DE102014116040B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Betriebs eines in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitenden Verbrennungsmotors - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10), der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, umfassend, dass:
eine gewünschte effektive Ladungsverdünnung für ein Zylinder-Zündungsereignis ermittelt wird;
ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522), eine gewünschte Einlassluftmasse und ein gewünschter Einlasssauerstoff (201) zum Erreichen der gewünschten effektiven Ladungsverdünnung ermittelt werden; dadurch gekennzeichnet, dass
das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522) basierend auf einer Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) und einem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) angepasst wird; und
der Motorbetrieb zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (444, 524) gesteuert wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft einen Verbrennungsmotor, der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten.
  • HINTERGRUND
  • Bekannte Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) leiten ein Luft/KraftstoffGemisch in jeden Zylinder ein, das in einem Kompressionstakt komprimiert und durch eine Zündkerze gezündet wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung (CI-Motoren) 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 SI-Motoren als auch für CI-Motoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden.
  • SI-Motoren können in verschiedenen Verbrennungsmodi arbeiten, die einen homogenen SI-Verbrennungsmodus und einen SI-Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung umfassen. Sl-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. Die HCCI-Verbrennung ist ein verteilter, flammenloser und kinetisch gesteuerter Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, bei dem der Motor mit einem verdünnten Luft/Kraftstoff-Gemisch, d.h. magerer als am Luft/Kraftstoff-Stöchiometriepunkt, mit relativ niedrigen Spitzen-Verbrennungstemperaturen arbeitet, was zu geringen NOx-Emissionen führt. Ein Motor, der in dem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, bildet eine Zylinderladung, die zu der Schließzeit des Einlassventils vorzugsweise homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und der restlichen Abgase ist. Das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch minimiert das Auftreten von fetten Verbrennungszonen im Zylinder, die Rauch und Partikelemissionen bilden.
  • Eine Motorluftströmung kann gesteuert werden, indem die Position des Drosselventils selektiv angepasst wird und das Öffnen und Schließen von Einlassventilen und Auslassventilen angepasst werden. Bei Motorsystemen, die damit ausgestattet sind, 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 Änderung mit diskreten Stufen.
  • Wenn ein Motor in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, arbeitet der Motor bei einem Betrieb mit magerem oder stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit weit offener Drossel, um Motorpumpverluste zu minimieren. Wenn der Motor in dem SI-Verbrennungsmodus arbeitet, arbeitet der Motor vorzugsweise bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder in dessen Nähe, bei welchem 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/Kraftstoff-Verhältnisses zu steuern. Ein Motor, der in dem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, weist aufgrund des Betriebs bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einer hohen AGR-Verdünnung in einem ungedrosselten Zustand, welcher Betrieb zu relativ geringen Verbrennungstemperaturen führt, im Vergleich zum Betrieb in dem SI-Verbrennungsmodus eine verbesserte Kraftstoffeffizienz auf. Die verbesserte Kraftstoffeffizienz ist durch einen thermodynamisch effizienteren Betriebszyklus, durch geringere Pumpverluste und durch einen verringerten Zykluswärmeverlust bedingt.
  • Die Verbrennung während des Motorbetriebs in dem HCCI-Verbrennungsmodus wird durch die Gastemperatur der Zylinderladung vor und während der Kompression vor der Zündung und durch die Gemischzusammensetzung einer Zylinderladung beeinflusst. Bekannte Motoren, die in HCCI-Verbrennungsmodi arbeiten, berücksichtigen Schwankungen in Umgebungs- und Motorbetriebsbedingungen unter Verwendung von Kalibrierungstabellen als ein Teil eines Gesamt-Motorsteuerschemas. Bekannte HCCI-Motorsteuerroutinen umfassen Kalibrierungen zum Steuern von Motorparametern unter Verwendung von Eingabeparametern, die beispielsweise die Motorlast, die Motordrehzahl und die Motorkühlmitteltemperatur umfassen. Die Gastemperaturen der Zylinderladung können beeinflusst werden, indem heiße Restgase mittels einer Motor-Ventilüberlappung gesteuert werden und indem kalte Restgase mittels einer Abgasrückführung gesteuert werden. Die Gastemperaturen, der Druck und die Zusammensetzung der Zylinderladung können durch Umgebungsfaktoren des Motors, die beispielsweise die Lufttemperatur, die Feuchtigkeit und die Meereshöhe umfassen, und durch Kraftstoffparameter, die beispielsweise den RVP, den Energieinhalt und die Qualität umfassen, beeinflusst werden.
  • Die Verbrennung während des Motorbetriebs in dem HCCI-Verbrennungsmodus kann anhand einer Verbrennungswärmefreigabe charakterisiert werden, die einen Verbrennungszeitpunkt relativ zu der Kolbenposition umfassen kann. Die zeitliche Einstellung der Verbrennung kann anhand eines verbrannten Massenanteils beschrieben werden, der eine Kolbenposition angibt, bei der ein Teil des Massenanteils der Zylinderladung verbrannt ist. Ein verbrannter Massenanteil von Interesse umfasst einen CA50-Punkt (einen Kurbelwinkel relativ zu dem TDC), an welchem eine akkumulierte Wärmefreigabe 50 % einer Gesamtwärmefreigabe einer Zylinderladung erreicht. Bekannte Steuersysteme steuern die zeitliche Einstellung der Verbrennung unter Verwendung von Steueralgorithmen mit Rückkopplung, um mehrere Auswirkungen von Umwelt- und Umgebungsparametern auf den Verbrennungszeitpunkt und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu kompensieren. Alternativ können komplexe mehrdimensionale Kalibrierungstabellen verwendet werden, um alle Motorumgebungsparameter zu berücksichtigen.
