DE102018201150A1 - Steuerung einer Brennkraftmaschine in einer Übergangsbetriebsart - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren, um ein Klopfen in einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise in einer Benzinkraftmaschine mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und einem variablen Ventiltrieb, der EIVC durchführen kann, durch Einspritzen eines nicht brennbaren Fluids in den Einlasskanal und/oder in den Zylinder während einer Übergangsbetriebsart zu vermeiden.

Description

  • Der vorliegende Gegenstand bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einspritzen eines nicht brennbaren Fluids in eine Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine kann vorzugsweise eine aufgeladene Benzinkraftmaschine mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und einem variablen Ventiltrieb sein. Das nicht brennbare Fluid wird am bevorzugtesten während einer Übergangsbetriebsart der Brennkraftmaschine eingespritzt. Das Verfahren ermöglicht insbesondere ein Unterdrücken von Klopfen in Übergangsfahrsituationen, um eine schnelle Beschleunigungsreaktion und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch sicherzustellen.
  • Es ist immer noch ein Ziel moderner Brennkraftmaschinen, die Verbrennungstemperatur zu senken und Klopfen zu vermeiden. Das Klopfen wird durch eine Selbstzündung von unverbrannter Füllung hinter der Flammenfront verursacht, was zu hohen lokalen Temperaturen und Druckgradienten führt. Daher kann das Klopfen zu Schäden an den Zylinderbauteilen, z. B. dem Kolben oder dem Zylinderkopf, führen. Besonders aufgeladene Ottomotoren mit hohem Verdichtungsverhältnis, die einen variablen Einlassventiltrieb und ein frühes Einlassventilschließen (Miller-Zyklus) bei mittlerer Last verwenden, zeigen ein Verhalten mit erhöhtem Klopfen in der Übergangsbetriebsart. Normalerweise wird eine spätere Zündzeitvorgabe verwendet, um die Gastemperatur zu senken und somit das Klopfen zu eliminieren. Eine spätere Zündzeitvorgabe kann jedoch zu einer verringerten Kraftmaschineneffizienz führen.
  • JP 2008-169768 A beschreibt eine Verbrennungssteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventiltrieb, eine Einlassluftmengensteuereinrichtung, eine Wassereinspritzung und eine Steuereinrichtung, die die Wassereinspritzung steuert. Die Wassereinspritzung erfolgt bei geringer Last und frühem Schließen des Einlassventils (EIVC), um den Gasdurchfluss durch die kinetische Energie der Einspritzung zu verstärken. In JP 2009-138661 A ist eine Kraftmaschine beschrieben, die einen Mechanismus mit variablem Verdichtungsverhältnis und ein Wassereinspritzsystem umfasst. Das Wasser wird direkt in die Brennkammer eingespritzt. JP 2017-89555 A beschreibt eine Steuervorrichtung einer Kraftmaschine, die einen Abgasrückführungskanal (AGR-Kanal) umfasst, der bewirkt, dass ein Einlasskanal und ein Auslasskanal miteinander in Verbindung stehen und ein Teil der Abgasemissionen als AGR-Gas in einen Zylinder zurückfließt. Ein Sollwert der AGR-Rate wird gemäß einem Betriebszustand einer Kraftmaschine eingestellt und dann, wenn die Soll-EGR-Rate erhöht wird, wird eine Wassermenge in den Zylinder eingeleitet, um ein Klopfen während der Verzögerungszeit der AGR-Rate zu vermeiden.
  • Obwohl die obigen Dokumente eine Wassereinspritzung in eine Brennkraftmaschine beschreiben, ist das sogenannte „Übergangsklopfen“, das beispielsweise in Beschleunigungssituationen auftritt, der häufigste Grund für ein beschränktes Verdichtungsverhältnis in Benzinkraftmaschinen und ist immer noch ein technisches Problem. Der hier beschriebene und beanspruchte Gegenstand richtet sich daher insbesondere auf das technische Problem des Vermeidens von Kraftmaschinenklopfen in Übergangsfahrsituationen, um das gewünschte Beschleunigungsverhalten sicherzustellen und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Dieses technische Problem wird durch die Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung wird ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die mindestens einen Zylinder, mindestens eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines nicht brennbaren Fluids in die Brennkraftmaschine und mindestens einen Controller (eine Steuereinheit) umfassen kann. Vorzugsweise wird das nicht brennbare Fluid während der Verbrennung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine nicht bzw. nicht vollständig verbrannt (d. h. ist zumindest teilweise inert). Noch bevorzugter ist das nicht brennbare Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit mit einer hohen latenten Wärme, wobei die latente Wärme des Fluids mindestens 1/10 der Verdampfungsenthalpie von Wasser beträgt. Am bevorzugtesten ist das nicht brennbare Fluid Wasser.
  • Vorzugsweise ist die mindestens eine Einspritzvorrichtung für nicht brennbares Fluid eine Wassereinspritzvorrichtung und ist vorzugsweise so angeordnet, dass das nicht brennbare Fluid bzw. das Wasser in den Zylinder eingespritzt wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, mindestens eine Wassereinspritzvorrichtung pro Zylinder der Brennkraftmaschine bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Einspritzvorrichtung für nicht brennbares Fluid an einem Lufteinlassanschluss der Brennkraftmaschine angeordnet sein, so dass das nicht brennbare Fluid in den Lufteinlasskanal/-anschluss eingespritzt werden kann. Es kann bevorzugt sein, mindestens einen Einlasskanal pro Zylinder zu haben. Mit anderen Worten kann die Einspritzvorrichtungso ausgebildet/angeordnet sein, dass sie das nicht brennbare Fluid in den Einlasskanal und/oder in den Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzt
  • Der mindestens eine Controller kann in die Brennkraftmaschine integriert sein oder alternativ kann er an einer Position innerhalb eines Fahrzeugs, die von der Brennkraftmaschine entfernt ist, angeordnet sein und der Controller und die Brennkraftmaschine können über eine oder mehrere Signalleitungen verbunden sein.
  • Das Verfahren kann insbesondere den Schritt des Einspritzens von Wasser in die Brennkraftmaschine, wenn die Brennkraftmaschine in einer Übergangsbetriebsart arbeitet, umfassen. Die Einspritzung kann vorzugsweise durch den Controller der Brennkraftmaschine gesteuert werden, der die Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) sein kann. Die Steuerung kann jedoch auch von einer anderen Entität oder einem anderen Controller als der ECU durchgeführt werden.
  • Der Begriff „Übergangsbetriebsart“ kann vorzugsweise so ausgelegt werden, dass er Fahrsituationen umfasst, in denen eine Änderung der Last und/oder der Drehzahl und/oder des Ventilzeitvorgabe und/oder des AGR-Ventilöffnungswinkels und/oder des Drosselklappenöffnungswinkels und/oder anderer Luftmengen-Steuervorrichtungen der Brennkraftmaschine auftreten. Mit anderen Worten kann die Brennkraftmaschine beispielsweise zu einem Zeitpunkt oder während eines Zeitraums, zu dem die Last und/oder die Drehzahl und/oder irgendeine der Luftmengen-Steuervorrichtungen der Brennkraftmaschine sich ändert/variiert, in einer Übergangsbetriebsart arbeiten.
  • Das oben beschriebene Verfahren mit dem Schritt des Durchführens einer Wassereinspritzung in die Brennkraftmaschine (kurz: Kraftmaschine) während einer Übergangsbetriebsart hat sich im Hinblick auf das Reduzieren der Verbrennungstemperaturen als vorteilhaft erwiesen, und zwar insbesondere dann, wenn sich die Verbrennungsbedingungen derart ändern, dass die Verbrennungstemperatur ansteigt, was z. B. auftritt, wenn die Last der Kraftmaschine schnell ansteigt oder wenn eine Menge an heißem internen Restgas steigt. Ferner wurde festgestellt, dass der Kraftstoffverbrauch durch das Verfahren in der Übergangsbetriebsart gesenkt wird. Daher kann das Verfahren ein Übergangsklopfen verhindern, das Leistungsvermögen der Brennkraftmaschine aufrechterhalten und den Kraftstoffverbrauch reduzieren.
  • Ferner kann die Einspritzvorrichtung ein Teil einer Einspritzvorrichtung oder eines Einspritzsystems für nicht brennbares Fluid/Wasser sein, das unterschiedliche Konfigurationen aufweisen kann. In einem Aspekt kann mindestens eine Einspritzvorrichtung in dem Einlasskanal nahe einem Einlassventil der Brennkraftmaschine angeordnet sein. Die Einspritzung kann während des Ansaugtaktes erfolgen, wenn das Einlassventil geöffnet ist. Das eingespritzte Wasser kann zusammen mit der angesaugten Luft durch das Einlassventil in den Zylinder strömen, um darin zu verdampfen und die Zylinderfüllung abzukühlen. In einem weiteren Aspekt, in dem die Brennkraftmaschine eine Kanalkraftstoffeinspritzung (PFI) umfasst, kann das Wasser vor der Einspritzvorrichtung mit dem Kraftstoff zusammengeführt werden und eine Wasser-Kraftstoff-Emulsion kann in den Einlasskanal vor den Einlassventilen eingespritzt werden. In einem weiteren Aspekt kann dann, wenn die Brennkraftmaschine eine PFI und eine Direkteinspritzung (DI) aufweist, die Kanaleinspritzvorrichtung dazu verwendet werden, Wasser und/oder Kraftstoff in den Einlasskanal einzuspritzen. Zudem kann die Direkteinspritzvorrichtung dazu verwendet werden, Wasser und/oder Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen.
