-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Übergangs im Betrieb eines Verbrennungsmotors unter niedriger Last von einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu einem funkengezündeten Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) gerichtet.
-
HINTREGRUND
-
Verbrennungsmotoren werden oft zum Antreiben von Fahrzeugen verwendet, entweder als eine primäre Leistungsquelle oder als ein Teil eines Hybridantriebsstrangs. Bei dem Bestreben, die Kraftstoffeffizienz zu maximieren, wurden einige moderne Verbrennungsmotoren mit der Fähigkeit entwickelt, selektiv in einem Verbrennungsmodus mit Kompressionszündung (CI-Verbrennungsmodus) und einem funkengezündeten Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) betrieben zu werden und zwischen diesen übergeleitet zu werden, während das Host-Fahrzeug angetrieben wird. Wenn dies jedoch nicht korrekt gesteuert wird, können die Übergänge zwischen dem CI- und dem SI-Verbrennungsmodus zu Schadstoffemissionen beitragen. Zusätzlich können solche Übergänge zwischen dem CI- und dem SI-Verbrennungsmodus unerwünschte Störungen in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs erzeugen, die wiederum auf den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen werden können und den Insassenkomfort verringern können.
-
Ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1 und ein ensprechendes System mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7 sind aus der
DE 10 2008 042 835 A1 bekannt.
-
-
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit denen ein stabiler Übergang zwischen einem Verbrennungsmodus mit Kompressionszündung und einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung ohne Erhöhung der Emissionen des Motors und ohne Störungen in einem Antriebsstrang des Motors erfolgt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
-
Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mittels eines elektronischen Controllers geschaffen. Der Motor ist in der Lage, von einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in einen funkengezündeten Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) übergeleitet zu werden. Der Motor umfasst eine Verbrennungskammer, die mit einem Einlassventil versehen ist, das durch eine Einlassnockenwelle betätigt wird, und einen Einlass-Nockenwellenphasensteller, der ausgebildet ist, um eine Position der Einlassnockenwelle zu verändern. Der Motor umfasst auch ein Auslassventil, das durch eine Auslassnockenwelle betätigt wird, und einen Auslassaktuator, der ausgebildet ist, um einen Hub des Auslassventils zu variieren. Der Motor umfasst zusätzlich eine Drossel, die ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer zu regeln, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die ausgebildet ist, um Kraftstoff in die Verbrennungskammer zuzuführen, und eine Zündkerze, die ausgebildet ist, um einen Zündfunken zum Zünden des Kraftstoffs und der Luft zu erzeugen. Darüber hinaus umfasst der Motor einen Auslass-Nockenwellenphasensteller, der ausgebildet ist, um eine Position der Auslassnockenwelle zu verändern.
-
Das Verfahren umfasst, dass ein Übergang von dem HCCI- in den SI-Verbrennungsmodus des Motors unter einer geringen Motorlast ausgelöst wird. Das Verfahren umfasst auch, dass der Auslassventilaktuator angewiesen wird, den Hub des Auslassventils derart zu erhöhen, dass der Ausstoß von Inhalten der Verbrennungskammer maximiert wird. Zusätzlich umfasst das Verfahren, dass mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine ausreichende Menge an Kraftstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, nachdem der Auslassventilaktuator angewiesen wird, den Hub des Auslassventils derart zu erhöhen, dass ein im Wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis eines Vorverbrennungs-Gasgemischs, d.h. eines nicht verbrannten Gasgemischs, das in der Verbrennungskammer enthalten ist, erzeugt wird.
-
Das Verfahren umfasst auch, dass das Gasgemisch mittels der Zündkerze gezündet wird, nachdem der Kraftstoff derart in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, dass die Verbrennung und das Abbrennen des Gasgemischs maximiert werden. Das Verfahren umfasst zusätzlich, dass der Einlass-Nockenwellenphasensteller angewiesen wird, die Position der Einlassnockenwelle auf eine Position zu verändern, die für einen vorbestimmten oder nominellen, gedrosselten SI-Verbrennungsmodus ausgebildet ist, nachdem das Gasgemisch gezündet wurde, so dass die Betriebseffizienz des Motors maximiert wird.