  • Aus der US 2006 / 0 243 241 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 7 bekannt.
  • In der DE 10 2011 077 357 A1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben.
  • Die US 2011 / 0 137 537 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, bei dem eine Kraftstoffreformierung zum Vermeiden von Fehlzündungen gesteuert wird.
  • In der US 2011 / 0 283 972 A1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bei Übergängen zwischen Selbstzündung und Fremdzündung beschrieben.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors zu schaffen, mit dem ein hörbares Verbrennungsklingeln bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors in einem Modus mit Selbstzündung signifikant verringert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 7 gelöst.
  • Ein Verbrennungsmotor ist ausgebildet, um in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung zu arbeiten. Ein Verfahren zum Betreiben des Verbrennungsmotors umfasst, dass eine gewünschte effektive Ladungsverdünnung für eine Zylinderladung für ein Zylinder-Zündungsereignis ermittelt wird. Ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis, eine gewünschte Einlassluftmasse und ein gewünschter Einlasssauerstoff werden zum Erreichen der gewünschten effektiven Ladungsverdünnung für ein Verbrennungsereignis ermittelt. Das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird basierend auf einer Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff angepasst, und der Motorbetrieb wird gesteuert, um das angepasste gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen.
  • Figurenliste
  • Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
    • 1 einen Verbrennungsmotor mit Funkenzündung, der für einen Betrieb in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) ausgebildet ist, und ein begleitendes Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 2 Wirkungen einer AGR-Transportverzögerung auf den Einlasssauerstoff in einer Zylinderladung während Übergängen, die ein Antippereignis mit Erhöhung der Motorlast und ein Loslassereignis mit Verringerung der Motorlast umfassen, gemäß der Offenbarung darstellt;
    • 3 eine Motorsteuerroutine für eine effektive Ladungsverdünnung (ED-Motorsteuerroutine) zum Steuern des Motorbetriebs in dem HCCI-Verbrennungsmodus zum Aufrechterhalten einer gesamten effektiven Ladungsverdünnung in einer Zylinderladung gemäß der Offenbarung darstellt;
    • 4 den Motorbetrieb in Ansprechen auf ein Antippereignis für ein Basis-Steuersystem und eine Ausführungsform der ED-Motorsteuerroutine von 3 gemäß der Offenbarung darstellt; und
    • 5 Ergebnisse gemäß der Offenbarung darstellt, die dem Motorbetrieb in Ansprechen auf ein Antippereignis für ein Basis-Steuersystem und für eine Ausführungsform der ED-Motorsteuerroutine von 3 zugeordnet sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, ist 1 eine schematische Zeichnung eines Verbrennungsmotors 10 mit einem begleitenden Steuermodul 5, die gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung konstruiert wurden. Der Motor 10 ist ausgebildet, um in einem von mehreren auswählbaren Verbrennungsmodi zu arbeiten, die einen Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und einen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-Verbrennungsmodus) umfassen. Der Motor 10 ist ausgebildet, um bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu arbeiten, das hauptsächlich überstöchiometrisch ist. 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 einen Luftmassenströmungssensor 32, um die Luftmassenströmung (MAF) 33 und die Einlasslufttemperatur (IAT) 35 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) 120 von dem Steuermodul 5 zu steuern. Ein Drucksensor 36 in dem Einlasskrümmer 29 ist ausgebildet, um den Krümmerabsolutdruck (MAP) 37 und den barometrischen Druck zu überwachen. Ein äußerer Strömungsdurchgang führt Abgase von einem Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück und weist ein Strömungssteuerventil auf, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 steuert die Massenströmung des Abgases zu dem Einlasskrümmer 29, indem das Öffnen des AGR-Ventils 38 mittels eines AGR-Befehls 139 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 der Auslassventile 20 und 18 zu steuern und einzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Öffnen und Schließen der Einlass- und der 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, den Ventilhub des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 in Ansprechen auf ein Steuersignal (iVLC) 125 umzuschalten und zu steuern sowie eine Phaseneinstellung der Einlassnockenwelle 21 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (iVCP) 126 variabel anzupassen und zu steuern. Die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, den Ventilhub des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 in Ansprechen auf ein Steuersignal (eVLC) 123 variabel umzuschalten und zu steuern sowie die Phaseneinstellung der Auslassnockenwelle 23 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (eVCP) 124 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 Nockenphaseneinstellung auf, um die Phaseneinstellung (d.h. die relative Zeiteinstellung) 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 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 jeweils einen Autoritätsbereich für 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 für 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 in Ansprechen auf die jeweiligen Steuersignale eVLC 123, eVCP 124, iVLC 125 und iVCP 126 betätigt. Bei einer Ausführungsform ist der Motor 10 lediglich mit Einrichtungen zur variablen Einlass- und Auslass-Nockenphaseneinstellung ausgestattet.
