DE102021106128A1

DE102021106128A1 - Motorsteuerungsstrategie mit variablem verdichtungsverhältnis

Info

Publication number: DE102021106128A1
Application number: DE102021106128.8A
Authority: DE
Inventors: Justin E. Ketterer; Ryan M. Heinbuch; Nathan M. Picot; Craig E. Slepicka; Pulasti Bandara; Christopher E. Whitney
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-12-30
Also published as: CN113864068B; CN113864068A; US11092089B1

Abstract

Ein Verfahren zum Auswählen eines Verdichtungsverhältnisses in einem Verbrennungsmotor mit einem Mechanismus, der zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses konfiguriert ist, beinhaltet das Empfangen eines angeforderten Ausgangsdrehmomentwertes über eine elektronische Steuerung. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Wertes der Motordrehzahl, der dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert entspricht, über die Steuerung. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Bestimmen eines Verdichtungsverhältniswertes über die Steuerung, der dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert und dem bestimmten Wert der Motordrehzahl entspricht. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen, über die Steuerung, einer Position des Mechanismus, die dem bestimmten Verdichtungsverhältniswert entspricht. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Befehlen der bestimmten Position des Mechanismus über das Steuergerät und dadurch das Auswählen des bestimmten Verdichtungsverhältniswertes. Ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis und ein elektronisches Steuergerät verwendet, das so konfiguriert ist, dass es den Motor gemäß dem Verfahren betreibt, wird ebenfalls offenbart.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuerstrategie für einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis.
Ein Verbrennungsmotor ist eine Wärmekraftmaschine, in der die Verbrennung eines Kraftstoffs mit einem Oxidationsmittel (typischerweise Luft) in einer Brennkammer stattfindet, die ein integraler Bestandteil des Motors ist. Verbrennungsmotoren werden häufig für den Antrieb von Fahrzeugen eingesetzt, entweder als primäre Energiequelle oder als Teil eines Hybridantriebsstrangs. In einem Hubkolben-Verbrennungsmotor wird durch die Ausdehnung der Gase mit hoher Temperatur und hohem Druck in einem Brennkammerraum im oberen Teil des Zylinders eine direkte Kraft auf den Kolben des Motors ausgeübt. Die auf den Kolben ausgeübte Verbrennungskraft wirkt anschließend über die Pleuelstange des Motors, um die Kurbelwelle des Motors zu drehen.
Das Verdichtungsverhältnis ist eine der grundlegenden Spezifikationen eines Verbrennungsmotors. Das Verdichtungsverhältnis eines Verbrennungsmotors ist ein Wert, der das Verhältnis des Volumens des Brennraums des Motors von seinem größten Hubraum zu seinem kleinsten Hubraum darstellt. Bei einem Hubkolben-Verbrennungsmotor ist das Verdichtungsverhältnis typischerweise definiert als das Verhältnis zwischen dem Volumen des Zylinders und des Brennraums, wenn sich der Kolben am unteren Ende seines Hubs befindet, und dem Volumen des Brennraums, wenn sich der Kolben am oberen Ende seines Hubs befindet. Das Verdichtungsverhältnis eines Verbrennungsmotors hat einen großen Einfluss auf die Drehmomentleistung und die Kraftstoffeffizienz des Motors.
BESCHREIBUNG
Eine Ausführungsform der Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Auswählen eines Verdichtungsverhältnisses in einem Verbrennungsmotor mit einem Mechanismus, der zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses konfiguriert ist. Das Verfahren umfasst den Empfang eines angeforderten Ausgangsdrehmomentwertes über eine elektronische Steuerung. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen eines Wertes der Motordrehzahl, der dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert entspricht, über die elektronische Steuerung. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Bestimmen eines Verdichtungsverhältniswertes, der dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert und dem bestimmten Wert der Motordrehzahl entspricht, über die elektronische Steuerung. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen, über die elektronische Steuerung, einer Position des Mechanismus, die dem bestimmten Verdichtungsverhältniswert entspricht. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Befehlen der bestimmten Position des Mechanismus über das elektronische Steuergerät und dadurch das Auswählen des bestimmten Verdichtungsverhältniswertes.
Weiterhin beinhaltet das Verfahren, dass über die elektronische Steuerung eine Position des Mechanismus befohlen wird und dadurch der ermittelte Wert des Verdichtungsverhältnisses ausgewählt wird.