-
Das Verfahren umfasst auch, dass eine vorbestimmte optimale Position der Drossel angewiesen wird, die ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer zu minimieren. Das Verfahren umfasst ebenso, dass das verbrannte oder abgebrannte Gasgemisch in der Verbrennungskammer für einen Verbrennungszyklus zurückgehalten wird, welcher der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gasgemischs nachfolgt, so dass eine Menge an Frischluft, welche in die Verbrennungskammer eintritt, minimiert wird. Das Verfahren umfasst zusätzlich, dass ein Zeitpunkt und eine Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs und die Erzeugung des Zündfunkens derart gesteuert werden, dass die Verbrennungseffizienz maximiert wird. Darüber hinaus umfasst das Verfahren, dass eine Position der Drossel angewiesen wird, so dass eine ausreichende Menge an Luft für einen stabilen SI-Verbrennungsmodus bei dem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in die Verbrennungskammer eintritt.
-
Der Auslassaktuator kann den Hub des Auslassventils variieren, indem Nocken umgeschaltet werden, die das Auslassventil aktivieren.
-
Der Motor kann zusätzlich eine Kurbelwelle umfassen, die für eine Hubbewegung eines Kolbens ausgebildet ist, um dadurch ein Volumen der Verbrennungskammer zu regeln. In einem solchen Fall kann das Verfahren auch umfassen, dass eine Menge an Kraftstoff, die zum Ausgleichen einer mageren Verbrennung ausreicht, bei ungefähr 3 - 15 Grad der Drehung der Kurbelwelle vor der Erzeugung des Zündfunkens eingespritzt wird. Zusätzlich kann das Verfahren umfassen, dass das verbrannte Gasgemisch in der Verbrennungskammer für einen Verbrennungszyklus zurückgehalten wird, welcher der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gasgemischs nachfolgt, indem eine Drehung des Einlass-Nockenwellenphasenstellers nach dem einen Motorverbrennungszyklus angewiesen wird, so dass eine Menge an Frischluft, die in die Verbrennungskammer eintritt, minimiert wird.
-
Der Einlass-Nockenwellenphasensteller kann die Position der Einlassnockenwelle verändern, indem die Einlassnockenwelle relativ zu einer Position der Kurbelwelle gedreht wird.
-
Der Motor kann ferner einen Einlassventilaktuator umfassen, der ausgebildet ist, um den Hub des Einlassventils zu variieren. In einem solchen Fall kann das Verfahren auch umfassen, dass eine Position der Drossel angewiesen wird, wie beispielsweise weniger als oder gleich 0,5 % der offenen Position, welche ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer zu minimieren, nachdem das Einspritzen der Kraftstoffmenge angewiesen wurde. Das Verfahren kann zusätzlich umfassen, dass der Einlassventilaktuator angewiesen wird, den Hub des Einlassventils zu erhöhen, und dass der Auslassventilaktuator angewiesen wird, den Hub des Auslassventils zu erhöhen.
-
Das Verfahren kann zusätzlich umfassen, dass die Zeiteinstellung und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung und die Erzeugung des Zündfunkens gesteuert werden, welcher der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gasgemischs nachfolgt, nachdem der Einlassventilaktuator angewiesen wurde, den Hub des Einlassventils zu erhöhen. Das Verfahren kann auch umfassen, dass der Motor angewiesen wird, zumindest für einen Zyklus zu arbeiten, nachdem der Zeitpunkt und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung gesteuert wurden und der Zündfunken erzeugt wurde.
-
Das Verfahren kann zusätzlich umfassen, dass der Einlassventilaktuator angewiesen wird, den Hub des Einlassventils zu verringern, nachdem der Zeitpunkt und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung derart gesteuert wurden, dass die Menge an Frischluft, die in die Verbrennungskammer eintritt, minimiert wird. Darüber hinaus kann das Verfahren umfassen, dass eine vorbestimmte Position der Drossel und eine vorbestimmte Position des Einlass-Nockenwellenphasenstellers angewiesen werden, von denen jede für einen stabilen SI-Verbrennungsmodus und eine Verbrennung bei dem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis ausgebildet ist.
-
Der Einlassventilaktuator kann den Hub des Einlassventils variieren, indem Nocken umgeschaltet werden, die das Einlassventil aktivieren.
-
Es werden ebenso ein System und ein Motor mit dem Controller offenbart, der ausgebildet ist, um das vorstehende Verfahren auszuführen.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor mit einem Mechanismus aufweist, der ausgebildet ist, um eine variable Ventilzeiteinstellung und einen variablen Ventilhub für die Einlassventile des Motors bereitzustellen.
- 2 ist eine schematische Seitenansicht einer speziellen Ausführungsform des Mechanismus, der schematisch in 1 gezeigt ist.