  • Der Motor 10 verwendet ein Kraftstoffeinspritzungssystem zur Direkteinspritzung, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 umfasst, die ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in Ansprechen auf einen Pulsweitenbefehl (INJ_PW) 112 vom Steuermodul 5 für die Einspritzeinrichtung in die Verbrennungskammern 16 direkt einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt. Der Motor 10 verwendet ein Funkenzündungssystem, durch das Zündfunkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf einen Zündfunkenbefehl (IGN) 118 von dem Steuermodul 5 zu zünden oder bei dem Zünden zu unterstützen.
  • Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs ausgestattet, die einen Kurbelsensor 42 mit einer Ausgabe umfassen, welche die Kurbelwellen-Drehposition angibt, d.h. den Kurbelwinkel und die Kurbeldrehzahl (RPM) 43. Ein Temperatursensor 44 ist ausgebildet, um eine Kühlmitteltemperatur 45 zu überwachen. Ein Verbrennungssensor 30 in dem Zylinder ist ausgebildet, um die Verbrennung zu überwachen, und er ist bei einer Ausführungsform ein Zylinderdrucksensor, der dazu dient, den Verbrennungsdruck 31 im Zylinder zu überwachen. Ein Abgassensor 40 ist ausgebildet, um einen Abgasparameter 41 zu überwachen, z.B. das tatsächliche Luft/KraftstoffVerhältnis (AFR). Der Verbrennungsdruck 31 und die RPM 43 werden durch das Steuermodul 5 überwacht, um die zeitliche Einstellung der Verbrennung zu ermitteln, d.h. den zeitlichen Verlauf des Verbrennungsdrucks relativ zum Kurbelwinkel der Kurbelwelle 12 für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus. Es ist einzusehen, dass die zeitliche Einstellung der Verbrennung durch andere Verfahren ermittelt werden kann. Der Verbrennungsdruck 31 kann 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 ausgebildet, um Zustände des IMEP für jeden der Zylinder 15 des Motors während jedes Zylinder-Zündungsereignisses zu überwachen und zu ermitteln. Alternativ können innerhalb des Umfangs der Offenbarung andere Detektionssysteme verwendet werden, um Zustände anderer Verbrennungsparameter zu überwachen, z.B. Zündungssysteme mit Ionendetektion, Sensoren für AGR-Anteile und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren.
  • Steuermodul, Modul, Steuerung, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Ausdrücke bedeuten eine beliebige geeignete oder verschiedene 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 oder -routinen 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. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Code, Algorithmen und ähnliche Ausdrücke bedeuten beliebige durch einen Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen umfassen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steuerroutinen auf, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen zu schaffen. Die Steuerroutinen 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 Routinen können während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 100 Mikrosekunden sowie jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Routinen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Das Steuermodul 5 überwacht Eingaben der zuvor erwähnten Sensoren, um Zustände von Motorparametern zu überwachen. Das Steuermodul 5 empfängt Bedienerbefehle, beispielsweise mittels eines Gaspedals und eines Bremspedals, um eine Drehmomentanforderung eines Bedieners zu ermitteln, anhand der Motorsteuerparameter und ein Motordrehmomentbefehl abgeleitet werden. Das Steuermodul 5 führt darin gespeicherte Steuerroutinen aus, um Zustände für die Motorsteuerparameter zum Steuern der zuvor erwähnten Aktuatoren zum Bilden der Zylinderladung zu steuern, was das Steuern der Drosselposition, des Ladedrucks des Turboladers, des Funkenzündungszeitpunkts, der Pulsweite der Kraftstoffeinspritzung zum Beeinflussen der Masse und des Zeitpunkts des eingespritzten Kraftstoffs, der AGR-Ventilposition, um die Strömung zurückgeführter Abgase zu steuern, und des Zeitpunkts sowie der Phaseneinstellung der Einlass- und/oder Auslassventile umfasst. Die Zeiteinstellung und die Phaseneinstellung der Ventile können eine negative Ventilüberlappung (NVO) und einen Hub einer Auslassventil-Wiederöffnung (bei einer Abgas-Rückatmungsstrategie) sowie