  • Ferner kann in Abhängigkeit von der Kraftmaschinenlast ein Umschalten zwischen der Kanalkraftstoffeinspritzung und der Kanalwassereinspritzung stattfinden oder ein Gemisch aus Wasser und Kraftstoff kann in den Einlasskanal eingespritzt werden. Bei geringer Last kann der Kraftstoff in den Einlasskanal eingespritzt werden, um die Homogenität des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu verbessern und unverbrannte Kohlenwasserstoffe zu vermeiden. An diesen Punkten niedriger Last wäre keine Wassereinspritzung erforderlich, da das Klopfrisiko relativ gering ist, jedoch kann sie verwendet werden. Bei hohen Lasten kann der Kraftstoff direkt in den Zylinder eingespritzt werden, um die Verdampfungswärme des Kraftstoffs zu nutzen, um die Zylinderfüllung abzukühlen. Zusätzlich kann die Wassereinspritzung in den Einlasskanal das Absenken der Füllungstemperatur unterstützen und ein Klopfen vermeiden.
  • In einem weiteren Aspekt kann das Wasser direkt in den Zylinder eingespritzt werden, was ein wirksames Verfahren zum Abkühlen der Zylinderfüllung ist, insbesondere in Bezug auf Übergangssituationen. Es kann eine separate Wassereinspritzvorrichtung geben, die in dem Zylinderkopf angeordnet ist, um Wasser in den Zylinder einzuspritzen, oder das Wasser kann vor der Hochdruckpumpe mit dem Kraftstoff zusammengeführt werden und eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion kann in den Zylinder eingespritzt werden. In diesem Fall wäre nur eine Hochdruckeinspritzvorrichtung und nur eine Hochdruckpumpe für Kraftstoff und Wasser notwendig. Eine Kombination der zuvor beschriebenen Einspritzungsaspekte kann ebenfalls verwirklicht werden. Zusätzlich kann mindestens ein anderes Wassereinspritzventil an einer mittleren Position in dem Einlasskrümmer montiert sein. Eine Wassereinspritzung in den Einlasskrümmer kann stattfinden, bevor sich das Einlassventil öffnet, um die angesaugte Luft abzukühlen, bevor sie den Zylinder erreicht. Dieses zusätzliche Wassereinspritzventil kann mit den zuvor beschriebenen Aspekten einer Wassereinspritzung in den Einlasskanal und/oder den Zylinder kombiniert werden
  • Ferner kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen, die vorzugsweise von dem Controller ausgeführt werden können. Dementsprechend kann der Controller den Beginn der Übergangsbetriebsart detektieren und/oder vorhersagen. Der Controller kann zusätzlich oder alternativ die Dauer der Übergangsbetriebsart detektieren und/oder vorhersagen. Ferner kann der Controller die Wassereinspritzung dann, wenn der Beginn der Übergangsbetriebsart bestimmt wurde, und/oder zu dem vorhergesagten Start der Übergangsbetriebsart aktivieren. Ferner kann der Controller auch die Wassereinspritzung nach dem Detektieren des Endes der Übergangsbetriebsart oder nach dem Ablauf der vorhergesagten/bestimmten Dauer der Übergangsbetriebsart beenden.
  • Zum Detektieren einer Übergangsbetriebsart kann z. B. eine Position eines Pedals (als Pedalwert) eines Fahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine angeordnet ist, oder eine erste Ableitung der Position des Pedals (des Pedalwerts), z. B. die Änderung der Position über die Zeit, verwendet werden. Das Pedal kann beispielsweise das Fahrpedal oder das Bremspedal sein. Diese Pedalwerte liefern Informationen über den Sollbetriebspunkt und darüber, wie schnell er erreicht werden soll. Zum Beispiel kann definiert werden, dass dann, wenn der Gradient der Änderung der Pedalposition größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist, eine Übergangsbetriebsart aktiv ist. Ferner kann eine Änderung des Pedalwertes eine Antwort mehrerer Aktoren der Brennkraftmaschine erfordern. Da jeder Aktor eine Ansprechverzögerungszeit haben kann, können die Sollwerte der Aktoren verwendet werden, um die Bedingungen des Sollbetriebspunkts in dem Zylinder vorherzusagen. Zusätzlich können in Abhängigkeit von der (den) Ansprechcharakteristik(en) der verschiedenen Aktoren der Start und die Dauer der Übergangsbetriebsart bestimmt werden. Zum Beispiel können der Sollwert des Schließens des Einlassventils und/oder mehrere Werte aus der Einlassventilschaltsequenz verwendet werden, um die erwartete Luftmasse und die erwartete Temperatur vorherzusagen. Zu diesem Zweck können die Steuerschemata, die das Verhalten der verwendeten Aktoren repräsentieren, in dem Controller gespeichert sein.
  • Weitere Beispiele für das Detektieren und/oder Vorhersagen einer Übergangsbetriebsart werden auch durch den beanspruchten Gegenstand mit sich gebracht. Beispielsweise kann die Last oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen/bestimmt/berechnet werden und bei einer Änderung der Last und/oder der Drehzahl wird geprüft, ob sich die Last/Drehzahl um mehr als einen vorbestimmten Wert, der in Prozent ausgedrückt sein kann, oder schneller als ein vorbestimmter Wert, der in Zeit oder Differenz pro Zeit ausgedrückt sein kann, ändert. Ein weiteres Beispiel, insbesondere für das Vorhersagen einer Übergangsbetriebsart, kann die Verwendung von Daten sein, die von Außenbereichssensoren geliefert werden; z. B. kann eine Stereokamera des Fahrzeugs beim Befahren einer Straße mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung in dem tatsächlichen Fahrsektor erkennen, dass ein Straßenschild voraus liegt, das die Geschwindigkeitsbegrenzung erhöht oder das Ende der Geschwindigkeitsbegrenzung für einen Fahrsektor der vorausliegenden Straße angibt. Die Vorhersage kann dann beinhalten, dass der Fahrer das Fahrzeug zu Beginn des Fahrsektors, in dem eine höhere Geschwindigkeitsbegrenzung oder keine Geschwindigkeitsbegrenzung gilt, beschleunigen mag. Bei gegebener tatsächlicher Fahrgeschwindigkeit und Entfernung zu dem nächsten Fahrsektor kann der Beginn einer Übergangsbetriebsart berechnet/vorhergesagt werden, die der Beginn des Fahrsektors mit der geänderten Geschwindigkeitsbegrenzung ist. Ferner kann die zuvor beschriebene Vorhersage auch verwendet werden, wenn ein langsameres Fahrzeug auf der vorausliegenden Straße detektiert wird. Unter der Annahme, dass der Fahrer das langsame Fahrzeug überholen wird, kann der Beginn der Übergangsbetriebsart zu dem Zeitpunkt vorhergesagt/berechnet werden, zu dem das Überholen stattfinden wird, der basierend auf der gegebenen Entfernung und den Fahrgeschwindigkeiten der beiden Fahrzeuge geschätzt werden kann. Ferner kann die Übergangsbetriebsart auch basierend auf einer Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden, die auch durch Informationen von fahrzeugexternen Systemen wie etwa dem globalen Positionsbestimmungssystem verfolgt werden kann. Mehrere Optionen für die Übergangsbetriebsart-Bestimmung und -Vorhersage können kombiniert werden.
  • Durch Detektieren/Vorhersagen der Übergangsbetriebsart, was in einem bevorzugten Aspekt von dem Controller ausgeführt werden kann, kann die Wassereinspritzung genau zeitlich gesteuert werden und die oben beschriebenen Vorteile der Wassereinspritzung während der Übergangsbetriebsart können optimal in die Praxis umgesetzt werden.
  • Ferner kann das Verfahren den folgenden Schritt umfassen, der vorzugsweise von dem Controller ausgeführt werden kann. Dementsprechend kann der Controller einen variablen Ventiltrieb der Brennkraftmaschine steuern, der die Ventil-Öffnungs-/Schließzeitvorgabe variieren kann. Der variable Ventiltrieb kann die Einlassventilschließzeitvorgabe von einem ersten Kurbelwinkel auf einen zweiten Kurbelwinkel umschalten, wobei der zweite Kurbelwinkel größer als der erste Kurbelwinkel sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der variable Ventiltrieb die Einlassventilschließzeitvorgabe von einem dritten Kurbelwinkel auf einen vierten Kurbelwinkel umschalten, wobei der vierte Kurbelwinkel kleiner als der dritte Kurbelwinkel sein kann.
  • Um Pumpverluste der Brennkraftmaschine zu reduzieren und die Verbrennungstemperatur zu senken, können unterschiedliche Ventilstrategien bezüglich des Schließens des Einlassventils verwendet werden. Im Hinblick auf die Pumpverluste ist ein frühes Schließen des Einlassventils (EIVC) oder ein spätes Schließen des Einlassventils (LIVC) vorteilhaft, um Drosselverluste zu vermeiden, die durch eine Drosselklappe verursacht werden. Bei Verwendung von EIVC kann das Einlassventil im Laufe des Ansaugtaktes geschlossen werden, wenn die gewünschte Zylinderfüllung in den Zylinder geströmt ist. Dann dehnt sich die eingeschlossene Zylinderfüllung aus, bis der untere Totpunkt erreicht ist. Daher sind Temperatur und Druck der Zylinderfüllung zu Beginn des Verdichtungstaktes niedriger als bei einer herkömmlich gedrosselten Kraftmaschine.