- 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Motors während eines Übergangs von einen Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in einen funkengezündeten Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus), welcher Motor in 1 gezeigt ist.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 umfasst einen Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor 12 aufweist. Der Motor 12 wendet sein Drehmoment über ein Getriebe 18 und mittels einer Antriebs- oder einer Kardanwelle 20 (wie sie in 1 gezeigt ist) auf die angetriebenen Räder 14 und/oder 16 an. Der Motor 12 ist ausgebildet, d.h. umfasst die geeignete Hardware und wird gesteuert, um zur Verbesserung der Effizienz zwischen einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und einem funkengezündeten Verbrennungsmodus (SI-Verbrennungsmodus) zu wechseln.
-
Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst der Motor 12 eine Kurbelwelle 22 und Zylinder, welche Verbrennungskammern 24 definieren. Obwohl eine einzelne Verbrennungskammer 24 gezeigt ist, kann der Motor 12 so viele solche Verbrennungskammern aufweisen, wie sie für die spezielle Konstruktion des Motors erforderlich sind. Der Motor 12 umfasst auch eine Drossel 23 (in 1 gezeigt), wie beispielsweise eine solche, die ein bewegbares Drosselblatt aufweist (nicht gezeigt), welche ausgebildet ist, um eine Luftmenge zu regeln, die in die Verbrennungskammer 24 eintritt. Wie es in 2 gezeigt ist, kann jede Verbrennungskammer 24 mit einem ersten Einlassventil 26, einem zweiten Einlassventil 28, einem ersten Auslassventil 30 und einem zweiten Auslassventil 32 versehen sein. Jede Einlassventil 30, 32 ist ausgebildet, um eine Zufuhr von Luft oder von Luft und Kraftstoff in die entsprechende Verbrennungskammer 24 zu steuern, wenn der Motor 12 das Fahrzeug 10 antreibt. Jedes Auslassventil 30, 32 ist ausgebildet, um das Entfernen von Nachverbrennungsabgas aus der entsprechenden Verbrennungskammer 24 zu steuern. Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 ist für jede Verbrennungskammer 24 vorgesehen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 ist ausgebildet, um Kraftstoff in die entsprechende Verbrennungskammer 24 zuzuführen. Wie es gezeigt ist, kann jede Verbrennungskammer 24 auch mit einer Zündkerze 36 versehen sein, die ausgebildet ist, um einen Zündfunken zum Beginnen der Verbrennung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff in der entsprechenden Verbrennungskammer zu erzeugen.
-
Jede Verbrennungskammer 24 weist auch einen Kolben 38 und eine Pleuelstange auf, die nicht gezeigt ist, deren Existenz Fachleute jedoch einsehen werden. Wie es zusätzlich in 2 gezeigt ist, ist jeder Kolben 38 ausgebildet, um unter der Kraft der Verbrennung im Innern der entsprechenden Verbrennungskammer 24 eine Hubbewegung auszuführen und um dadurch die Kurbelwelle 22 mittels der Pleuelstange zu drehen und das Volumen der Verbrennungskammer zu regeln. Wie Fachleute einsehen werden, können die Abgasemissionen, die Kraftstoffeffizienz und die Leistungsausgabe des Motors 12 jeweils durch die Dauer und den Hub des Öffnens und des Schließens der Einlassventile 26, 28 und der Auslassventile 30, 32 beeinflusst werden. Zusätzlich werden dieselben Motorleistungsparameter auch durch den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Einlassventile 26, 28 und der Auslassventile 30, 34 relativ zur oberen und zur unteren Totpunktposition des entsprechenden Kolbens 38 beeinflusst. Obwohl zwei Einlassventile 26, 28 und zwei Auslassventile 30, 32 hierin beschrieben und in den Figuren gezeigt sind, ist es nicht ausgeschlossen, dass der Motor 12 mit einer geringeren oder einer größeren Anzahl von Einlass- und Auslassventilen ausgestattet ist.
-
Wie es in 2 gezeigt ist, werden die Einlassventile 26, 28 durch eine Einlassnockenwelle 40 betätigt, während die Auslassventile 30, 32 durch eine Auslassnockenwelle 42 betätig werden. Zusätzlich weist der Motor 12 einen Einlass-Nockenwellenphasensteller 44 auf, der ausgebildet ist, um eine Position der Einlassnockenwelle 40 zu verändern, d.h. diese zu drehen, und er kann ebenso einen Auslass-Nockenwellenphasensteller 46 aufweisen, der ausgebildet ist, um eine Position der Auslassnockenwelle 42 zu verändern. Die Phasensteller 44, 46 versehen den Motor 12 mit einer Steuerung über die zeitliche Einstellung des Öffnens und Schließens der Einlassventile 26, 28 und der Auslassventile 30, 32 des Motors, d.h. mit einer variablen Ventilzeiteinstellung, indem die Position der entsprechenden Nockenwellen 40 und 42 relativ zu der Kurbelwelle 22 variiert wird. Die Phasensteller 44, 46 können beispielsweise durch Öldruck betrieben werden, so dass eine hydraulische Kraft des Öls verwendet wird, um die Position der Nockenwellen 40, 42 relativ zu der Kurbelwelle 22 zu verschieben, um dadurch die zeitliche Einstellung des Öffnens und Schließens der Ventile des Motors zu variieren.