eine positive Ventilüberlappung (PVO) umfassen. Motorparameter, die einer Zylinderladung zugeordnet sind und durch einzelne Motorsteuerparameter beeinflusst werden, umfassen die folgenden: die Motorluftmassenströmung (MAF) und das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die durch die Pulsweite der Kraftstoffeinspritzung gesteuert werden und die Kraftstoffmenge beeinflussen, die für ein Zylinderereignis eingespritzt wird; die MAF, die durch eine Steuerung der NVO/PVO gesteuert wird und die Menge von Restgasen in einem Zylinder beeinflusst; den Einlasssauerstoff, der durch das AGR-Ventil gesteuert wird und die Menge der äußeren AGR für ein Zylinderereignis beeinflusst; den MAP, der durch die ETC und den Turbolader (wenn dieser verwendet wird) gesteuert wird und die Menge der eingeschlossenen Luftmasse in dem Zylinder beeinflusst; und den Anteil der verbrannten Masse (CA50), der durch die zeitliche Einstellung des Zündfunkens und/oder die zeitliche Einstellung der Pilot-Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird und die Verbrennungs-Phaseneinstellung im Betrieb in dem HCCI-Verbrennungsmodus beeinflusst. Die Motorparameter MAF, tatsächliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Einlasssauerstoff, MAP und CA50 können direkt unter Verwendung von Sensoren gemessen, anhand anderer detektierter Parameter abgeleitet, geschätzt, anhand von algorithmischen Modellen abgeleitet oder auf andere Weise ermittelt werden. Die Aktuatoren, welche die Pulsweite der Kraftstoffeinspritzung, die zeitliche Einstellung von Ventilen und die Phaseneinstellung (NVO/PVO) sowie den CA50 steuern, werden als schnelle Aktuatoren angesehen, da sie Aktuatorbefehle implementieren und einen bevorzugten Betriebszustand zum Beeinflussen einer Änderung im Motorbetrieb innerhalb eines einzigen Motorzyklus erreichen können. Das AGR-Ventil, die ETC und der Turbolader werden als langsame Aktuatoren angesehen, da sie, obwohl sie Aktuatorbefehle innerhalb eines einzigen Motorzyklus implementieren können, nicht in der Lage sind, einen bevorzugten Betriebszustand zu erreichen und/oder eine Änderung im Motorbetrieb vollständig zu erreichen, bis mehrere Motorzyklen ausgeführt sind. Die Wirkung eines langsamen Aktuators auf den Motorbetrieb ist aufgrund von Transportverzögerungen, Krümmerfüllzeiten und aufgrund anderer Faktoren verzögert.
  • Ein Motor, der in dem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, erfährt ein hörbares Verbrennungsklingeln, das durch kurze Brenndauern und hohe Wärmefreigaberaten verursacht wird. Das Klingeln kann abgeschwächt werden, indem die Zylinderladungsverdünnung durch ein magereres Luft/Kraftstoff-Verhältnis, hinzugefügte Überschussluft und/oder hinzugefügte äußere AGR erhöht wird. Die hinzugefügte Überschussluft und die hinzugefügte äußere AGR erhöhen die Zylinderladungsmasse und verringern die mittleren Zylinderladungstemperaturen, wodurch die gesamten Wärmefreigaberaten verlangsamt werden. Daher werden erhöhte AGR-Raten verwendet, um die Spitzen-Wärmefreigaberaten abzumildern und das Verbrennungsklingeln zu begrenzen, wenn die Motorlast zunimmt.
  • 2 zeigt graphisch die Wirkungen der AGR-Transportverzögerung auf den Einlasssauerstoff in einer Zylinderladung während Übergängen, die eine Zunahme der Motorlast (ein Antippen des Gaspedals (Antippen)) und eine Abnahme der Motorlast (Loslassen des Gaspedals (Loslassen)) umfassen. Für bekannte Verbrennungsmotoren, die für einen Betrieb in HCCI-Verbrennungsmodi ausgebildet sind, ist es aufgrund der Ansprechzeiten, die der AGR-Transportverzögerung zugeordnet sind, eine Herausforderung, eine bevorzugte Zylinderladungsverdünnung während Übergängen aufrecht zu erhalten. Die AGR-Transportverzögerung ist durch die Strömung des zurückgeführten Abgases durch einen relativ langen äußeren AGR-Strömungsdurchgang bei einer geringen Druckdifferenz bedingt. Ein Verbrennungsmotor, der ohne äußere AGR arbeitet, weist eine Einlassladung auf, die das Umgebungsniveau an Sauerstoff umfasst, das für einen Motorbetrieb bei Meereshöhe ungefähr 21 % beträgt. Ein AGR-Anteil dient dazu, den Sauerstoff in einer Einlassladung zu ersetzen, wobei eine Sauerstoffladung mit zunehmendem AGR-Anteil bezogen auf 21 % abnimmt.