  • Ferner kann das Einlassventil im Laufe des Verdichtungstaktes geschlossen werden, nachdem der Kolben den unteren Totpunkt (LIVC) durchlaufen hat, so dass ein Teil der angesaugten Füllung zurück in den Einlasskrümmer strömen kann. Durch eine Wärmeübertragung von den Zylinderwänden auf das Gas, das zurück in den Einlasskrümmer strömt, kann die Füllungstemperatur zu Beginn der Verdichtung unter Verwendung von LIVC im Vergleich zu EIVC höher sein. EIVC und LIVC können bei niedrigen Lasten in Saugkraftmaschinen verwendet werden, wobei der Schwerpunkt auf der Minimierung von Drosselverlusten liegt. In Kombination mit einem Turbolader kann insbesondere EIVC auch bei höheren Lasten bis zur Nennleistung verwendet werden, um die Füllungstemperatur zu senken, um ein Klopfen zu vermeiden. Bei niedrigeren Drehzahlen kann der Turbolader jedoch möglicherweise nicht die gewünschte Luftmasse liefern, um EIVC bei Volllast zu verwirklichen. Dann kann es vorteilhaft sein, zu einer späteren Einlassventilschließzeitvorgabe zu wechseln, was zu einer Erhöhung der Füllungstemperatur führen kann.
  • In einem Beschleunigungsfall, bei dem die Kraftmaschine bei niedriger Drehzahl schnell Volllast erreichen muss und das Einlassventil auf einen größeren Kurbelwinkel umschalten muss, ist das Klopfrisiko hoch. In einer solchen Situation kann die Wassereinspritzung hinzugefügt werden, um das Klopfen durch das Einspritzen von Wasser in den Einlasskanal und/oder in die Brennkammer insbesondere während einer Übergangsbetriebsart wirksam zu unterdrücken.
  • In einem weiteren Beispiel kann die Brennkraftmaschine mit einem Mechanismus zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses ausgestattet sein. Der Mechanismus kann ein Zweipunktschalten oder eine kontinuierliche Verschiebung des Verdichtungsverhältnisses durchführen. Ein reduziertes Verdichtungsverhältnis bei hohen Lasten kann auch ein Klopfen vermeiden, aber das Umschalten des Verdichtungsverhältnisses kann mehrere Verbrennungszyklen dauern. Daher ist das oben beschriebene Verfahren des Einspritzens von Wasser eine zusätzliche Maßnahme zur Unterdrückung von Klopfen in Übergangssituationen, in denen die Vorrichtung zum Variieren des Verdichtungsverhältnissees vielleicht nicht schnell genug reagieren kann.
  • Ein weiteres Beispiel kann eine externe Abgasrückführung (AGR) als ein weiteres Instrument zum Vermeiden von Klopfen umfassen. Da eine externe AGR aufgrund der erforderlichen Länge der Rohre eine lange Ansprechzeit haben kann, unterdrückt die zusätzliche Einspritzung von Wasser gemäß dem hier beschriebenen Verfahren während eines Umschaltens der AGR-Rate wirksam das Klopfen in der Übergangsbetriebsart.
  • Ferner kann das Verfahren den vorzugsweise von dem Controller ausgeführten Schritt des Steuerns eines variablen Ventiltriebs der Brennkraftmaschine umfassen, um eine Menge an internem Restgas von einem ersten Restgaswert zu einem zweiten Restgaswert zu variieren, wobei der zweite Restgaswert größer als der erste Restgaswert sein kann. Eine hohe Restgasmenge kann vorteilhafterweise eine Entdrosselung der Brennkraftmaschine unterstützen. Verschiedene Ventilstrategien können verwendet werden, um die gewünschte Restgasmenge in dem Zylinder zu erhalten. Abhängig von dem Druckverhältnis zwischen dem Einlass- und dem Auslasskanal und den Varianzen des Ventiltriebs kann das Restgas in dem Einlasskanal wieder angesaugt werden, aus der Auslassöffnung gesaugt werden oder die gewünschte Menge an Restgas in dem Zylinder eingefangen werden. Die unterschiedlichen Ventilstrategien können zu unterschiedlichen Restgastemperaturen führen, die auch bei niedrigeren Lasten das Klopfrisiko erhöhen können. Um ein Klopfen in einer Übergangsbetriebsart insbesondere dann zu vermeiden, wenn Lastpunkte mit einer hohen Menge an heißem Restgas entstehen können, kann das beanspruchte Verfahren das Auftreten solcher Lastpunkte bestimmen und/oder vorhersagen und zu dieser Zeit bzw. an diesem Punkt die gewünschte Wassermenge einspritzen.
  • Das Verfahren kann ferner einen Schritt umfassen, der durch den Controller ausgeführt werden kann und durch den während einer Umschaltperiode Wasser eingespritzt werden kann, wobei in der Umschaltperiode von oder zu einer frühen oder späten Einlassventilschließzeitvorgabe umgeschaltet werden kann. Dies bedeutet insbesondere, dass Wasser während einer Übergangsbetriebsart und dann, wenn ein Umschalten der Einlassventilschließzeitvorgabe durchgeführt wird, eingespritzt wird. Das Umschalten kann das Umschalten von einem Miller-Zyklus, d. h. EIVC, zu einem Nicht-Miller-Zyklus oder umgekehrt umfassen, d. h. das Ein- oder Ausschalten des EIVC. Ferner kann das Umschalten ein Ein- oder Ausschalten einer späten Einlassventilzeitvorgabe umfassen. In der Umschaltperiode, während der auch die Übergangsbetriebsart aktiv ist, kann die Wassereinspritzung das vorübergehende Klopfen zuverlässig unterdrücken. Die Wassereinspritzung kann jedoch auch während der Umschaltperiode durchgeführt werden, zu der keine Übergangsbetriebsart aktiv ist.
  • Wie bereits oben erwähnt kann die Wassereinspritzung daher das Übergangsklopfen verringern, und zwar insbesondere dann, wenn eine Übergangsbetriebsart aktiv ist, eine schnelle Beschleunigung gefordert ist und/oder ein internes AGR-System verwendet wird.
  • Das Verfahren kann ferner einen vorzugsweise von dem Controller ausgeführten Schritt zum Verringern einer Menge an eingespritztem Wasser von einem ersten Verbrennungszyklus innerhalb der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus innerhalb der Übergangsbetriebsart umfassen. Es hat sich als technisch vorteilhaft erwiesen, in einer Übergangssituation das Klopfen zu unterdrücken, um die Füllungstemperatur unmittelbar zu Beginn der Übergangsbetriebsart durch Beginnen der Fluideinspritzung in dem ersten Übergangszyklus mit der höchsten Menge an Wasser zu senken, wobei in den nachfolgenden Zyklen der Übergangsbetriebsart die Menge an eingespritztem Wasser reduziert werden kann, um Wasser zu sparen.
  • Ferner kann das Verfahren den vorzugsweise von dem Controller ausgeführten Schritt umfassen, eine Periode der Wassereinspritzung von dem ersten Verbrennungszyklus innerhalb der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus innerhalb der Übergangsbetriebsart zu verringern. Insbesondere dann, wenn die Wassereinspritzvorrichtung in dem Einlasskanal angeordnet ist und keine zusätzliche zentrale Einspritzvorrichtung in dem Einlasskrümmer verwendet wird, kann die Wassereinspritzung des ersten Übergangsverbrennungszyklus bis zu 180 Grad vor dem Öffnen des Einlassventils beginnen und bis zum Schließen des Einlassventils andauern. Die lange Zeit der Wassereinspritzung vor dem Öffnen des Einlassventils senkt die Temperatur der Einlassfüllung und stellt eine ausreichende Wasserversorgung in dem ersten Übergangsverbrennungszyklus sicher. In den nachfolgenden Zyklen der Übergangsbetriebsart kann die Einspritzzeitvorgabe verkürzt werden, um Wasser zu sparen.
  • Ferner kann das Verfahren ein Aufteilen der Gesamtmenge an eingespritztem Wasser umfassen. Dies kann durch den Controller und ebenso durch Einspritzen der Wassermenge über mehrere Wassereinspritzungen hinweg gesteuert werden, um eine Wandbenetzung an den Wänden des Einlasskanals oder, wenn eine Direktwassereinspritzvorrichtung angewendet wird, an den Zylinderwänden zu vermeiden. Insbesondere kann der Controller in dem ersten Übergangszyklus, in dem vorzugsweise die höchste Menge an Wasser verwendet wird, die Einspritzung in eine höhere Anzahl von mehreren (Mehrfach-)Einspritzungen aufteilen und kann die Anzahl von Mehrfach-Wassereinspritzungen oder die Einspritzperiode jeder Einspritzung der Mehrfach-Wassereinspritzungen von dem ersten Verbrennungszyklus innerhalb der Übergangsbetriebsart zu dem einen oder den mehreren nachfolgenden Verbrennungszyklen innerhalb der Übergangsbetriebsart verringern.