-
Darüber hinaus umfasst der Motor 12 einen Einlassaktuator 48, der ausgebildet ist, um den Hub der Einlassventile 26, 28 zu variieren, und einen Auslassaktuator 50, der ausgebildet ist, um den Hub der Auslassventile 30, 32 zu variieren. Jeder von dem Einlass- und dem Auslassaktuator 48, 50 ist ein Mechanismus, der einen Satz von ersten Nocken 48-1, 50-1 bzw. einen Satz von zweiten Nocken 48-2, 50-2 umfasst. Wie es gezeigt ist, weist jeder von dem Einlass- und dem Auslassaktuator 48 und 50 einen Satz von Kipphebeln 48-3 bzw. 50-3 auf. Jeder Kipphebel 48-3 und 50-3 weist eine erste Oberfläche 48-4 bzw. 50-4 auf, die ausgebildet ist, um ein einzelnes Einlassventil 26, 28 bzw. ein einzelnes Auslassventil 30, 32 mittels des ersten Nockens 48-1 bzw. 50-1 zu betätigen und um ein erstes Ventilhubprofil zu erzeugen. Jeder Kipphebel 48-3 und 50-3 weist auch eine zweite Oberfläche 48-5 bzw. 50-5 auf, die ausgebildet ist, um das betreffende Einlassventil 26, 28 bzw. Auslassventil 30, 32 mittels des jeweils zweiten Nockens 48-2, 50-2 zu betätigen und ein zweites Ventilhubprofil zu erzeugen. Dementsprechend verwenden die Einlassaktuatoren 48 und 50 umschaltbare Nocken 48-1, 50-1 und Nocken 48-2, 50-2, welche die Einlass- bzw. die Auslassventile aktivieren und dadurch den Hub der betreffenden Ventile variieren.
-
Um einen variablen Hub der entsprechenden Einlassventile 26, 28 und Auslassventile 30, 32 zu erzeugen, ist die erste Oberfläche 48-4 und 50-4 relativ zu der entsprechenden Nockenwelle 40, 42 fixiert, während die zweite Oberfläche 48-5 und 50-5 relativ zu der Nockenwelle bewegbar oder einstellbar ist. Die ersten Hubprofile, die durch die ersten Oberflächen 48-4 und 50-4 erzeugt werden, sind niedriger als die zweiten Hubprofile, die durch die zweiten Oberflächen 48-5 und 50-5 erzeugt werden. Jeder von dem Einlass- und dem Auslassaktuator 48, 50 umfasst auch eine Einrichtung 52, die ausgebildet ist, um eine von der ersten Oberfläche 48-4, 50-4 und der zweiten Oberfläche 48-5, 50-5 der entsprechenden Kipphebel 48-3, 50-3 auszuwählen, um die Ventile 26, 28 und 30, 32 zu betätigen.
-
Die Einrichtung 52 kann als ein Stift ausgebildet sein, der durch Öldruck betätigt wird. Ein solcher Öldruck kann durch ein Ölsteuerventil 54 geregelt werden, wie es in 2 gezeigt ist. Daher schaltet die Einrichtung 52 selektiv zwischen dem ersten Nocken 48-1, 50-1 und dem zweiten Satz von Nocken 48-2, 50-2 entsprechend um, um das gewünschte Hubprofil für die entsprechenden Ventile 26, 28 und 30, 32 zu erreichen. Dementsprechend werden die Einlassventile 26 und 28 im Wesentlichen synchron durch den einzelnen ersten und zweiten Nocken 48-1, 48-2 betätigt, während die Auslassventile 30 und 32 im Wesentlichen synchron durch den einzelnen ersten und zweiten Nocken 50-1, 50-2 mittels der einzelnen Kipphebel 48-3 und 50-3 betätigt werden, um die Zufuhr von Luft oder von Luft und Kraftstoff in die entsprechende Verbrennungskammer 24 zu steuern. Ferner ist die Einrichtung 52 auch ausgebildet, um eine von der ersten 48-4, 50-4 und der zweiten Oberfläche 48-5, 50-5 der Kipphebel 48-3, 50-3 auszuwählen, um im Wesentlichen gleichzeitig ein gewünschtes Hubprofil für beide Einlassventile 26, 28 und 30, 32 zu erzeugen.