  • Der Einlasssauerstoff (in %) 220 ist an der vertikalen Achse bezüglich der Zeit (in Sekunden) 210 an der horizontalen Achse gezeigt, einschließlich eines gewünschten Einlasssauerstoffs 201 und eines tatsächlichen Einlasssauerstoffs 203 in einer Zylinderladung während Übergangsvorgängen, die ein Antippereignis, das zu der Zeit 202 beginnt, und ein Loslassereignis umfassen, das zu der Zeit 206 beginnt. Ein Antippereignis ist einem durch den Bediener ausgelösten Befehl für eine erhöhte Motorlast zugeordnet, welcher eine entsprechende Abnahme in der Menge des gewünschten Einlasssauerstoffs 201 in der Zylinderladung aufweist. Die AGR-Transportverzögerung bewirkt, dass der tatsächliche Einlasssauerstoff 203 beim Erreichen des gewünschten Einlasssauerstoffs 201 verzögert ist, mit einer Verzögerung beim Erreichen des gewünschten Einlasssauerstoffs 201 in der Zylinderladung bis zu der Zeit 204. Während der Zeitdauer zwischen den Zeiten 202 und 204 weist jedes Zylinder-Zündungsereignis eine Zylinderladung mit einem geringeren AGR-Anteil auf, d.h. mit einer geringeren AGR-Verdünnung als erwartet, was zu einem plötzlichen Klingeln aufgrund der erhöhten Wärmefreigaberaten und der erhöhten Zylinderdruck-Anstiegsraten führt. Ein Loslassereignis ist einem durch den Bediener ausgelösten Befehl für eine verringerte Motorlast zugeordnet, welcher eine entsprechende Zunahme in der Menge des gewünschten Einlasssauerstoffs 201 aufweist. Das Vorhandensein einer existierenden AGR in dem System und die AGR-Transportverzögerung bewirken, dass der tatsächliche Einlasssauerstoff 203 in einer Zylinderladung beim Erreichen des gewünschten Einlasssauerstoffs 201 verzögert ist, mit einer Verzögerung beim Erreichen des gewünschten Einlasssauerstoffs in der Zylinderladung bis zu der Zeit 208. Während der Zeitdauer zwischen den Zeiten 206 und 208 umfasst jedes Zylinder-Zündungsereignis eine Zylinderladung mit einem größeren AGR-Anteil, d.h. mit einer größeren AGR-Verdünnung als erwartet, was zu Teilverbrennungen und Zylinderfehlzündungen aufgrund von verringerten Wärmefreigaberaten und verringerten Zylinderdruck-Anstiegsraten führt. Das Auftreten des plötzlichen Klingeins, der Teilverbrennungen und der Zylinderfehlzündungen ist unerwünscht und wird bevorzugt während des Motorbetriebs vermieden.
  • Die Zylinderladungsverdünnung wird durch einen Ausdruck für die effektive Ladungsverdünnung (ED) quantifiziert, der gemäß der nachfolgenden Beziehung definiert ist: ED = α Umgebungs − Einlass − O 2 ( % ) − O 2 Umgebungs − Einlass − O 2 ( % ) + β AFR − stöchiometrisches AFR stöchiometrisches AFR
    Figure DE102014116040B4_0001
    wobei
    • Umgebungs-Einlass-O2 ein Anteil (in %) an Sauerstoff in der Umgebungsluft ist,
    • Einlass-O2 ein tatsächlicher Anteil (in %) an Sauerstoff in der Motor-Einlassluft ist,
    • AFR das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist,
    • stöchiometrisches AFR das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Kraftstoff ist und
    • α und β positive, kalibrierbare/anpassbare Parameter sind.
  • Die Beziehung von Gleichung 1 kann für Systeme, die bei oder in der Nähe der Meereshöhe arbeiten, zur nachfolgenden Beziehung vereinfacht werden. ED = α 21 % − Einlass − O 2 ( % ) 21 % + β AFR − 14,6 14,6
    Figure DE102014116040B4_0002
  • Die Einlassluft und die äußere AGR können als zwei separate, additive und steuerbare Quellen der Ladungsverdünnung behandelt werden, wobei die Konstanten als Gewichtungsfaktoren für jede der zwei Quellen wirken. Daher weist jeder Betriebspunkt für die Motordrehzahl/Motorlast einen zugeordneten ED-Term auf, der bezogen auf ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einen gewünschten AGR-Anteil ermittelt wird, welche diesem Motorbetriebspunkt zugeordnet sind.
  • 3 zeigt schematisch eine Motorsteuerroutine 300 für die effektive Ladungsverdünnung (ED-Motorsteuerroutine) zum Steuern des Motorbetriebs in dem HCCI-Verbrennungsmodus, um die gesamte effektive Ladungsverdünnung in einer Zylinderladung aufrecht zu erhalten, indem die Einlass-Luftmassenströmung und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Ansprechen auf Übergangsverzögerungen in dem AGR-Anteil und Änderungen in der Einlassluftströmung während eines Übergangs-Motorbetriebs gesteuert werden, welcher Antippereignisse und Loslassereignisse umfasst. Wenn der AGR-Anteil seinen gewünschten Wert nicht erreicht hat, wie er durch das Überwachen der Einlassluftströmung und des Einlasssauerstoffs ermittelt wird, kann zusätzliche Überschussluft als ein Ersatz verwendet werden, bis der gewünschte AGR-Anteil erreicht wird. Der Vorteil der Verwendung von Luft anstelle fehlender AGR besteht darin, dass die eingeschlossene Luft mittels einer variablen Nockenphaseneinstellung auf einer Basis von Zyklus zu Zyklus gesteuert werden kann. Infolge dessen kann die zusätzliche Überschussluft dann, wenn eine Verzögerung beim Erreichen des gewünschten AGR-Anteils im Zylinder auftritt, als ein Ersatz in der angewiesenen ED für den Motorbetriebspunkt verwendet werden. Wenn umgekehrt ein übermäßiger AGR-Anteil in einer Zylinderladung vorliegt, wie es bei einem Loslassereignis auftreten kann, kann die angewiesene ED erreicht werden, indem die Menge der Überschussluft, die in dem Zylinder eingeschlossen ist, verringert wird.