Die Bestimmung des Wertes des Verdichtungsverhältnisses, der dem angeforderten Wert des Ausgangsdrehmoments und dem ermittelten Wert der Motordrehzahl entspricht, kann den Zugriff auf eine Nachschlagetabelle beinhalten, die z. B. in einem Speicher der elektronischen Steuerung gespeichert ist.
Der Motor kann zusätzlich einen Motorblock, der einen Zylinder definiert, einen Zylinderkopf, der an dem Motorblock montiert ist und zumindest einen Teil einer Verbrennungskammer definiert, und einen sich hin- und herbewegenden Kolben umfassen, der innerhalb des Zylinders angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff verdichtet und eine Verbrennungskraft aufnimmt. In einem solchen Motor umfasst der Mechanismus ein Sechsgelenkgestänge, das so konfiguriert ist, dass es den Kolben mit dem Motorblock operativ verbindet, auf sieben verschiedenen parallelen Achsen gelenkig ist und das Verdichtungsverhältnis des Motors kontinuierlich und selektiv verändert.
Zusätzlich kann in einem solchen Motor die Steuerung der Position des Mechanismus und die Auswahl des ermittelten Wertes für das Verdichtungsverhältnis eine Verschiebung der Position des Sechsgelenkgestänges relativ zum Motorblock beinhalten.
Der Mechanismus kann zusätzlich einen Phasierungsaktuator enthalten. In einer solchen Ausführungsform kann die Verschiebung der Position des Sechsgelenkgestänges über den Phasierungsaktuator erreicht werden.
Das Verfahren kann auch die Bestimmung des tatsächlichen Wertes des Verdichtungsverhältnisses über die elektronische Steuerung umfassen, nachdem die Position des Mechanismus ausgewählt wurde, um den bestimmten Wert des Verdichtungsverhältnisses zu beeinflussen.
Das Verfahren kann zusätzlich beinhalten, dass über das elektronische Steuergerät eine Differenz zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert bestimmt wird. Das Verfahren kann ferner beinhalten, dass über die elektronische Steuerung dem Phasierungsaktuator befohlen wird, das Sechsgelenkgestänge relativ zum Motorblock zu verschieben, um die ermittelte Differenz zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert zu minimieren. Das Bestimmen der Differenz zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert kann das Bestimmen eines Phasenwinkels des Sechsgelenkgestänges relativ zur Kurbelwelle und das Bestimmen einer Verschiebungsrate des Sechsgelenkgestänges über den Phasierungsaktuator umfassen, die erforderlich ist, um den Phasenwinkel zu erreichen. In einer solchen Ausführungsform kann das Befehlen des Phasierungsaktuators, das Sechsgelenkgestänge relativ zum Motorblock zu verschieben, um die ermittelte Differenz zu minimieren, das Befehlen der ermittelten Verschiebungsrate des Sechsstangengestänges beinhalten, um den ermittelten Phasenwinkel zu erreichen und dadurch den angeforderten Ausgangsdrehmomentwert zu erzeugen.
Das Verfahren kann auch das Erfassen des Ausgangsdrehmoments über einen Sensor und das Übermitteln des erfassten Ausgangsdrehmoments an die elektronische Steuerung umfassen. Das Verfahren kann zusätzlich das Bestimmen einer Differenz zwischen dem erfassten Ausgangsdrehmoment und dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert umfassen. Das Verfahren kann ferner beinhalten, dass der Phasierungsaktuator angewiesen wird, das Sechsgelenkgestänge relativ zum Motorblock zu verschieben, um die ermittelte Differenz zwischen dem erfassten Ausgangsdrehmoment und dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert zu minimieren.