  • Ferner kann das Verfahren umfassen, dass der Controller die Zündenergie der Funkenzündung von einem vordefinierten ersten Zündenergiewert, der etwa 50 mJ betragen kann, auf einen vordefinierten zweiten Energiewert, der etwa 300 mJ betragen kann, erhöht, wenn er eine Wassereinspritzung durchführt. Das hier beanspruchte Verfahren der Wassereinspritzung ist eine effektive Alternative zu einem späten Zündwinkel, um das Klopfen zu unterdrücken, wobei die Verbrennungsphaseneinstellung früher sein kann, was zu einem höheren Zylinderdruck zu der Zündzeitvorgabe und daher zu einer höheren gewünschten Zündspannung der Zündkerze führt. Zusätzlich kann die verringerte Zylindertemperatur die Zündbedingungen verschlechtern. Daher ist es vorteilhaft, die Zündenergie während der Wassereinspritzung während einer Übergangsbetriebsart zu erhöhen, um die Entflammbarkeit der Zylinderfüllung zu stabilisieren. Gemäß einem bevorzugten Aspekt kann der Controller den zweiten Energiewert der Zündenergie von dem ersten Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart mit Wassereinspritzung zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart mit Wassereinspritzung verringern, da der erste Zyklus der Übergangsbetriebsart die höchste Menge an eingespritztem Wasser umfassen kann und daher die höchste Zündenergie benötigen kann. Zum Erhöhen der Zündenergie kann der Controller eine vordefinierte längere Funkendauer, die sich auf etwa 5 ms summieren kann, oder eine vordefinierte Anzahl von mehreren Funkenzündungen, die von 1 bis 20 Zündungen variieren kann, bereitstellen.
  • Ferner kann der beanspruchte Gegenstand eine Steuervorrichtung, die die oben beschriebenen Verfahrensschritte ausführen kann, und eine Brennkraftmaschine, die mindestens einen Zylinder, mindestens einen Einlasskanal und eine Wassereinspritzvorrichtung umfassen kann, beinhalten. Ferner kann die Brennkraftmaschine vorzugsweise einen variablen Ventiltrieb, einen Turbolader und/oder ein internes AGR-System aufweisen. Die Kraftmaschine kann eine Benzinkraftmaschine mit einem hohen Verdichtungsverhältnis, z. B. 14 bis 18, sein. Der Turbolader und der variable Ventiltrieb können ein frühes Schließen des Einlassventils in einem Bereich von bis zu 90 Grad vor BTDC durchführen. Die Steuervorrichtung oder der Controller können in der Brennkraftmaschine enthalten sein, wobei „enthalten“ bedeuten kann, dass der Controller physisch in der Kraftmaschine integriert ist oder dass er/sie entfernt angeordnet ist, jedoch durch Signalleitungen und dergleichen damit verbunden ist.
  • Ferner kann der beanspruchte Gegenstand ein Computerprogrammprodukt, das in einem Speicher speicherbar ist und Befehle enthält, die, wenn sie von einem Computer oder einer Recheneinheit ausgeführt werden, den Computer dazu veranlassen, das oben beschriebene Verfahren oder Aspekte davon durchzuführen, sowie ein computerlesbares [Speicher-] Medium mit Befehlen, die dann, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, veranlassen, dass der Computer das Verfahren oder Aspekte davon ausführt, umfassen.
  • Zusammenfassend stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, um ein Klopfen in einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise in einer Benzinkraftmaschine mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und einem variablen Ventiltrieb, der EIVC durchführen kann, durch Einspritzen eines nicht brennbaren Fluids, welches vorzugsweise eine Flüssigkeit und am bevorzugtesten Wasser ist, in den Einlasskanal und/oder in den Zylinder dann, wenn eine Übergangsbetriebsart von einem Controller detektiert und/oder vorhergesagt wird, zu vermeiden. Das Verfahren gewährleistet ein spontanes Beschleunigungsverhalten und vermeidet einen hohen Kraftstoffverbrauch in Übergangssituationen.
  • Im Folgenden wird der beanspruchte Gegenstand anhand mindestens eines bevorzugten Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten beispielhaften Zeichnungen weiter erläutert, wobei:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Zylinders einer Brennkraftmaschine zeigt,
    • 2 eine schematische Ansicht einer Wassereinspritzvorrichtung zeigt,
    • 3 ein Diagramm mit einem schematischen Trend des Kraftstoffverbrauchs als eine Funktion des Wasser/Kraftstoff-Verhältnisses zeigt,
    • 4 ein schematisches Ventilwinkeldiagramm mit zwei verschiedenen Einlassventilwinkeln zeigt,
    • 5 ein Signal-Zeit-Diagramm mit einem schematischen Trend der Luftmasse und des Schließens des Einlassventils zeigt,
    • 6a-d schematisch verschiedene Einlassventilkurven in Abhängigkeit von den Variabilitäten des Einlassventiltriebs zeigen,
    • 7a-b anhand eines Ablaufdiagramms Beispiele einer Abfolge von Verfahrensschritten veranschaulichen,
    • 8a-d schematisch verschiedene Ventilstrategien zum Einfangen von Restgas in dem Zylinder zeigen,
    • 9a-d Beispiele verschiedener Einspritzungsstrategien für eine geteilte Einspritzung von Wasser zeigen.
  • 1 zeigt einen beispielhaften Zylinder 100 einer ansonsten nicht näher spezifizierten Brennkraftmaschine, die mehr als einen Zylinder 100 aufweisen kann. Die Kraftmaschine kann beispielsweise zwei, drei, vier, sechs, acht oder weniger/mehr Zylinder 100 aufweisen. Der Zylinder 100 umfasst eine Brennkammer 1, in der ein Kolben 2 mit einer Pleuelstange 3 angeordnet ist, der sich bewegen kann. Die Pleuelstange 3 ist mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) verbunden, die eine bekannte Kurbelwelle sein kann.
  • Ein (Luft-)Einlasskanal 4 mit einem Einlassventil 6 sowie ein Auslasskanal 5 mit einem Auslassventil 7 sind mit der Brennkammer 1 verbunden. Umgebungsluft wird durch den Einlasskanal 4 in die Brennkammer 1 gesaugt. Abgase werden von der Brennkammer 1 über den Auslasskanal 5 abgegeben. Eine Funkenzündeinheit 12, die eine Zündkerze 12a und eine Zündspule 12b umfasst, ist an der Brennkraftmaschine angebracht. Die Funkenzündeinheit 12 bietet vorzugsweise eine variable Funkendauer oder Mehrfunkenzündung. Die Brennkraftmaschine (oder kurz: „Kraftmaschine“) kann eine oder mehrere Funkenzündeinheiten 12 aufweisen. Vorzugsweise weist sie mindestens eine Funkenzündeinheit 12 pro Zylinder 100 auf. Die Zündkerze 12a sowie eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 8 oder zumindest Teile davon sind mit dem Inneren der Brennkammer 1 verbunden, so dass ein Funken und Kraftstoff in die Brennkammer 1 eingeführt/eingespritzt werden können. Die Hochdruckkraftstoffversorgung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 8 ist nicht dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 8 kann vorzugsweise eine Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung 8 sein. Ferner kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 8 vorzugsweise eine elektrohydraulische Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder eine piezoelektrische Kraftstoffeinspritzvorrichtung sein. Die Brennkraftmaschine kann mit einem oder mehreren Einlassventil-Phaseneinstellaktoren 10 und/oder einem oder mehreren Auslassventil-Phaseneinstellaktoren 11 ausgestattet sein. Der Einlassventil-Phaseneinstellaktor 10 wird vorzugsweise zum Umsetzen eines frühen Schließens des Einlassventils verwendet. Der Auslassventil- Phaseneinstellaktor 11 wird vorzugsweise zum Einstellen von Restgas und/oder zum Variieren einer Auslassventilöffnungszeitvorgabe verwendet. Die Ventil-Phaseneinstellaktoren 10, 11 sind vorzugsweise hydraulische Aktoren oder elektrische Aktoren. Andere Mittel zum Steuern der Öffnungs-/Schließzeitvorgaben des Einlass- und Auslassventils können zusätzlich oder alternativ angewendet werden. Wenn es in den nachstehend beschriebenen Aspekten nicht anders angegeben ist, kann der hierin beanspruchte Gegenstand auch eine Brennkraftmaschine umfassen, die keine Einlass-/Auslassventil-Öffnungs-/Schließzeitvorgabemittel aufweist.
  • Ferner ist eine Einspritzvorrichtung für nicht brennbare Flüssigkeit 9 mit dem Einlasskanal 4 des Zylinders 100 verbunden. Da die einzuspritzende Flüssigkeit am bevorzugtesten Wasser ist, obwohl auch andere Flüssigkeiten mit einer hohen Verdampfungsenthalpie verwendet werden können, wird der Ausdruck „Wassereinspritzvorrichtung“ als ein konkretes Beispiel für eine Einspritzvorrichtung für nicht brennbare Flüssigkeit 9 verwendet. Die Wassereinspritzvorrichtung 9 kann eine Niederdruckeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzdruck von bis zu 3 bar oder eine Hochdruckeinspritzvorrichtung mit einem Einspritzdruck von mehr als 3 bar sein. Als eine Alternative zu der Wassereinspritzvorrichtung 9, die mit dem Einlasskanal 4 verbunden ist (wie in 1 gezeigt), oder zusätzlich dazu können eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen 9 mit der Zylinderwand 14 eines Zylinders 100 verbunden sein, um Wasser direkt in die Brennkammer 1 einzuspritzen.