  • Die ED-Beziehung, die in den Gleichungen 1 und 2 definiert ist, kann in die nachfolgende Beziehung umgeschrieben werden: A / F bias = C 1 α β ( Tatsächlicher Einlass − O 2 − Gewünschter Einlass − O 2 )
    Figure DE102014116040B4_0003
    wobei C1, α und β Konstanten sind.
  • Die in Gleichung 3 gezeigte Beziehung kann verwendet werden, um einen Bias-Term A/Fbias für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf einer Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff zu ermitteln, wobei A/Fbias verwendet wird, um das gewünschte Luft/KraftstoffVerhältnis anzupassen. Daher kann der Motorcontroller den Motorbetrieb in Ansprechen auf einen Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis steuern, an welchem dieses in Ansprechen auf ein Antippereignis magerer als das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, und er kann den Motorbetrieb in Ansprechen auf einen Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis steuern, an welchem dieses in Ansprechen auf ein Loslassereignis fetter als das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, um die Transportverzögerung im AGR-Anteil auszugleichen.
  • Die ED-Motorsteuerroutine 300 überwacht einen gewünschten Motorbetriebspunkt 301, der vorzugsweise eine Motordrehzahl und eine gewünschte Motor-Kraftstoffzufuhrrate umfasst, die in eine Kalibrierung 302 eingegeben werden, um einen Einstellungspunkt für die effektive Ladungsverdünnung (ED-Einstellungspunkt) zu ermitteln, der einem Tiefpassfilter 304 ausgesetzt wird, um einen gewünschten ED-Einstellungspunkt 305 zu ermitteln. Der gewünschte ED-Einstellungspunkt 305, der gewünschte Motorbetriebspunkt 301 und ein tatsächlicher Einlasssauerstoff für den Motor werden durch eine Steuerroutine 306 verwendet, um gewünschte Motorbetriebspunkte 307 zu ermitteln. Die gewünschten Motorbetriebspunkte 307 umfassen vorzugsweise das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis, den gewünschten Einlasssauerstoff und eine gewünschte Luftmassenströmungsrate zum Erreichen des gewünschten ED-Einstellungspunkts 305.
  • Die gewünschte Luftmassenströmungsrate wird ermittelt, indem die gewünschte Motor-Kraftstoffzufuhrrate und das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis multipliziert werden. Der gewünschte Einlasssauerstoff wird als Funktion der gewünschten Motor-Kraftstoffzufuhrrate und der Motordrehzahl ermittelt. Das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird basierend auf dem gewünschten ED-Einstellungspunkt 305 gemäß der nachfolgenden Beziehung ermittelt: ED = 21 % − Einlass − O 2 ( % ) 21 % + Gewünschtes AFR − 14,6 14,6
    Figure DE102014116040B4_0004
    wobei Einlass-O2 ein tatsächlicher Anteil (in %) des Sauerstoffs in der Einlassluft ist und Gewünschtes AFR das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der gewünschte Einlasssauerstoff und die gewünschte Luftmassenströmungsrate werden verwendet, um Aktuatoren in einem Verbrennungsmotor 310 von 1 zu steuern. Die Motorparameter für den Motor 315, die das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis, den tatsächlichen Einlasssauerstoff und die tatsächliche Luftmassenströmungsrate (MAF) umfassen, werden vorzugsweise direkt überwacht oder auf andere Weise ermittelt und als Rückkopplung an einen Differenzoperator 308 geliefert, der arithmetische Differenzen 309 zwischen dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, dem gewünschten Einlasssauerstoff und der gewünschten Luftmassenströmungsrate und dem entsprechenden tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, dem entsprechenden tatsächlichen Einlasssauerstoff sowie der entsprechenden tatsächlichen Luftmassenströmungsrate ermittelt. Die arithmetischen Differenzen 309 werden als Eingaben an einen Controller 312 mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (MIMO-Controller) geliefert, der Zustände für Motorsteuerparameter 311 ermittelt, welche die Pulsweite für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die Pulsweite oder Position für das AGR-Ventil und die VCP-Nockenphaseneinstellung umfassen, um den Betrieb des Motors 310 in Ansprechen auf diese zu steuern. MIMO-Controller zum Steuern des Motorbetriebs sind bekannt und werden hierin nicht beschrieben.
  • Eine zweite Rückkopplungsschleife 313 überträgt den tatsächlichen Einlasssauerstoff für den Motor zu der Steuerroutine 306, um den gewünschten Motorbetriebspunkt 307 zu ermitteln. Daher können die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, das AGR-Ventil und die VCP-Einrichtung in Ansprechen auf den gewünschten ED-Einstellungspunkt 305 gesteuert werden. Spezieller kann eine Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff verwendet werden, um den Bias-Term (A/Fbias) für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu ermitteln, wie es unter Bezugnahme auf Gleichung 3 beschrieben ist. Einer oder mehrere schnelle Motoraktuatoren werden verwendet, um den Motorbetrieb auf einen Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu steuern, welcher den Bias-Term für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis umfasst. Der Bias-Term für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann bei einer Ausführungsform zu dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis addiert oder von diesem subtrahiert werden, um den Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu ermitteln. Bei einer Ausführungsform ist der schnelle Motoraktuator eine Einlass-VCP-Einrichtung, die in Ansprechen auf den Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis angepasst wird.