-
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 umfasst das Fahrzeug 10 auch einen Controller 56, der ausgebildet ist, um den Betrieb des Motors 12 zu regeln. Der Controller 56 umfasst einen Speicher, der zugreifbar und nichtflüchtig ist. Der Speicher kann ein beliebiges beschreibbares Medium sein, das daran teilnimmt, computerlesbare Daten oder Prozessanweisungen bereitzustellen. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich nichtflüchtiger Medien und flüchtiger Medien, ohne auf diese beschränkt zu sein. Nichtflüchtige Medien können beispielsweise optische Speicherplatten oder magnetische Speicherplatten und andere Permanentspeicher umfassen. Flüchtige Medien können beispielsweise einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) umfassen, der einen Hauptspeicher darstellen kann. Solche Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich von Koaxialkabeln, Kupferdraht und Faseroptiken, welche die Verkabelungen umfassen, die ein Bussystem umfasst, das mit einem Prozessor eines Computers gekoppelt ist. Der Speicher des Controllers 56 kann auch eine Diskette, einen flexible Speicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, usw. umfassen. Der Computer 56 kann mit anderer erforderlicher Computerhardware ausgebildet oder ausgestattet sein, wie beispielsweise einem Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, erforderlichen Schaltungen zur Analog-Digitalumwandlung (A/D) und/oder zur Digital-Analogumwandlung (D/A), beliebigen notwendigen Eingabe-/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (I/O) und auch mit geeigneten Signalkonditionierungs- und/oder Pufferschaltungen. Beliebige Algorithmen, die für den Controller 56 erforderlich oder durch diesen zugreifbar sind, können in dem Speicher gespeichert werden und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen.
-
Als Teil des Betriebs zur Steuerung des Motors 12 ist der Controller 56 ausgebildet, um unter geringer Last einen Übergang von einem HCCI- in einen SI-Verbrennungsmodus des Motors 12 auszulösen, d.h. dann, wenn von dem Motor gefordert wird, einen relativ kleinen Prozentanteil seines maximalen Drehmomentausgabewerts zu liefern, beispielsweise ungefähr bis zu 20 % des maximalen Werts. Der Controller 56 ist auch ausgebildet, um den Auslassventilaktuator 50 anzuweisen, den Hub der Auslassventile 30, 32 derart zu erhöhen, dass der Ausstoß von Inhalten der Verbrennungskammer 24 maximiert wird. Der Controller 56 ist zusätzlich ausgebildet, um mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 eine ausreichende Menge an Kraftstoff in die Verbrennungskammer 24 einzuspritzen, nachdem der Controller den Auslassventilaktuator 50 anweist, den Hub der Auslassventile 30, 32 zu erhöhen, so dass ein im Wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis des Vorverbrennungsgasgemischs, d.h. des nicht verbrannten Gasgemischs, das in der Verbrennungskammer enthalten ist, erzeugt wird. Wie Fachleute verstehen werden, beträgt das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis für eine Verbrennung, bei der exakt genügend Luft für eine vollständige Verbrennung des gesamten Kraftstoffs geliefert wird, 14,6:1 für eine Verbrennung von Benzinkraftstoff. Der Controller 56 ist ebenso ausgebildet, um das Gasgemisch mittels der Zündkerze 36 zu zünden, nachdem der Kraftstoff in die Verbrennungskammer 24 eingespritzt wurde, so dass die Verbrennung des Gasgemischs maximiert wird. Zusätzlich ist der Controller 56 ausgebildet, um den Einlass-Nockenwellenphasensteller 44 anzuweisen, die Position der Einlassnockenwelle 40 auf eine Position zu verändern, die für einen vorbestimmten, nominellen und gedrosselten SI-Verbrennungsmodus ausgebildet ist, nachdem das Gasgemisch gezündet wurde, so dass die Betriebseffizienz des Motors 12 maximiert wird. Bei Bedingungen mit niedriger Last verwendet der gewünschte vorbestimmte, nominelle und gedrosselte SI-Verbrennungsmodus ein frühes Schließen von Einlassventilen (EIVC), das eine Frischluftmenge begrenzt, der ermöglicht wird, in die Verbrennungskammer einzutreten, um mit dem Kraftstoff gemischt und gezündet zu werden.