  • 1 zeigt ferner einen Controller 13, der elektrisch mit der Funkenzündungseinheit 12, den Ventil-Phaseneinstellaktoren 10, 11, der Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung 8 und der Wassereinspritzvorrichtung 9 verbunden ist. Der Controller 13 steuert die mehreren Einheiten/ Einspritzvorrichtungen/Aktoren. Der Controller 13 kann beispielsweise die Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) sein. Der Controller 13 kann auch irgendeine andere Steuereinheit sein und Signalleitungsverbindungen zwischen dem Controller 13 und den gesteuerten Einheiten können sich von dem Beispiel von 1 unterscheiden. Zum Beispiel können mehrere Controller 13 vorhanden sein, die Untergruppen der gesteuerten Einheiten steuern können. Beispielsweise kann ein Controller 13-1 nur Kraftstoffeinspritzvorrichtungen steuern, ein weiterer Controller 13-2 kann nur Wassereinspritzvorrichtungen 9 steuern und so weiter. Weiterhin können diese Controller 13 dann, wenn es mehrere Controller 13 gibt, hierarchisch oder auf andere Weise miteinander verbunden sein.
  • Ferner können Drucksensoren, die nicht gezeigt sind, in der Brennkammerwand 14 angeordnet sein, so dass der Druck innerhalb der Brennkammer 1 gemessen werden kann. Das Messen des Druckes in der Brennkammer 1 kann eine Rückkopplungssteuerung der einzuspritzenden Wassermenge unterstützen. Zum Beispiel kann die durch die Einspritzvorrichtung 9 einzuspritzende Wassermenge durch eine Vorwärtskopplungssteuerung in dem Controller 13 in Übereinstimmung mit vordefinierten Brennkraftmaschinenzuständen bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Vorwärtskopplungssteuerung eine Karte, eine Tabelle oder dergleichen verwenden, um die einzuspritzende Wassermenge in Abhängigkeit von dem Kraftmaschinenzustand zu bestimmen, die durch Parameter definiert sein kann und die zum Nachschlagen der einzuspritzenden Wassermenge verwendet wird. Die Parameter können die Last der Kraftmaschine und die Drehzahl sein, auf deren Grundlage die Wassermenge aus der Nachschlagekarte, der Tabelle oder dergleichen gelesen werden kann. Die Menge an einzuspritzendem Wasser, die durch die Vorwärtskopplungssteuerung festgelegt wurde, kann anschließend basierend auf dem tatsächlichen Druck in der Brennkammer 1 korrigiert werden. Dies kann beinhalten, dass die Vorwärtskopplungssteuerung annimmt, dass die Verbrennungsphase des Verbrennungszyklus „pünktlich“ ist, d. h. weder vor der Zeitvorgabe noch verzögert ist, und dass diese Annahme möglicherweise nicht den realen Bedingungen entspricht, da die Verbrennungsphase des Verbrennungszyklus vielleicht verzögert ist. Eine solche Abweichung zwischen der Sollzeit und der Istzeit der Verbrennungsphase kann dann durch eine Rückkopplungssteuerung kompensiert werden, die zum Korrigieren/Anpassen der durch die Vorwärtskopplungssteuerung bestimmten Wassermenge verwendet wird. Zum Beispiel kann die Zeitvorgabe bestimmt werden, indem ein Solldruck an einem bestimmten Punkt innerhalb des Verbrennungszyklus, z B. dem Punkt von 50 % Gesamtbrennrate (MFB50), wobei der tatsächliche Druck von dem Drucksensor an diesem Punkt gemessen wird. Der Punkt kann durch den Kurbelwinkelwert oder dergleichen bestimmt werden. Der technische Vorteil der Rückkopplungssteuerung besteht darin, dass insbesondere im Falle einer verzögerten Zeitvorgabe Wasser eingespart werden kann, das in einem Wassertank 15 des Fahrzeugs mitgeführt werden muss.
  • 2 zeigt eine Wassereinspritzvorrichtung 101 eines Aspekts, bei dem das nicht brennbare Fluid Wasser ist. Die Wassereinspritzvorrichtung 101 weist einen Wassertank 15 und eine Wasserpumpe 16, die Wasser aus dem Wassertank 15 über eine Wasserleitung bzw. ein Wasserrohr 17 zu der Wassereinspritzvorrichtung 9 liefern kann, auf. Die Wassereinspritzvorrichtung 9 und die Wasserpumpe 16 sind elektrisch mit dem Controller 13 über Signalleitungen 18 verbunden. Der Controller 13 kann unter anderem die Einspritzpulsbreite/-zeit, den Einspritzdruck und/oder die Einspritzzeitvorgabe steuern. Zum Beispiel kann der Controller 13 dazu ausgelegt sein, die Einspritzimpulsbreite/-zeit so zu variieren, dass die Menge an Wasser, die in die Kraftmaschine eingespritzt wird, variiert werden kann. Wie oben beschrieben kann die Wassereinspritzvorrichtung 9 so angeordnet sein, dass Wasser direkt in die Brennkammer 1 eingespritzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Wassereinspritzvorrichtung 9 mit dem Einlasskanal 4 verbunden sein, so dass Wasser in den Strom von Luft, der in die Brennkammer 1 gesaugt wird eingespritzt werden kann. Das Wasser kann ferner eingespritzt werden, um ein Gemisch aus Luft und Wasser zu bilden.
  • Die Wassereinspritzvorrichtung 101 gemäß 2 ist ein schematisches Beispiel, das weitere nicht gezeigte und/oder optionale Elemente umfassen kann, wie beispielsweise eine Fluidleiste zum Verbinden mehrerer Wassereinspritzvorrichtungen 9, Sensoren für Temperatur, Druck und dergleichen, weitere Signalleitungen, weitere Wasserleitungen/-rohre zur Rückführung von Wasser oder dergleichen, Ventile und/oder weitere Aktoren, Pumpen und dergleichen.
  • Das Diagramm in 3 zeigt einen schematischen Trend des Kraftstoffverbrauchs als eine Funktion des Wasser/Kraftstoff-Verhältnisses. Bei hohen Lasten, z. B. bei Nennleistung, kann es schwierig sein, einen Benzinkraftmaschine mit Funkenzündung mit einer optimierten Verbrennungsphaseneinstellung zu betreiben, da der frühestmögliche Zündwinkel durch Kraftmaschinenklopfen begrenzt wird. Die hier beschriebene Wassereinspritzung in den Einlasskanal 4 und/oder in den Zylinder 100 während des Ansaugtaktes führt zu einem Abfall der Gastemperatur in dem Zylinder 100, was eine optimierte Verbrennungsphaseneinstellung ermöglicht und eine Verfettung des Luft-Kraftstoff-Gemischs vermeidet. Daher ist mit der beanspruchten Wassereinspritzung insbesondere bei hohen Kraftmaschinenlasten eine deutliche Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreichbar.
  • 4 zeigt schematisch ein Umschalten des Einlassventilkurbelwinkels von einem ersten Einlassventilwinkel IVA1 auf einen zweiten Einlassventilwinkel IVA2 (von dem linken zu dem rechten Teil von 4), wobei IVA1 ein frühes Schließen des Einlassventils und IVA2 ein Schließen des Einlassventils, das angewendet werden kann, wenn eine höhere Volumeneffizienz (kein EIVC) benötigt wird, darstellt. Das Umschalten kann zum Beispiel ausgeführt werden, wenn eine Änderung von einer niedrigen oder mittleren Last der Kraftmaschine auf eine höhere Last stattfindet. Der Auslassventilwinkel EVA bleibt in dieser schematischen Darstellung konstant, kann aber auch geändert werden. Das Umschalten des Einlassventilwinkels kann wie in 4 gezeigt einen Anstieg der Verdichtungsendtemperatur in dem Zylinder 100 verursachen, was zu einem unerwünschten Klopfen führen kann. In einer solchen Situation unterdrückt die hierin beschriebene gesteuerte Wassereinspritzung während des Ventilwinkelschaltens das Klopfen. Mit anderen Worten kann das Verfahren des Unterdrückens des Klopfens durch Wassereinspritzung vorteilhaft angewendet werden, und zwar beispielsweise in dem Szenario während eines Umschaltens der (Einlass-)Ventilwinkel-Schließ-/Öffnungszeitvorgabe. Ein Beispiel für ein solches Anwendungsszenario während des Umschaltens des Ventilwinkels ist in 4 gezeigt und die Wassereinspritzung kann bis zum Ende der Umschaltperiode, d. h. bis das Umschalten der Ventilzeitvorgabe abgeschlossen ist, durchgeführt werden.