  • 4 zeigt graphisch den Motorbetrieb in Ansprechen auf ein Antippereignis und umfasst die Motorlast 410, die AGR (in %) 420, die Nockenphaseneinstellung (in NVO-Graden) 430 und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis 440 für ein Basis-Steuersystem und eine Ausführungsform der ED-Motorsteuerroutine 300 von 3, aufgetragen bezüglich der Zeit an der horizontalen Achse. Am Anfang wird der Motor bei einer niedrigen Last (z.B. bei 10 mg/Zyklus) mit einer AGR bei 5 % und einer Nockenphaseneinstellung bei einem Betrag der negativen Ventilüberlappung, die dem Betrieb bei niedriger Last zugeordnet ist und 150° beträgt, wie es gezeigt ist, betrieben. Zu der Zeit 402 erhöht ein Antippereignis die Motorlast (es erhöht diese beispielsweise auf 18 mg/Zyklus), was zu einer angewiesenen Änderung einer gewünschten AGR (in %) 422 führt, welche zu der Zeit 404 auftritt. Die Zylinderladung nimmt um 15 % zu, um die ED bei einem gewünschten ED-Betrag mit einer entsprechenden Verringerung in dem gewünschten Luft/KraftstoffVerhältnis aufrecht zu erhalten, das als ein Basis-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 442 gezeigt ist, das in Ansprechen auf die Änderung in der Last abnimmt. Die tatsächliche AGR (in %) 424 spricht langsam an und erreicht den Betrag der gewünschten AGR 422 aufgrund der Transportverzögerung nicht bis zu der Zeit 406. Eine Nockenphaseneinstellungs-Basissteuerung 432 ist gezeigt, und sie umfasst einen langsamen Übergang zu einem Betrag der negativen Ventilüberlappung, welcher der erhöhten Motorlast zugeordnet ist und 120° beträgt, wie es gezeigt ist.
  • Wenn die ED-Motorsteuerroutine 300 verwendet wird, wird das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis angepasst, wie es bei der Linie 444 gezeigt ist, wobei eine zusätzliche Luftverdünnung für jede Zylinderladung während des Übergangs in Ansprechen auf ein Antippereignis bereitgestellt wird, um die relativ langsame Änderung in der tatsächlichen AGR 424 zu kompensieren. Die Steuerung 434 für die angepasste Nockenphaseneinstellung wird gesteuert, um die auf die Transportverzögerung bezogene Zeitdifferenz beim Erreichen der gewünschten AGR zu kompensieren, und sie umfasst einen schnellen Übergang zum Erreichen der negativen Ventilüberlappung von 120°, was einen gewissen Grad eines Überschwingens zu der Zeit 405 umfasst, um den fehlenden Betrag der AGR zu kompensieren, wodurch zusätzliche Luft in der Einlassladung zum Aufrechterhalten des gewünschten ED-Betrags während der Zeitdauer bereitgestellt wird, bis die tatsächliche AGR 424 den Betrag der gewünschten AGR 422 erreicht. Auf diese Weise erhöht die ED-Motorsteuerroutine 300 eine Luftmenge für jede Zylinderladung, um die auf die Transportverzögerung bezogene Zeitdifferenz beim Erreichen der gewünschten AGR zum Erhöhen der Verdünnung zu kompensieren, und sie verringert oder beseitigt das Auftreten eines Verbrennungsklingelns während eines Antippereignisses. Die ED-Motorsteuerroutine 300 arbeitet auf eine analoge Weise in Ansprechen auf ein Loslassereignis, was umfasst, dass eine Luftmenge für jede Zylinderladung verringert wird, um die auf die Transportverzögerung bezogene Zeitdifferenz beim Erreichen der gewünschten AGR zum Verringern der Verdünnung zu kompensieren, und sie verringert oder beseitigt daher das Auftreten von Verbrennungsfehlzündungen während eines Loslassereignisses.
  • 5 zeigt graphisch Ergebnisse, die dem Motorbetrieb in Ansprechen auf ein Antippereignis für ein Basis-Steuersystem und für eine Ausführungsform der ED-Motorsteuerroutine 300 (ED-angepasst) von 3 zugeordnet sind, aufgetragen bezogen auf Motorzyklen an der horizontalen Achse. Die dargestellten Parameter umfassen die Motorlast (NMEP, in bar) 510, das tatsächliche Luft/KraftstoffVerhältnis 520, den Einlasssauerstoff (in %) 530, die effektive Verdünnung 540 und den Klingelindex (in MW/mm2) 550. Zu der Zeit 502 bewirkt ein Antippereignis eine Änderung in der Motorlast mit einer unmittelbaren Abweichung in der Motorlast zwischen einer Basislast 512 und einer ED-angepassten Last 514 sowie einer entsprechenden unmittelbaren Abweichung zwischen einem Basis-Klingelindex 552 und einem ED-angepassten Klingelindex 554. Es gibt keine Abweichung zwischen einem Basis-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 522 und einem ED-angepassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis 524 oder zwischen einem Basis-Einlasssauerstoff 532 und einem ED-angepassten Einlasssauerstoff 534. Daher sind die resultierende Basis-ED 542 und die angepasste ED 544 unverändert. Zu der Zeit 504 nimmt das Basis-Luft/Kraftstoff-Verhältnis 522 in Ansprechen auf die erhöhte Last ohne eine Änderung der anderen Motorluftsteuerungen ab, und daher bleibt der Basis-Einlasssauerstoff 532 anfänglich aufgrund des Fehlens einer Änderung in der Menge des AGR-Gases in einer Zylinderladung unverändert. Das Motorklingeln nimmt zu, wie es durch einen erhöhten Betrag in dem Basis-Klingelindex 552 angegeben ist. Im Gegensatz dazu bleibt das ED-angepasste Luft/KraftstoffVerhältnis 524 magerer und nimmt in Ansprechen auf die Änderung in der Motorlast mit einer relativ langsamen Rate ab, und der ED-angepasste Einlasssauerstoff 534 folgt dem Basis-Einlasssauerstoff 532 in Ansprechen auf die analoge ED-angepasste Last 514.