Der Motor kann zusätzlich mindestens eine Drosselklappe, die so konfiguriert ist, dass sie die in den Motor eingelassene Luftmenge reguliert, einen Ansaugluftkompressor, ein Einlassventil, das über eine Nockenwelle betätigt wird und so konfiguriert ist, dass es die in die Verbrennungskammer eingelassene Luftmenge reguliert, eine Kraftstoffeinspritzdüse und eine Zündkerze, die so konfiguriert ist, dass sie einen Funken erzeugt, um die Verbrennung in der Verbrennungskammer einzuleiten, umfassen. In einer solchen Ausführungsform kann das Verfahren ferner das Regeln mindestens eines entsprechenden Verbrennungsparameters des Motors über die elektronische Steuerung umfassen, der aus einer Liste ausgewählt ist, die 1) eine Position der Drosselklappe; 2) eine durch den Luftkompressor erzeugte Ladedruckmenge; 3) den Zeitpunkt der Betätigung des Einlassventils durch Verstellen der Nockenwelle; 4) eine durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge; und 5) das Regeln eines Zeitpunkts des durch die Zündkerze erzeugten Funkens umfasst.
Die Auswahl des ermittelten Wertes für das Verdichtungsverhältnis kann parallel zur oder vor der Regelung der Verbrennungsparameter des Motors erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Fahrzeug gerichtet, das einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis (VCR) und ein elektronisches Steuergerät verwendet, das so konfiguriert ist, dass es den VCR-Motor gemäß dem obigen Verfahren betreibt.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Ausführung der beschriebenen Offenbarung leicht ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis (VCR) und einem elektronischen Steuergerät, das so konfiguriert ist, dass es den Betrieb des VCR-Motors regelt, gemäß der Offenbarung.
2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des in 1 gezeigten Motors, wobei der VCR-Motor hin- und hergehende(n) Kolben und einen Sechsgelenkgestänge-Mechanismus aufweist, der Primär- und Steuerkurbelwellen umfasst, die so konfiguriert sind, dass sie den Hub des/der Kolbens/Kolben und das Verdichtungsverhältnis des Motors kontinuierlich verändern, und einen Phasierungsaktuator zeigt, der so konfiguriert ist, dass er eine Position der Steuerkurbelwelle reguliert.
3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des in 1 gezeigten VCR-Motors und zeigt einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er die Steuerkurbelwelle mit der primären Kurbelwelle betriebsmäßig verbindet, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des in 1 gezeigten VCR-Motors und zeigt einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der so konfiguriert ist, dass er die Steuerkurbelwelle mit der primären Kurbelwelle operativ verbindet, gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Auswahl eines Verdichtungsverhältnisses in einem Verbrennungsmotor mit einem Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er das Verdichtungsverhältnis, wie in 1-4 gezeigt, gemäß der vorliegenden Offenbarung verändert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Referenznummern gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einem Antriebsstrang 12 für dessen Antrieb über angetriebene oder Straßenräder 14 relativ zu einer Straßenoberfläche 16. Das Fahrzeug 10 kann ein Nutzfahrzeug, ein Industriefahrzeug, ein Personenfahrzeug, ein Flugzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Zug oder ähnliches sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Fahrzeug 10 eine mobile Plattform sein kann, wie z. B. ein Flugzeug, ein Geländefahrzeug (ATV), ein Boot, eine persönliche Bewegungsvorrichtung, ein Roboter und dergleichen, um die Zwecke dieser Offenbarung zu erfüllen. Wie in 1 gezeigt, umfasst der Antriebsstrang 12 eine Getriebebaugruppe 18, die betriebsmäßig mit einem Verbrennungsmotor 20 verbunden ist, wobei der Motor ein Ausgangsdrehmoment T erzeugt und das Getriebe das Motordrehmoment auf das (die) angetriebene(n) Rad (Räder) 14 überträgt.
Der Verbrennungsmotor 20 ist insbesondere als Motor mit variablem Verdichtungsverhältnis (VCR) konfiguriert und kann ein Ottomotor oder ein Motor mit Selbstzündung sein, wie es im Stand der Technik üblich ist. Der Motor 20 kann ferner als 4-Takt-Motor konfiguriert sein. Dementsprechend kann der Betrieb des Motors 20 einzelne und separate Ansaugtakte, Expansionstakte, Verdichtungstakte und Auspufftakte definieren. Während eines solchen 4-Takt-Betriebs benötigt der Motor 20 typischerweise 720 Grad oder zwei vollständige Umdrehungen, um einen einzelnen Verbrennungszyklus abzuschließen. Wie in 2-4 dargestellt, umfasst der Motor 20 einen Motorblock 22. Der Motorblock definiert Zylinder 24, die jeweils entlang einer entsprechenden Zylindermittellinie _CL angeordnet sind. Ein Zylinderkopf 26 ist an dem Motorblock 22 montiert, z. B. befestigt. Alternativ kann der Zylinderkopf 26 in den Motorblock 22 integriert oder mit diesem zusammen gegossen sein (nicht dargestellt). Der Zylinderkopf 26 nimmt Luft und Kraftstoff als Vorverbrennungsladung auf, die in den Zylindern 24 für die anschließende Verbrennung verwendet wird.