  • 5 zeigt ein Signal-Zeit-Diagramm mit einem schematischen Trend der Luftmasse (durchgezogene Linie) und der Einlassventilschließzeitvorgabe (gestrichelte Linie). Wenn sich die Einlassventilschließzeitvorgabe auf einen größeren Kurbelwinkel ändert, nimmt die Luftmasse in dem Zylinder 100 während dem Andern/Umschalten der Ventilzeitvorgabe zu. Es ist ein Überschwingen der Luftmasse erkennbar, bevor das Schließen des Einlassventils seinen Endwert erreicht. Das Auftreten dieses Überschwingens entspricht üblicherweise einem Auftreten von Klopfen, weil die schnell ansteigende Luftmasse zu einem Anstieg in der Zylindertemperatur führt (nicht gezeigt). Dieses Klopfen kann durch das hier beschriebene Wassereinspritzungsverfahren verhindert werden und die Wassereinspritzung kann durchgeführt werden, bis die Luftdurchflussvariation abgenommen hat oder der Luftdurchfluss wieder stabil ist.
  • 6a-d zeigen Beispiele für Einlassventilkurven, die von verschiedenen Variabilitäten in dem Einlassventiltrieb verursacht werden, um ein frühes Schließen des Einlassventils zu verwirklichen. Das vorliegende Verfahren der Einspritzung von Wasser während eines Umschaltens der Ventilzeitvorgabe kann auch innerhalb einer Kraftmaschine, die die folgenden Umschalt-/Änderungsoptionen bereitstellt, angewendet werden. 6a zeigt eine Änderung in der Phaseneinstellung des Einlassventils 6, die zu einem frühen Schließen des Einlassventils, aber auch zu einem frühen Öffnen des Einlassventils und daher zu einer größeren Ventilüberlappung des Einlassventils 6 und des Auslassventils 7 führt. In Abhängigkeit von dem Druckabfall zwischen dem Auslasskanal 5 und dem Einlasskanal 4 kann die größere Ventilüberlappung zu einem unerwünschten Anstieg von internem Restgas führen. Zum Entdrosseln bei Teillast kann eine große Menge an Restgas nützlich sein, aber bei leichter Last kann sie zu einer instabilen Verbrennung führen. Daher kann das Verwenden eines Nockenphasenverstellers ein frühes Schließen des Einlassventils in einem begrenzten Teil des Kraftmaschinenkennfelds ermöglichen und eine Drosselklappe kann vielleicht noch notwendig sein, um die Last der Benzinkraftmaschine zu steuern. Als weiteren Schritt zu einer größeren Variabilität zeigt 6b eine Änderung in dem Einlassventilhub neben der Änderung in der Einlassventilphaseneinstellung. Ein solcher Ventiltrieb kann ein frühes Schließen des Einlassventils in einem weiten Bereich des Kraftmaschinenkennfelds ermöglichen und ist in der Lage, die Last und das Restgas durch Ändern des Ventilhubs zu steuern. 6c zeigt Einlassventilkurven eines Einlassventiltriebs, der zwei Ventilprofile mit unterschiedlichen Ventilhüben (IV1 , IV2 ) umfasst, wobei IV2 die zusätzliche Möglichkeit bietet, die Länge der Einlassventilöffnungszeit zu variieren. Bei hoher Last kann die Ventilkurve IV1 in Gebrauch sein, wohingegen bei Teillast und niedriger Last der Ventiltrieb auf IV2 umgeschaltet werden kann. Zuletzt wird in 6d ein vollständig variabler Einlassventiltrieb gezeigt, der ein Variieren der Ventilzeitvorgabe, des Ventilhubs und der Länge der Ventilöffnungszeit ermöglichen kann.
  • Das Ablaufdiagramm von 7a zeigt ein Beispiel für eine mögliche Abfolge von Schritten, wenn eine Übergangsbetriebsart detektiert wurde. Die Übergangsbetriebsart kann von dem Controller 13 basierend auf einer Änderung der Last der Kraftmaschine und/oder der Drehzahl detektiert werden. Zum Beispiel kann der Controller 13 detektieren, dass eine Änderungsrate (eine Variation über die Zeit) der Last und/oder die Drehzahl einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, was als eine Übergangsbetriebsart gewertet wird. Die Dauer der Übergangsbetriebsart kann so definiert sein, dass sie die Zeitspanne, während der sich die Änderungsrate über dem Schwellenwert befindet, ist. Unter der Annahme, dass die Übergangsbetriebsart detektiert wurde (siehe Schritt S100 in 7a), zeigt 7a nun ein Anwendungsszenario des vorliegenden Verfahrens, das die Wassereinspritzung während eines Umschaltens der Ventilzeitvorgabe wie beispielsweise einer Änderung von einem Miller-Zyklus zu einem nicht-Miller-Zyklus oder dergleichen umfasst. Die Detektion einer Umschaltperiode kann als ein mögliches Beispiel durch Vergleichen des Istwertes der Ventilzeitvorgabe, der beispielsweise über einen Kurbelwinkel oder dergleichen ausgedrückt ist, mit dem Eingabesollwert (siehe 5) durchgeführt werden. Wenn sich die zwei Werte voneinander unterscheiden oder wenn sie um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert abweichen, kann beispielsweise durch den Controller 13 in Schritt S101 und dem oben beschriebenen Vergleich detektiert werden, dass eine Umschaltperiode begonnen hat, und in Schritt S102 wird eine Wassereinspritzung eingeleitet. Andernfalls kann in Schritt S103 die Wassereinspritzung nicht eingeleitet werden. Allerdings kann das Wasser in anderen Beispielen des hier beschriebenen Verfahrens sowieso eingespritzt werden, z. B. wenn Wasser immer während einer Übergangsbetriebsart immer eingespritzt werden soll, d. h. ungeachtet dessen, ob ein Umschalten der Ventilzeitvorgabe stattfindet oder nicht. Nach Schritt S103 wird wiederum ein Vergleich des Ventilzeitvorgabe-Istwerts und des Sollwerts ausgeführt und dann, wenn die Differenz der Werte nicht unterhalb eines Schwellenwerts liegt, wird detektiert, dass das Umschalten andauert. Ansonsten wird das Ende der Umschaltperiode detektiert oder wird als nah vorhergesagt und die Wassereinspritzung wird in Schritt S104 beendet.
  • Das obige Beispiel von 7a zeigt das Beispiel, in dem das Wasser während einer Ventilumschaltaktion eingespritzt wird. Die Wassereinspritzung kann allerdings alternativ oder zusätzlich während anderer Bedingungen wie beispielsweise dann, wenn eine schnelle Beschleunigung (eine Beschleunigung über einer vorbestimmten Schwelle) in einer Kraftmaschine mit internem AGR detektiert wird, oder während einer Änderung der Menge an Restgas in dem Zylinder 100 durchgeführt werden. Ferner kann die Umschaltperiode im Vergleich zu Schritt S101 auf andere Weise, beispielsweise basierend auf Kraftmaschinenleistungsparametern oder ähnlichem, detektiert werden.
  • Das Ablaufdiagramm von 7b zeigt ein weiteres Beispiel für eine Abfolge von Schritten des vorliegenden Verfahrens. Beginnend mit einem stationären Betriebspunkt und einem bestimmten Schließen des Einlassventils IVCS (S200) prüft der Controller 13, ob der Pedalwertgradient ΔPV größer als ein Schwellenwert ΔPVTH ist. Wenn dies der Fall ist, bestimmt der Controller 13, dass eine Übergangsbetriebsart (TOM) detektiert wurde, und sagt die Änderung in der Einlassventil-Schließzeitvorgabe ΔIVCp (S201) vorher. In dem nächsten Schritt S202 startet das Schalten des Einlassventils. Wenn ΔIVC größer als ein Schwellenwert ΔIVCTH ist, aktiviert der Controller 13 die Wassereinspritzung (S204). Wenn ΔIVC kleiner als ein Schwellenwert ΔIVCTH ist, wird die Wassereinspritzung nicht von dem Controller 13 aktiviert. Solange der Einlassventil-Istschließwinkel nicht das Sollschließen des Einlassventils IVCS + ΔIVCp erreicht, wird die Übergangsbetriebsart TOM aktiviert und Wasser wird eingespritzt, wenn die vorhergesagte Änderung des Sollschließens des Einlassventils ΔIVCp größer als der Schwellenwert ΔIVCTH war. Wenn das Schließen des Einlassventils den Sollwert IVCS + ΔIVCp erreicht, bestimmt der Controller 13 das Ende des Umschalten des Einlassventils (S205) mit Hilfe eines optionalen Klopfsensors (nicht gezeigt), der elektrisch mit dem Controller 13 verbunden ist, und zwar unabhängig davon, ob Klopfen auftritt oder nicht. Wenn Klopfen auftritt, führt der Controller 13 die Wassereinspritzung (S207) durch, wenn nicht, wird kein Wasser eingespritzt.
  • Es sollte erwähnt werden, dass in dem obigen Beispiel manche Schritte ausgelassen und/oder wiederholt werden können. Zum Beispiel kann das Verfahren nur die Schritte des Detektierens, ob eine Übergangsbetriebsart vorliegt, und des Aktivierens der Wassereinspritzung umfassen, was bedeutet, dass nur Schritte S200 und S204 ausgeführt würden. Ferner kann das Detektieren einer Übergangsbetriebsart nicht nur wie in Verbindung mit S201 oben beschrieben ausgeführt werden. Anstelle des Pedalwerts oder zusätzlich dazu können andere Indikatoren für eine Übergangsbetriebsart wie beispielsweise Drehzahl oder Beschleunigung des Fahrzeugs, Kraftmaschinenlast oder Kraftmaschinendrehzahl und dergleichen verwendet werden. Zum Beispiel können mehrere Prüfschritte anschließend oder parallel ausgeführt werden, um zu bestimmen, ob eine Übergangsbetriebsart aufgetreten ist.