-
Als Teil einer ersten speziellen Steuerstrategie kann der Controller 56 ausgebildet sein, um auch eine vorbestimmte, optimale Position der Drossel 23 anzuweisen, die ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer zu minimieren. Die vorstehend angegebene, vorbestimmte Position der Drossel 23 kann eine Position sein, die eine Öffnung in dem Bereich von vollständig geschlossen bis zu einer Position der Drossel liefert, die einer federbelasteten Standardposition entspricht, wie beispielsweise 0,5 % der Drosselöffnung, wie sie durch das Drosselblatt gesteuert wird. Der Controller 56 kann auch ausgebildet sein, um ein verbranntes, d.h. abgebranntes Gasgemisch in der Verbrennungskammer 24 für einen Verbrennungszyklus zurückzuhalten, welcher der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gasgemischs nachfolgt, indem ein frühes Schließen des Auslassventils angewiesen wird. Ein solches Zurückhalten des Gasgemischs in der Verbrennungskammer 24 für einen Verbrennungszyklus weist die Wirkung auf, dass eine Frischluftmenge, die in die Verbrennungskammer eintritt, minimiert wird. Der Controller 56 kann zusätzlich ausgebildet sein, um eine Menge an eingespritztem Kraftstoff zu steuern, indem die Zeiteinstellung und die Dauer der Kraftstoffzufuhr mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 variiert wird. In Kombination mit dem Steuern der Menge des eingespritzten Kraftstoffs kann der Controller 56 die Erzeugung des Zündfunkens mittels der Zündkerze 36 steuern, um die Verbrennungseffizienz des Motors 12 zu maximieren. Darüber hinaus kann der Controller 56 nach dem Steuern der Menge des eingespritzten Kraftstoffs und der Erzeugung des Zündfunkens ausgebildet sein, um eine Position der Drossel 23 anzuweisen, die ermöglicht, dass eine ausreichende Luftmenge für einen stabilen SI-Verbrennungsmodus bei dem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in die Verbrennungskammer 24 eintritt.
-
Als Teil einer zweiten speziellen Steuerstrategie kann der Controller 56 ausgebildet sein, um eine Kraftstoffmenge mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 einzuspritzen, die ausreicht, um eine magere Verbrennung auszugleichen, d.h. eine Verbrennung, die ansonsten mit weniger Kraftstoff als der Menge stattfinden würde, die mittels des stöchiometrischen Verhältnisses eingestellt wird. Eine solche Kraftstoffeinspritzung geht der Erzeugung des Zündfunkens um ungefähr 3 - 15 Grad der Drehung der Kurbelwelle 22 voraus, wodurch die Verbrennung durch das gesteuert wird, was im Allgemeinen als ein „sprühungsgeführter“ Betrieb bezeichnet wird. Zusätzlich kann der Controller 56 ausgebildet sein, um das verbrannte Gasgemisch für einen Verbrennungszyklus, welcher der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gasgemischs nachfolgt, in der Verbrennungskammer 24 zurückzuhalten, indem eine Drehung des Einlass-Nockenwellenphasenstellers 44 nach dem einen Motorverbrennungszyklus angewiesen wird. Ein solches Zurückhalten des Gasgemischs in der Verbrennungskammer 24 für einen Verbrennungszyklus weist die Wirkung auf, dass eine Frischluftmenge minimiert wird, die in die Verbrennungskammer eintritt.
-
Dementsprechend findet die Verbrennung im Innern der Verbrennungskammer 24 unter mageren Bedingungen statt, bleibt aber stabil und kann durch die Zeiteinstellung der Einspritzung des Kraftstoffs geführt werden, da der Kraftstoffeinspritzungszeitpunkt und der Zündfunkenzeitpunkt zeitlich eng beieinander liegen.
-
Als Teil einer dritten speziellen Steuerstrategie kann der Controller 56 ausgebildet sein, um eine Position der Drossel anzuweisen, wie beispielsweise weniger als oder gleich 0,5 % der offenen Position, welche ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer 24 zu minimieren, nachdem der Kraftstoff eingespritzt wurde. Zusätzlich kann der Controller 56 ausgebildet sein, um einen hohen Hub für die Einlass- und Auslassventile anzuweisen. Dementsprechend kann der Controller 56 ausgebildet sein, um den Einlassventilaktuator 48 anzuweisen, den Hub der Einlassventile 26, 28 für einen SI-Betrieb mit spätem Schließen der Einlassventile zu erhöhen, und um den Auslassventilaktuator 50 anzuweisen, den Hub der Auslassventile 30, 32 zu erhöhen. Der Controller 56 kann auch ausgebildet sein, um die Zeiteinstellung und die Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 und die Erzeugung des Zündfunkens mittels der Zündkerze 36 zu steuern, welche der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des nicht verbrannten Gasgemischs und des erhöhten Hubs der Einlassventile 26, 28 nachfolgen. Gleichzeitig wird die Position des Einlass-Nockenwellenphasenstellers 44 für den HCCI-Modus aufrecht erhalten.
