrucksensor (MAP-Sensor) 26 misst einen Druck der Luft im Innern des Einlasskrümmers 14. Die Luft in dem Einlasskrümmer 14 kann auf mehrere Zylinder 28 verteilt werden. Obgleich vier Zylinder gezeigt sind, kann der Motor 12 eine andere Anzahl von Zylindern aufweisen.
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Die Luft in den Zylindern 28 kann mit Kraftstoff von mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30 gemischt werden, um das A/F-Gemisch zu erzeugen. Beispielsweise können die Kraftstoffeinspritzungen 30 den Kraftstoff mittels Einlasskanälen der Zylinder 28 (d. h. mittels Einlasskanal-Einspritzung) oder direkt in die Zylinder 28 einspritzen (d. h. mittels direkter Kraftstoffeinspritzung). Das A/F-Gemisch kann durch Kolben (nicht gezeigt) in den Zylindern 28 komprimiert werden. Während der HCCI-Verbrennung kann das A/F-Gemisch komprimiert werden, bis das A/F-Gemisch den kritischen Druck und/oder die kritische Temperatur erreicht und automatisch verbrennt. Der Motor 12 kann jedoch auch mehrere Zündkerzen 32 aufweisen, die entweder zur ”Zündfunkenunterstützung” (z. B. in einem gemischten Verbrennungsmodus) und/oder zur Funkenzündung während der SI-Verbrennung verwendet werden.
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Die Verbrennung des A/F-Gemischs in dem Zylinder 28 treibt die Kolben (nicht gezeigt) an, die eine Kurbelwelle 34 drehend antreiben und ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Ein Motordrehzahlsensor 36 kann eine Drehzahl der Kurbelwelle 34 messen (z. B. in Umdrehungen pro Minute oder RPM). Das Antriebsdrehmoment kann mittels eines Getriebes 40 von der Kurbelwelle 34 auf einen Antriebantrieb 38 (z. B. auf Räder) eines Fahrzeugs übertragen werden. Das Getriebe 40 kann auch mittels einer Fluidkopplung, wie beispielsweise einem Drehmomentwandler (nicht gezeigt), mit der Kurbelwelle 34 gekoppelt sein. Das Abgas, das aus der Verbrennung resultiert, kann aus den Zylindern 28 in einen Auslasskrümmer 42 ausgestoßen werden.
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Ein Abgasbehandlungssystem (ETS) 44 kann das Abgas behandeln, um Emissionen zu verringern, bevor das Abgas in die Atmosphäre abgegeben wird. Das ETS 44 kann beispielsweise Oxidationskatalysatoren (OCs), NOx-Absorber/Adsorber, Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR-Katalysatoren), Partikelfilter (PM-Filter) und/oder katalytische Wandler umfassen. Das Abgas kann auch mittels eines Abgasrückführungssystems (AGR-Systems) 46, das eine AGR-Leitung 48 und ein AGR-Ventil 50 umfasst, in den Einlasskrümmer 14 zurückgeführt werden. Mit anderen Worten kann die AGR-Leitung 48 den Auslasskrümmer 42 mit dem Einlasskrümmer 14 verbinden, und das AGR-Ventil 50 kann eine Abgasmenge regeln, die in den Einlasskrümmer 14 eingeleitet wird.
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Darüber hinaus kann das Abgas durch ein Turbinensystem 52 geleitet werden, das eine Turbinenleitung 54 und eine Turbine 56 (als Teil des Turboladers 20) umfasst. Das Abgas kann die Turbine 56 drehen, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird. Das Abgas kann jedoch auch behandelt werden, um Emissionen zu verringern (ähnlich wie bei dem ETS 44), bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Turbine 56 treibt den Kompressor 18 mittels einer Welle 58 des Turboladers 20 an. Obgleich das AGR-System 46 und das Turbinensystem 52 derart gezeigt sind, dass sie einen Kanal des Auslasskrümmers 42 teilen, können das AGR-System 46 und das Turbinensystem 52 darüber hinaus separate Kanäle aufweisen (und dadurch eine separate AGR-Leitung 48 und Turbinenleitung 54).
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Ein Steuermodul 60 kann Signale von dem Turbolader 20, der Drossel 22, dem MAF-Sensor 24, dem MAP-Sensor 26, den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30, den Zündkerzen 32, dem Motordrehzahlsensor 36, dem Getriebe 40, dem ETS 44 und/oder dem AGR-Ventil 50 empfangen. Darüber hinaus kann das Steuermodul 60 den Turbolader 20 (z. B. den Ladedruck), die Drossel 22 (z. B. die ETC), die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 30, die Zündkerzen 32, das Getriebe 40, das ETS 44 und/oder das AGR-Ventil 50 steuern. Das Steuermodul 60 kann auch das System oder das Verfahren der vorliegenden Offenbarung implementieren.
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Nun auf 3 Bezug nehmend, ist das Steuermodul 60 detaillierter gezeigt. Das Steuermodul 60 kann ein Wechseldetektionsmodul 80, ein Zeitpunktanpassungsmodul 84 und ein Verbrennungssteuermodul 88 umfassen. Das Steuermodul 60 kann auch einen Speicher (nicht gezeigt) umfassen, um vorbestimmte und ermittelte Parameter zu speichern. Der Speicher (nicht gezeigt) kann beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher (NVM) umfassen.