  • Ferner können die Schritte nach S205 ebenfalls ausgelassen werden. Weiterhin kann die Detektion eines Umschaltens der Ventilschließzeitvorgabe auf eine andere Weise ausgeführt werden. Zum Beispiel kann bei S202 durch einen Vergleich detektiert werden, dass die Soll-Ventilschaltzeitvorgabe und die Ist-Ventilschaltzeitvorgabe sich unterscheiden, was als der Beginn einer Umschaltperiode verstanden werden kann, und der Wassereinspritzungsschritt S204 kann gestartet werden (siehe z. B. 7a). Ebenso kann ohne einen Klopfsensor bestimmt werden, ob die Umschaltperiode noch aktiv ist, und sobald das Ende der Umschaltperiode detektiert wird, kann die Wassereinspritzung gestoppt werden.
  • Ferner kann, anstelle von oder in Kombination mit der Wassereinspritzung während des Umschaltens zwischen frühem/spätem Schließen des Einlassventils wie oben beschrieben, der Wassereinspritzungsschritt umfassen, zu detektieren, ob eine Beschleunigung über einem voreingestellten Schwellenwert detektiert wird, und zwar insbesondere dann, wenn die Kraftmaschine ein internes AGR-System aufweist, und das Wasser kann während der schnellen Beschleunigung eingespritzt werden. In diesem Fall würden die entsprechenden Schritte von 7 (insbesondere die Schritte zwischen S201-S205) ersetzt oder zusätzliche Schritte würden hinzugefügt werden.
  • Die Wassereinspritzung kann auch variiert werden, was ferner nachstehend beschrieben ist.
  • 8a-d zeigen schematisch verschiedene Einlass- und Auslassventilkurven, um verschiedene Strategien des Einfangens von Restgas in dem Zylinder 100 umzusetzen. 8a zeigt eine Ventilzeitvorgabe mit einem frühen Öffnen des Einlassventils während des Auslasstakts, was zu einer größeren Ventilüberlappung vor dem oberen Gasaustausch-Totpunkt (GTDC) führt. Während dieser großen Ventilüberlappung wird Auslassgas in den Einlasskrümmer gedrückt, solange der Auslassdruck höher ist als der Einlassdruck. 8b zeigt eine Ventilzeitvorgabe, bei der das Auslassventil 7 während des Einlasstakts spät schließt, was zu einer großen Ventilüberlappung vor dem oberen Gasaustausch-Totpunkt (GTDC) führt. Dieses späte Schließen des Auslassventils verursacht, dass Abgas aus der Auslassöffnung 5 zurück in den Zylinder 100 gezogen wird. In 8c ist eine Ventilzeitvorgabe gezeigt, die eine zweite Öffnung des Auslassventils 7 während des Einlasstakts zeigt, so dass Abgas in den Zylinder 100 zurückgesaugt wird. In 8d wird das Restgas durch ein frühes Schließen des Auslassventils 7 (z. B. 90 Grad vor GTDC) und ein spätes Öffnen des Einlassventils 6 (z. B. 90 Grad nach GTDC) in dem Zylinder 100 eingefangen, was eine negative Ventilüberlappung verursacht. Während die in 8a gezeigte Ventilzeitvorgabe die kühlste Restgastemperatur ergibt, führt die in 8d gezeigte zu der wärmsten Restgastemperatur aller gezeigten Ventilzeitvorgabestrategien. Verantwortlich dafür sind die Wandwärmeverluste des Gases in dem Auslass- 5 und dem Einlasskanal 4, die am höchsten sind, wenn das Abgas von dem Auslasskanal 5 zurück in den Einlasskanal 4 strömt, und am niedrigsten, wenn kein Gasstrom stattfindet. In Benzinkraftmaschinen mit Funkenzündung werden die in 8a und 8b schematisch gezeigten Ventilstrategien bevorzugt verwendet, was zu moderaten Restgastemperaturen bei niedriger Last führen kann. Trotzdem kann unter Verwendung der schematisch in 8b gezeigten Ventilüberlappung bei mittlerer Last, die zum Reduzieren von Pumpverlusten sinnvoll sein kann, Klopfen auftreten. Insbesondere kann in der Übergangsbetriebsart das Risiko des Klopfens wegen des verzögerten Ansprechverhaltens des Ventilaktors 10, 11 vorhanden sein. Daher ist die Wassereinspritzung während der Übergangsbetriebsart wie beschrieben eine effektive Maßnahme, um Klopfen in dieser Situation zu unterdrücken.
  • 9a-d zeigen vier mögliche Beispiele einer aufgeteilten Wassereinspritzung während der Übergangsbetriebsart. 9a zeigt die Einspritzsignale WI von vier bzw. zwei Einspritzungen mit der gleichen Einspritzperiode. Die mehreren Einspritzungen finden während der Öffnungszeit des Einlassventils IV statt, weil die Beispiele in 9a und 9b eine Kanalwassereinspritzung repräsentieren. Da in dem ersten Zyklus der Übergangsbetriebsart eine größere Menge an Wasser benötigt werden kann, kann die Anzahl von Einspritzungen von vier Einspritzungen in dem ersten Zyklus auf zwei Einspritzungen in einem folgenden Zyklus x reduziert werden. In 9b wird dasselbe Einspritzmuster wie in 9a für den ersten Zyklus der Übergangsbetriebsart gezeigt. Anstelle die Anzahl von Einspritzungen zu reduzieren, zeigt 9b vier Einspritzungen mit einer verringerten Einspritzperiode, um die Gesamtmenge des eingespritzten Wassers in einem folgenden Zyklus x zu verringern. In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung können die Einspritzperioden in dem ersten und in einem anschließenden Zyklus verschiedene Längen wie beispielsweise eine erste lange Einspritzungsperiode, der mehrere verkürzte Einspritzperioden folgen, oder andersherum aufweisen. Darüber hinaus können in einem folgenden Zyklus die Anzahl von Einspritzungen und die Einspritzdauer reduziert werden. Die Anzahl von Einspritzungen kann zwischen 1 und 5 variieren und die Einspritzperiode kann in einem Bereich zwischen 0,5 ms und 5 ms liegen. Die vorher beschriebenen Einspritzmuster können auch mit einer Direktwassereinspritzung DWI verwirklicht werden. Zusätzlich ermöglicht eine Direktwassereinspritzung DWI wie in 9c und 9d gezeigt mehrere Wassereinspritzungen in dem Verbrennungstakt. Parallel zu den in 9a und 9b gezeigten Beispielen wird in 9c die Anzahl der Einspritzungen in einem anschließenden Zyklus x halbiert, wohingegen 9d eine reduzierte Einspritzperiode für eine gleiche Anzahl von Einspritzungen wie in dem ersten Zyklus zeigt. Die vorher beschriebenen Variationen der Einspritzperioden und der Anzahl von Einspritzungen können auch umgesetzt werden, wenn das Wasser während des Verbrennungstakts eingespritzt wird. Es ist zu beachten, dass ein Erhöhen der ersten Wassereinspritzperiode und ein anschließendes allmähliches Verringern der Einspritzperiode die Wasserversorgung in den Zylinder 100 in vorteilhafter Weise stabilisiert. Ein Aufteilen der Wassereinspritzung in mehrere Einspritzaktionen während eines Verbrennungszyklus kann die Verdampfung des Wassers fördern, was eine Anhaftung an der Zylinderwand 14 vermeidet. Wenn die Wassermenge im Voraus bestimmt wird, können die Klopfunterdrückung und die Stabilität der Verbrennung gut sichergestellt werden und dann, wenn zusätzlich die beschriebene Vorwärtskopplungssteuerung der Wassermenge verwendet wird, können sie sogar noch besser sichergestellt werden. Die Verbrennungsstabilität kann ferner verbessert werden, wenn die Zündungsenergie während der Wassereinspritzung gemäß dem hier beschriebenen Verfahren erhöht wird. Energie kann allerdings gespart werden, wenn die Zündungsenergie allmählich von einer ersten Zündung zu den anschließenden hin verringert wird.
  • Zusammengefasst ermöglicht der vorliegende Gegenstand insbesondere eine verbesserte Klopfunterdrückung in Brennkraftmaschinen durch Wassereinspritzung während Übergangsbetriebsarten von Kraftmaschinen. Zum Beispiel deckt ein bevorzugter Aspekt eine Kombination einer Miller-Zyklus-Kraftmaschine mit Wassereinspritzung und einer Wassereinspritzung während des Umschaltens zwischen frühem oder spätem Schließen des Einlassventils ab. Ferner wird während einer schnellen Beschleunigung die Wassereinspritzung verwendet, und zwar insbesondere dann, wenn die Kraftmaschine ein internes AGR-System aufweist.