  • Das ED-angepasste Luft/Kraftstoff-Verhältnis 524 und der ED-angepasste Einlasssauerstoff 534 können erreicht werden, indem die Nockenphaseneinstellung gesteuert wird, was eine Steuerung der Nockenphaseneinstellung in Ansprechen auf einen Bias-Term A/Fbias für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis basierend auf einer Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff umfasst, wobei der Bias-Term A/Fbias für das Luft/KraftstoffVerhältnis zu einem gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis addiert wird. An diesem Punkt nimmt die angepasste ED 544 entsprechend mit einer relativ langsamen Rate in Ansprechen auf die Last ab, was dazu führt, dass der ED-angepasste Klingelindex 554 bei einem relativ geringen Betrag bleibt, der im Wesentlichen kleiner als der Basis-Klingelindex 552 ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10), der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, umfassend, dass: eine gewünschte effektive Ladungsverdünnung für ein Zylinder-Zündungsereignis ermittelt wird; ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522), eine gewünschte Einlassluftmasse und ein gewünschter Einlasssauerstoff (201) zum Erreichen der gewünschten effektiven Ladungsverdünnung ermittelt werden; dadurch gekennzeichnet, dass das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522) basierend auf einer Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) und einem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) angepasst wird; und der Motorbetrieb zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (444, 524) gesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern des Motorbetriebs zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (444, 524) umfasst, dass ein schneller Motoraktuator (26, 28) gesteuert wird, um das angepasste gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (444, 524) zu erreichen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern des schnellen Motoraktuators (26, 28) zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (444, 524) umfasst, dass ein Einstellungspunkt für einen variablen Nockenphasensteller (22, 24) gesteuert wird, um das angepasste gewünschte Luft/KraftstoffVerhältnis (444, 524) zu erreichen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (442, 522) basierend auf der Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) umfasst, dass das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522) in Ansprechen auf eine Änderung in einer Drehmomentanforderung eines Bedieners, die ein Gaspedal-Antippereignis umfasst, auf einen Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis angepasst wird, an welchem dieses magerer als das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (442, 522) basierend auf der Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) umfasst, dass das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522) in Ansprechen auf eine Änderung in einer Drehmomentanforderung eines Bedieners, die ein Gaspedal-Loslassereignis umfasst, auf einen Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis angepasst wird, an welchem dieses fetter als das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (442, 522) basierend auf der Differenz zwischen dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) und dem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) umfasst, dass das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Ansprechen auf eine Änderung in der Motorlast angepasst wird.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10), der ausgebildet ist, um in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu arbeiten, umfassend, dass: eine gewünschte effektive Ladungsverdünnung für ein Zylinder-Zündungsereignis in Ansprechen auf eine Änderung in einer Drehmomentanforderung eines Bedieners während des Betriebs in dem HCCI-Verbrennungsmodus ermittelt wird; ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522), eine gewünschte Einlassluftmasse und ein gewünschter Einlasssauerstoff (201) zum Erreichen der gewünschten effektiven Ladungsverdünnung ermittelt werden; ein tatsächlicher Einlasssauerstoff (203) überwacht wird; dadurch gekennzeichnet, dass das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522) basierend auf einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) und dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) angepasst wird; und der Motorbetrieb zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnis (444, 524) für nachfolgende Zündungsereignisse gesteuert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Steuern des Motorbetriebs zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses umfasst, dass ein schneller Motoraktuator (26, 28) gesteuert wird, um das angepasste gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (444, 524) zu erreichen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Steuern des schnellen Motoraktuators (26, 28) zum Erreichen des angepassten gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses umfasst, dass ein Einstellungspunkt für einen variablen Nockenphasensteller (22, 24) gesteuert wird, um das angepasste gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (444, 524) zu erreichen.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anpassen des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (442, 522) basierend auf der Differenz zwischen dem tatsächlichen Einlasssauerstoff (203) und dem gewünschten Einlasssauerstoff (201) umfasst, dass das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis (442, 522) in Ansprechen auf eine Änderung in der Drehmomentanforderung eines Bedieners, die ein Gaspedal-Antippereignis umfasst, auf einen Einstellungspunkt für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis angepasst wird, an welchem dieses magerer als das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
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