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Das Wechseldetektionsmodul 80 detektiert Wechsel von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung. Spezieller kann das Wechseldetektionsmodul 80 ermitteln, wann eine Last an dem HCCI-Motor 12 unter einen HCCI-Betriebsschwellenwert abnimmt. Mit anderen Worten kann das Wechseldetektionsmodul 80 detektieren, wann die Motorlast von einem HCCI-Betriebsbereich in einen Betriebsbereich für den Mischmodus abnimmt. Beispielsweise kann der HCCI-Betriebsschwellenwert eine kleinste Motorlast umfassen, bei welcher der HCCI-Motor 12 mit HCCI-Verbrennung arbeiten kann. Das Wechseldetektionsmodul 80 empfängt ein Signal von dem MAF-Sensor 24, das eine Last an dem HCCI-Motor 12 angibt. Das Wechseldetektionsmodul 80 kann jedoch auch Signale empfangen, die andere Parameter angeben, wie beispielsweise eine Eingabe von dem Fahrer des Fahrzeugs.
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Das Zeitpunktanpassungsmodul 84 steht mit dem Wechseldetektionsmodul 80 in Verbindung. Beispielsweise kann das Wechseldetektionsmodul 80 ein Zustandssignal erzeugen, um dem Zeitpunktanpassungsmodul 84 zu melden, dass der HCCI-Motor 12 von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung wechselt (oder demnächst wechseln wird). Daher kann das Zeitpunktanpassungsmodul 84 anschließend den Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und den Zündfunkenzeitpunkt anpassen, wenn das Zustandssignal von dem Wechseldetektionsmodul 80 empfangen wird. Beispielsweise kann das Zeitpunktanpassungsmodul 84 die Zeitpunkte von N und M Kraftstoffeinspritzungen und des Zündfunkenzeitpunkts anpassen. Mit anderen Worten kann jeder Verbrennungszyklus (N + M) aufeinander folgende Kraftstoffeinspritzungen umfassen, denen ein Zündfunken folgt. N kann beispielsweise eine ganze Zahl größer als oder gleich Zwei sein und M kann eine ganze Zahl größer als oder gleich Eins sein. Lediglich beispielhaft kann N Zwei sein, und M kann Eins sein.
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Spezieller kann das Zeitpunktanpassungsmodul 84 den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen nach früh verstellen und den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen und den Zündfunkenzeitpunkt nach spät verstellen. Mit anderen Worten kann das Zeitpunktanpassungsmodul 84 den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen nach früh, den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen nach spät und den Zündfunkenzeitpunkt nach spät auf vorbestimmte Zeitpunkte verstellen. Beispielsweise kann das Zeitpunktanpassungsmodul 84 den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen auf vorbestimmte Zeitpunkte tN1 + tNN nach früh verstellen, und es kann den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen sowie den Zündfunkenzeitpunkt auf vorbestimmte Zeitpunkte tN1 – tMM bzw. tS nach spät verstellen.
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Das Verbrennungssteuermodul 88 empfangt die angepassten Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen jeweils tN1 + tNN, auch als ”N” bezeichnet), der M Kraftstoffeinspritzungen (jeweils tM1 – tMM, auch als ”M” bezeichnet) und des Zündfunkens (tS, auch als ”S” bezeichnet”). Die Zeitpunkte und die angepassten Zeitpunkte können beispielsweise Grade (°) der Kurbelwelle 34 (auch als Kurbelwinkelgrade oder CAD bekannt) vor dem oberen Totpunkt des Kompressionstakts (BTDC) umfassen. Das Verbrennungssteuermodul 88 kann auch die Signale von dem MAF-Sensor 24 empfangen, welche die Last an dem HCCI-Motor 12 angeben. Darüber hinaus kann das Verbrennungssteuermodul 88 auch andere Signale empfangen, die andere Motorbetriebsparameter angeben (z. B. die Fahrereingabe, die Motordrehzahl usw.).
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Spezieller kann das Verbrennungssteuermodul 88 die gewünschten Zeitpunkte basierend auf der Motorlast und/oder den anderen Motorbetriebsparametern ermitteln. Mit anderen Worten kann das Verbrennungssteuermodul 88 die gewünschten Zeitpunkte für die Mischmodus-Verbrennung ermitteln. Die gewünschten Zeitpunkte können beispielsweise gewünschte Zeitpunkte für jede von den N und M Kraftstoffeinspritzungen (z. B. jeweils tDN1 + tDNN und jeweils tDM1 – tDMM) sowie einen gewünschten Zeitpunkt für den Zündfunken (z. B. tDS) umfassen. Das Verbrennungssteuermodul 88 kann die Kraftstoffeinspritzung und den Zündfunken anfänglich basierend auf den angepassten Zeitpunkten N, M und S steuern. Das Verbrennungssteuermodul 88 kann jedoch anschließend den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen nach spät verstellen und den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen sowie den Zündfunkenzeitpunkt nach früh verstellen, bis die gewünschten Zeitpunkte erreicht sind.