  • Obwohl vorstehend eine bestimmte Reihenfolge der von bestimmten Aspekten und Beispielen durchgeführten Operationen beschrieben ist, sollte beachtet werden, dass eine solche Reihenfolge beispielhaft ist, da Alternativen die Operationen in einer anderen Reihenfolge durchführen können, bestimmte Operationen kombinieren können, bestimmte Operationen überlappen lassen können oder dergleichen. Verweise in der Beschreibung auf einen bestimmten Aspekt geben an, dass der beschriebene Aspekt ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft umfassen kann, aber nicht jeder Aspekt muss notwendigerweise das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder die bestimmte Eigenschaft umfassen. Die Merkmale, die hierin beschrieben sind und die durch die Figuren gezeigt werden, können kombiniert werden. Der hierin beschriebene und beanspruchte Gegenstand sollte diese Kombinationen beinhalten, solange sie in den Geltungsbereich der unabhängigen Ansprüche fallen.
  • Es sollte erneut beachtet werden, dass die Beschreibung und Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen. Somit wird erkannt werden, dass Fachleute verschiedene Anordnungen entwickeln können, die, obwohl sie hierin nicht explizit beschrieben oder gezeigt sind, die Prinzipien des beanspruchten Gegenstands verkörpern und in dessen Gedanken und Geltungsbereich eingeschlossen sind.
  • Ferner sollte beachtet werden, dass die Schritte der verschiedenen oben beschriebenen Verfahren und Komponenten der beschriebenen Systeme von programmierten Computern durchgeführt werden können. Hierin sollen einige Ausführungsformen Programmspeichervorrichtungen wie beispielsweise digitale Datenspeichermedien, die maschinen- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare oder computerausführbare Programme oder Befehle codieren, abdecken, wobei die Befehle einige oder alle Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchführen. Die Programmspeichervorrichtungen können beispielsweise digitale Speicher, magnetische Speichermedien wie z. B. Magnetplatten und Magnetbänder, Festplatten oder optisch lesbare digitale Datenspeichermedien sein. Die Ausführungsformen sind auch dazu gedacht, Computer abzudecken, die dazu programmiert sind, die Schritte der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen.
  • Zusätzlich sollte beachtet werden, dass die Funktionen der verschiedenen hierin beschriebenen Elemente durch die Verwendung dedizierter Hardware ebenso wie Hardware, die dazu in der Lage ist, Software auszuführen, in Verbindung mit geeigneter Software bereitgestellt werden können. Wenn die Funktionen durch einen Prozessor bereitgestellt werden, können sie durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen geteilten Prozessor oder durch mehrere individuelle Prozessoren, von denen manche geteilt werden können, bereitgestellt werden. Darüber hinaus soll die explizite Verwendung des Begriffs „Prozessor““ oder „Controller“ nicht in dem Sinne ausgelegt werden, dass dieser sich ausschließlich auf Hardware, die dazu fähig ist, Software auszuführen, bezieht, und kann implizit ohne Einschränkung Folgendes umfassen: Digitalsignalprozessorhardware (DSP-Hardware), einen Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), eine feldprogrammierte Gatteranordnung (FPGA), Nur-Lese-Speicher (ROM) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM) und nichtflüchtige Speicher. Andere Hardware, herkömmlich und/oder benutzerdefiniert, kann ebenfalls enthalten sein.
  • Zuletzt sollte beachtet werden, dass jedes Blockdiagramm hierin konzeptuelle Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellt, die die Prinzipien des beanspruchten Gegenstands verkörpern. In ähnlicher Weise ist ersichtlich, dass jedes Ablaufschema, Ablaufdiagramm, Zustandsübergangsdiagramm, jeder Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen durch computerlesebare Medien dargestellt werden können und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist oder nicht.
  • Zusammenfassend bietet der/das vorliegende Gegenstand/Verfahren ein effektives Konzept, um Kraftmaschinenklopfen in einer Übergangsbetriebsart durch Einspritzen eines nicht brennbaren Fluids, das bevorzugt eine Flüssigkeit und am bevorzugtesten Wasser ist, zu vermeiden. Das Verfahren ermöglicht hohe Verdichtungsverhältnisse sogar bei aufgeladenen Benzinkraftmaschinen ohne Nachteile in Bezug auf Beschleunigungsreaktion und Kraftstoffverbrauch in Übergangsfahrsituationen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkammer ,
    2
    Kolben
    3
    Pleuelstange
    4
    Einlasskanal
    5
    Auslasskanal
    6
    Einlassventil
    7
    Auslassventil
    8
    Kraftstoffeinspritzvorrichtung
    9
    Einspritzvorrichtung für nicht brennbares Fluid/Wasser
    10
    Einlassventil-Phaseneinstellaktor
    11
    Auslassventil-Phaseneinstellaktor
    12
    Funkenzündung
    12a
    Zündkerze
    12b
    Zündspule
    13
    Controller
    14
    Zylinderwand
    15
    (Wasser-)Tank
    16
    (Wasser-)Pumpe
    17
    (Wasser-)Rohr
    100
    Zylinder
    101
    (Wasser-)Einspritzvorrichtung
    ISFC
    Angegebener spezifischer Kraftstoffverbrauch
    GTDC
    Oberer Gaswechsel-Totpunkt
    ITDC
    Oberer Zündungs-Totpunkt
    BDC
    Unterer Totpunkt
    IV
    Einlassventil
    EV
    Auslassventil
    IVA
    Einlassventilwinkel
    EVA
    Auslassventilwinkel
    IVC
    Schließen des Einlassventils
    IVL
    Einlassventilhub
    WI
    Wassereinspritzung
    PWI
    Kanalwassereinspritzung
    DWI
    Direktwassereinspritzung
    TOM
    Übergangsbetriebsart
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2009138661 A [0003]
    • JP 2017089555 A [0003]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (100), mindestens einer Einspritzvorrichtung für nicht brennbares Fluid (9), die zum Einspritzen eines nicht brennbaren Fluids in die Brennkraftmaschine ausgelegt ist, und mindestens einem Controller (13), gekennzeichnet durch ein Steuern der Einspritzvorrichtung (9) zum Einspritzen des nicht brennbaren Fluids in die Brennkraftmaschine dann, wenn die Brennkraftmaschine in einer Übergangsbetriebsart arbeitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte des Detektierens und/oder Vorhersagens des Beginns und der Dauer der Übergangsbetriebsart und des Aktivierens der Einspritzvorrichtung (9) zum Einspritzen von nicht brennbarem Fluid dann, wenn der Beginn der Übergangsbetriebsart bestimmt wird, und/oder bei dem vorhergesagten Beginn der Übergangsbetriebsart.
  3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Steuern eines variablen Ventiltriebs der Brennkraftmaschine, das dazu ausgelegt ist, eine Ventil-Öffnungs-/Schließzeitvorgabe zu variieren, wobei der variable Ventiltrieb dazu ausgelegt ist, die Einlassventil-Schließzeitvorgabe von einem ersten Kurbelwinkel auf einen zweiten Kurbelwinkel umzuschalten, wobei der zweite Kurbelwinkel größer als der erste Kurbelwinkel ist; oder wobei der variable Ventiltrieb dazu ausgelegt ist, die Einlassventil-Schließzeitvorgabe von einem dritten Kurbelwinkel auf einen vierten Kurbelwinkel umzuschalten, wobei der vierte Kurbelwinkel kleiner als der dritte Kurbelwinkel ist.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Steuern eines variablen Ventiltriebs, das dazu ausgelegt ist, eine Menge an internem Restgas von einem ersten Restgaswert zu einem zweiten Restgaswert zu variieren, wobei der zweite Restgaswert größer als der erste Restgaswert ist.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Einspritzen von Wasser während einer Umschaltperiode, während der von einer oder auf eine frühe(n) oder späte(n) Einlassventil-Schließzeitvorgabe umgeschaltet wird.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verringern einer Menge an eingespritztem nicht brennbarem Fluid von einem ersten Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verringern einer Einspritzperiode von nicht brennbarem Fluid von dem ersten Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart.
  8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (13) die Gesamtmenge des eingespritzten nicht brennbaren Fluids aufteilt und diese über mehrere Mehrfach-Einspritzungen einspritzt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (13) die Anzahl der Mehrfach-Einspritzungen des nicht brennbaren Fluids von dem ersten Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart verringert.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (13) die Einspritzperiode jeder Einspritzung der Mehrfach-Einspritzungen des nicht brennbaren Fluids von dem ersten Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart verringert.
  11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Erhöhen der Zündenergie der Funkenzündung (12) von einem vorgegebenen ersten Zündenergiewert auf einen vorgegebenen zweiten Energiewert dann, wenn ein Einspritzen von nicht brennbarem Fluid durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Verringern des vorgegebenen zweiten Zündenergiewerts der Funkenzündung (12) von dem ersten Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart zu einem nachfolgenden Verbrennungszyklus der Übergangsbetriebsart.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch ein Erhöhen der vorgegebenen Zündenergie der Funkenzündung (12) durch Vorsehen einer vorgegebenen längeren Funkendauer oder durch Vorsehen einer vorgegebenen Anzahl von Mehrfach-Funkenzündungen.
  14. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (100) und mindestens einer Einspritzvorrichtung für nicht brennbares Fluid (9), die dazu ausgelegt ist, ein nicht brennbares Fluid in die Brennkraftmaschine einzuspritzen, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche durchzuführen.
  15. Brennkraftmaschine, die die Steuervorrichtung nach Anspruch 14 enthält.
  16. Computerprogrammprodukt, das in einem Speicher speicherbar ist und Befehle enthält, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, veranlassen, dass der Computer das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 ausführt.
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