Wie in den 2 bis 4 zu sehen ist, umfasst jeder Zylinder 24 einen entsprechenden leistungserzeugenden Kolben 28, der so konfiguriert ist, dass er sich darin hin- und herbewegt. Zusätzlich sind in den Zylindern 24 zwischen der Bodenfläche des Zylinderkopfes 26 und den Oberseiten der Kolben 28 Brennkammern 30 ausgebildet. Dementsprechend definiert der Zylinderkopf 26 zumindest einen Teil der Brennkammern 30. Ein Hub S des/der Kolben 28 definiert zusammen mit dem im oberen Totpunkt (OT) des Hubs im Brennraum 30 verbleibenden Volumen ein Verdichtungsverhältnis CR des Motors 20. Mit anderen Worten, das Verdichtungsverhältnis CR des Motors 20 ist das Verhältnis zwischen dem Volumen des Zylinders 24 und des Brennraums 30, wenn sich der Kolben 28 am unteren Ende seines Hubs S befindet, und dem Volumen des Brennraums 30, wenn sich der Kolben am oberen Ende seines Hubs befindet.
Ein Luftstrom aus der Umgebung wird durch einen Ansaugkrümmer 32 zu jeder der Brennkammern 30 geleitet. Die Umgebungsluft wird entweder im Ansaugkrümmer 32 oder in den Brennkammern 30 mit einer entsprechend dosierten Kraftstoffmenge kombiniert, die im Allgemeinen durch eine Kraftstoffeinspritzdüse 34 zugeführt wird, um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch für die anschließende Verbrennung in der jeweiligen Brennkammer zu bilden. Außerdem kann ein Ansaugluftkompressor 35, wie z. B. ein Turbolader oder ein Lader, eingesetzt werden, um den Druck der Umgebungsluft zu erhöhen, um das Ausgangsdrehmoment T des Motors zu steigern. Obwohl in 1-2 ein Vierzylinder-Reihenmotor dargestellt ist, schließt nichts aus, dass die vorliegende Offenbarung auf einen Motor mit einer anderen Anzahl und/oder Anordnung von Zylindern angewendet werden kann.
Wie in den 2-4 dargestellt, umfasst der Motor 20 auch ein oder mehrere Einlassventile 36, die betriebsmäßig mit dem Zylinderkopf 26 verbunden und so konfiguriert sind, dass sie die Zufuhr von Ansaugluft zu jedem Zylinder 24 zur Verbrennung mit dem darin enthaltenen Kraftstoff steuern. Eine Einlassnockenwelle 38 kann verwendet werden, um das Öffnen und Schließen des/der jeweiligen Einlassventils/-ventile 36 während des Betriebs des Motors 20 zu regeln. Der Motor 20 umfasst zusätzlich ein oder mehrere Auslassventile 40, die betriebsmäßig mit dem Zylinderkopf 26 verbunden und so konfiguriert sind, dass sie die Entfernung der Nachverbrennungsgase aus jedem Zylinder 24 steuern. Eine Auslassnockenwelle 42 kann eingesetzt werden, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Auslassventile 40 während des Betriebs des Motors 20 zu steuern.
Der Zylinderkopf 26 ist auch so konfiguriert, dass Nachverbrennungsgase aus den Brennkammern 30 abgeleitet werden, beispielsweise über einen Abgaskrümmer 44. Wie in den 2 bis 4 gezeigt, kann der Motor 20 Zündkerzen 46 verwenden, d. h., zumindest ein Teil jeder Zündkerze kann in einer entsprechenden Brennkammer 30 angeordnet und so konfiguriert sein, dass sie das Gemisch aus Luft und Kraftstoff zündet, um dessen Verbrennung zu initiieren. Insbesondere kann es mehrere, beispielsweise zwei, Zündkerzen 46 geben, die von jeder jeweiligen Brennkammer 30 verwendet werden. Wenn der Motor 20 als Selbstzündungstyp konfiguriert ist, können die Zylinder 24 ohne solche Zündkerzen sein, da die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs allein durch dessen Kompression eingeleitet werden kann.