-
Zusätzlich kann der Controller 56 ausgebildet sein, um den Motor 12 anzuweisen, zumindest für einen Zyklus zu arbeiten, welcher der gesteuerten Zeiteinstellung und Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs und der Erzeugung des Zündfunkens nachfolgt. Daher findet ein solcher Betrieb des Motors 12 während des SI-Modus mit einem späten Schließen der Einlassventile 26, 28 statt. Der Controller 56 kann auch ausgebildet sein, um den Einlassventilaktuator 48 anzuweisen, den Hub der Einlassventile 26, 28 zu verringern, nachdem die Zeiteinstellung und die Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs gesteuert wurden. Dementsprechend wird eine Frischluftmenge, die in die Verbrennungskammer 24 eintritt, dadurch minimiert. Darüber hinaus kann der Controller 56 auch ausgebildet sein, um eine vorbestimmte Position der Drossel 23 und eine vorbestimmte Position des Einlass-Nockenwellenphasenstellers 44 anzuweisen, von denen jede für einen stationären SI-Verbrennungsmodus und eine Verbrennung bei dem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis mit einem frühen Schließen der Einlassventile 26, 28 ausgebildet ist.
-
3 zeigt ein Verfahren 60 zum Steuern eines Übergangs des Motors 12 von dem HCCI-Verbrennungsmodus in den SI-Verbrennungsmodus, wie er vorstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben ist, mittels eines elektronischen Controllers 56. Das Verfahren beginnt in Rahmen 62 damit, dass das Fahrzeug 10 mit einer messbaren Geschwindigkeit die Straße entlangfährt, wobei der Motor 12 einer geringen Last ausgesetzt ist. Das Verfahren schreitet anschließend von Rahmen 62 zu Rahmen 64 voran, bei dem der Controller 56 einen Übergang von dem HCCI- in den SI-Verbrennungsmodus des Motors 12 auslöst. Nach dem Rahmen 64 umfasst das Verfahren bei Rahmen 66, dass der Auslassventilaktuator 50 angewiesen wird, den Hub der Auslassventile 30, 32 derart zu erhöhen, dass der Ausstoß von Inhalten der Verbrennungskammer maximiert wird. Nach der Erhöhung des Hubs der Auslassventile 30, 32 schreitet das Verfahren zu Rahmen 68 voran.
-
Bei Rahmen 68 umfasst das Verfahren, dass eine ausreichende Kraftstoffmenge mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 in die Verbrennungskammer 24 eingespritzt wird, so dass ein im Wesentlichen stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis des nicht verbrannten Gasgemischs, das in der Verbrennungskammer enthalten ist, erzeugt wird. Nach dem Rahmen 68 schreitet das Verfahren zu Rahmen 70 voran, wo es umfasst, dass das Gasgemisch mittels des Zündfunkens gezündet wird, der durch die Zündkerze 36 erzeugt wird, so dass die Verbrennung des Gasgemischs maximiert wird. Nach dem Rahmen 70 schreitet das Verfahren zu Rahmen 72 voran. In Rahmen 72 umfasst das Verfahren, dass der Einlass-Nockenwellenphasensteller 44 angewiesen wird, die Position der Einlassnockenwelle 40 auf die Position zu verändern, die für den vorbestimmten, gedrosselten SI-Verbrennungsmodus ausgebildet ist, so dass die Betriebseffizienz des Motors 12 maximiert wird, wie es unter Bezugnahme auf 1 - 2 beschrieben ist.