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Speziell kann das Verbrennungssteuermodul 88 die Zeitpunkte während einer Dauer auf die gewünschten Zeitpunkte anpassen. Die Dauer kann beispielsweise eine vorbestimmte Dauer sein. Die Dauer kann jedoch auf anderen Parametern basieren (z. B. auf einer Dauer des Wechsels zwischen der HCCI-Verbrennung und der Mischmodus-Verbrennung). Nachdem das Verbrennungssteuermodul 88 den Zeitpunkt der N Kraftstoffeinspritzungen nach spät und den Zeitpunkt der M Kraftstoffeinspritzungen und den Zündfunkenzeitpunkt nach spät auf die jeweiligen gewünschten Zeitpunkte verstellt hat, kann die Steuerung während der Mischmodusverbrennung gemäß dem gewünschten Einspritzungszeitpunkt fortfahren.
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Nun auf 4 Bezug nehmend, beginnt ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffeinspritzungszeitpunkts und eines Zündfunkenzeitpunkts während Wechseln zwischen Verbrennungsmodi des HCCI-Motors 12 bei 100. Bei 100 kann das Steuermodul 60 detektieren, ob ein Wechsel von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung auftritt oder unmittelbar bevorsteht (z. B. in einer vorbestimmten Zeitdauer bezogen auf das Auftreten). Wenn ja, kann die Steuerung zu 104 voranschreiten. Wenn nein, kann die Steuerung zu 100 zurückkehren.
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Bei 104 kann das Steuermodul 60 die Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen nach früh verstellen. Beispielsweise kann das Steuermodul 60 die Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen auf vorbestimmte Zeitpunkte nach früh verstellen (z. B. jeweils auf tN1 + tNN). Bei 108 kann das Steuermodul 60 die Zeitpunkte der M Kraftstoffeinspritzungen nach spät verstellen. Beispielsweise kann das Steuermodul 60 die Zeitpunkte der M Kraftstoffeinspritzungen auf vorbestimmte Zeitpunkte nach spät verstellen (z. B. jeweils auf tM1 – tMM). Bei 112 kann das Steuermodul 60 den Zündfunkenzeitpunkt auf einen vorbestimmten Zeitpunkt nach spät verstellen (z. B. auf tS). Zusätzlich können die vorbestimmten Zeitpunkte beispielsweise auch auf anderen Parametern basieren (z. B. auf einer Geschwindigkeit des Wechsels von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung).
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Nach dem Ablauf der vorbestimmten Dauer kann das Steuermodul 60 anschließend bei 116 die Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen jeweils auf gewünschte Zeitpunkte nach spät verstellen (z. B. jeweils auf tDN1 + tDNN). Das Steuermodul 60 kann anschließend auch bei 120 die Zeitpunkte der M Kraftstoffeinspritzungen jeweils auf gewünschte Zeitpunkte nach früh verstellen (z. B. jeweils auf tDM1 – tDMM). Bei 124 kann das Steuermodul 60 anschließend auch den Zündfunkenzeitpunkt auf einen gewünschten Zeitpunkt nach früh verstellen (z. B. auf tDS). Die gewünschten Zeitpunkte (z. B. tDN1 + tDNN, tDM1 – tDMM und tDS) können beispielsweise auf der Motorlast und anderen Eingaben basieren (z. B. auf der Fahrereingabe, der Motordrehzahl usw.). Die Steuerung kann anschließend zu 100 zurückkehren.
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Nun auf 5 Bezug nehmend sind beispielhafte Ergebnisse des Systems und/oder des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Speziell sind sechs Grafiken bezogen auf die Zeit gezeigt (z. B. in s), und sie repräsentieren von oben nach unten die Kraftstoffeinspritzungsmengen (z. B. in mg/s), die MAF-Rate (z. B, in g/s), die AGR-Ventilposition (z. B. als Öffnungsprozentanteil oder %), die NVO (z. B. in CAD), den Kraftstoffeinspritzungs- und den Zündfunkenzeitpunkt (z. B. in Grad BTDC) bzw. den IMEP (z. B. als barometrischen Druck oder in bar).
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Spezieller und ähnlich wie in 1 tritt ein Wechsel von der HCCI-Verbrennung zu der Mischmodus-Verbrennung auf, wenn die MAF-Rate (d. h. die Motorlast) unter den HCCI-Verbrennungsschwellenwert abnimmt. Dementsprechend wird die AGR während des Wechsels deaktiviert (z. B. wird ein AGR-Ventil geschlossen). Das Verstellen der Zeitpunkte der N Kraftstoffeinspritzungen nach früh und der Zeitpunkte der M Kraftstoffeinspritzungen sowie des Zündfunkens nach spät kann jedoch den Betrag der NVO verringern (d. h. im Vergleich zu der herkömmlichen Steuerung von 1). Daher können keine Verbrennungsprobleme auftreten (z. B. Fehlzündungen, ein Abwürgen usw.), wie es durch den stabilen IMEP der Zylinder gezeigt ist.
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Die breiten Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen implementiert werden. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.