-
Gemäß dem Verfahren 60 kann das Verfahren nach dem Rahmen 68 für die erste spezielle Steuerstrategie zu Rahmen 74 voranschreiten. Bei Rahmen 74 kann der Controller 56 eine vorbestimmte Position der Drossel 23 anweisen, die ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer 24 zu minimieren. Nach dem Rahmen 74 kann das Verfahren zu Rahmen 76 voranschreiten, wo es umfassen kann, dass ein verbranntes Gasgemisch für einen Verbrennungszyklus in der Verbrennungskammer 24 zurückgehalten wird, welcher der Erzeugung des im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnisses des Gasgemischs nachfolgt, so dass eine Frischluftmenge, die in die Verbrennungskammer eintritt, minimiert wird. Nach dem Rahmen 76 kann das Verfahren in Rahmen 78 umfassen, dass die Zeiteinstellung und die Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs und die Erzeugung des Zündfunkens gesteuert werden, so dass die Verbrennungseffizienz des Motors 12 maximiert wird. Nach dem Rahmen 78 kann das Verfahren zu Rahmen 80 voranschreiten, bei dem eine Position der Drossel 23 angewiesen wird, so dass eine ausreichende Luftmenge für einen stabilen SI-Verbrennungsmodus bei dem im Wesentlichen stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in die Verbrennungskammer 24 eintritt. Das Verfahren kann anschließend zu Rahmen 72 voranschreiten und die erste spezielle Steuerstrategie bei diesem beenden.
-
Gemäß dem Verfahren 60 kann das Verfahren zusätzlich nach dem Rahmen 66 für die zweite spezielle Steuerstrategie zu Rahmen 82 voranschreiten. In Rahmen 82 kann der Controller 56 umfassen, dass eine ausreichende Kraftstoffmenge zum Ausgleichen einer mageren Verbrennung bei ungefähr 3 - 15 Grad der Drehung der Kurbelwelle 22 vor der Erzeugung des Zündfunkens eingespritzt wird, welche in Rahmen 72 stattfindet. Nach dem Rahmen 72 kann das Verfahren zu Rahmen 84 voranschreiten, wo es umfasst, dass das verbrannte Gasgemisch für einen Verbrennungszyklus in der Verbrennungskammer 24 zurückgehalten wird, indem eine Drehung des Einlass-Nockenwellenphasenstellers 44 nach dem einen Motorverbrennungszyklus angewiesen wird, so dass eine Frischluftmenge, die in die Verbrennungskammer eintritt, minimiert wird. Das Verfahren kann anschließend zu Rahmen 72 voranschreiten und die zweite spezielle Steuerstrategie bei diesem beenden.
-
Gemäß dem Verfahren 60 kann das Verfahren darüber hinaus nach dem Rahmen 68 für die dritte spezielle Steuerstrategie zu Rahmen 86 voranschreiten. Im Rahmen 86 kann der Controller 56 umfassen, dass eine Position der Drossel 23 angewiesen wird, die ausgebildet ist, um den Eintritt von Frischluft in die Verbrennungskammer 24 zu minimieren. Nach dem Rahmen 86 kann das Verfahren zu Rahmen 88 voranschreiten, wo es umfasst, dass der Einlassventilaktuator 48 angewiesen wird, den Hub der Einlassventile 26, 28 zu erhöhen, und der Auslassventilaktuator 50 angewiesen wird, den Hub der Auslassventile 30, 32 zu erhöhen. Nach dem Rahmen 88 kann das Verfahren zu Rahmen 90 voranschreiten, bei dem die Zeiteinstellung und die Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 34 und die Erzeugung des Zündfunkens mittels der Zündkerze 36 gesteuert werden, während die Position des Phasenstellers 44 für die HCCI aufrecht erhalten wird. Nach dem Rahmen 90 kann das Verfahren zu Rahmen 92 voranschreiten, wo es umfasst, dass der Motor 12 angewiesen wird, zumindest für einen Zyklus zu arbeiten, der dem Steuern der Zeiteinstellung und der Dauer der Einspritzung des Kraftstoffs und der Erzeugung des Zündfunkens nachfolgt. Nach dem Rahmen 92 kann das Verfahren zu Rahmen 94 voranschreiten, bei dem der Einlassventilaktuator 48 angewiesen wird, den Hub der Einlassventile 26, 28 zu verringern, so dass die Frischluftmenge, die in die Verbrennungskammer 24 eintritt, minimiert wird. Das Verfahren kann anschließend zu Rahmen 96 voranschreiten, wo es umfasst, dass die vorbestimmte Position der Drossel 23 angewiesen wird, die für einen stabilen SI-Verbrennungsmodus ausgebildet ist. Nach dem Rahmen 96 kann das Verfahren zu Rahmen 72 voranschreiten und die dritte spezielle Steuerstrategie bei diesem beenden, wobei die vorbestimmte Position des Einlass-Nockenwellenphasenstellers 44 angewiesen wird.