Der Motor 20 umfasst auch einen Mechanismus 48, der so konfiguriert ist, dass er das Verdichtungsverhältnis CR des Motors unabhängig von der Motordrehzahl S variiert Mit anderen Worten, die Position 49 des Mechanismus 48 definiert das Verdichtungsverhältnis CR des Motors. Der Mechanismus 48 kann z. B. ein Sechsgelenk 48A umfassen, das so konfiguriert ist, dass es den Kolben 28 mit dem Motorblock 22 verbindet und um sieben verschiedene parallele Achsen schwenkbar ist, die im Folgenden näher beschrieben werden. Das Sechsgelenk 48A kann auch verwendet werden, um den Kompressionshub des Motors 20 von seinem Expansionshub zu entkoppeln, d. h., dass die Länge des Kompressionshubs nicht mit der Länge des Expansionshubs identisch ist oder sein muss. Dadurch kann jeder der Expansions- und Kompressionshübe des Motors 20 individuell geregelt werden, ohne die Dauer des jeweils anderen zu beeinflussen.
Das Sechsgelenk 48A kann eingesetzt werden, um das Volumen der Verbrennungskammer(n) 30 an der OT-Position kontinuierlich und selektiv zu verändern und dadurch das Verdichtungsverhältnis CR des Motors 20 sowie den Verdichtungshub und den Expansionshub des/der Kolben(s) 28 zu verändern. In einigen Ausführungsformen kann der Betrieb des Mechanismus 48 mit den Betriebsbedingungen des Motors 20, wie z. B. Drehmoment und Drehzahl, korreliert sein.
Wie dargestellt, kann das Sechsgelenk 48A eine primäre Kurbelwelle 50 umfassen, die drehbar am Motorblock 22 angebracht ist. Die primäre Kurbelwelle 50 ist so konfiguriert, dass sie innerhalb des Motorblocks 22 um eine erste Achse XI (die die Motordrehzahl definiert) über die von dem/den Kolben 28 aufgenommene Verbrennungskraft gedreht wird und das Motordrehmoment T abgibt, z. B. an das Getriebe 18. Das Sechsgelenkgestänge 48A kann auch eine Pleuelstange 52 umfassen, die schwenkbar mit dem Kolben 28 an einer zweiten Achse X2 verbunden ist. Das Sechsgelenkgestänge 48A kann zusätzlich ein mehrgliedriges Verbindungsglied 54 enthalten, das drehbar mit der Pleuelstange 52 an einer dritten Achse X3 und mit der primären Kurbelwelle 50 an einer vierten Achse X4 verbunden ist. Insbesondere ist das mehrgliedrige Glied 54 als eine im Allgemeinen dreieckige Struktur dargestellt, die ein einheitliches Zweiglied definiert, so dass die Bewegung der beiden Glieder vollständig synchronisiert ist. In der gezeigten Ausführungsform ist ein eingeschlossener Winkel θ der dreieckigen Mehrgelenkverbindung 54 so konfiguriert, dass er die räumliche Beziehung zwischen der ersten, dritten und fünften Achse X1, X3, X5 und teilweise einen verfügbaren Einstellbereich für den Hub S des/der Kolben(s) 28 definiert.
Das Sechsgelenk 48A kann auch ein Steuergelenk 56 umfassen, das mit dem Mehrgelenk 54 an einer fünften Achse X5 schwenkbar verbunden ist. Das Sechsgelenkgestänge 48A kann ferner eine Steuerkurbelwelle 58 umfassen, die im Motorblock 22 angeordnet ist, mit dem Steuerlenker 56 an einer sechsten Achse X6 verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie sich um eine siebte Achse X7 dreht. Die Längen des Steuerlenkers 56 und der Steuerkurbelwelle 58 sind zusätzliche Einflussfaktoren auf den verfügbaren Verstellbereich für den Hub S des/der Kolben(s) 28. Folglich kann die Steuerkurbelwelle 58 so konfiguriert sein, dass die Verstellung der Steuerkurbelwelle relativ zum Motorblock 22 durch Drehung oder Neupositionierung das Volumen der Brennkammer(n) 30 in der OT-Position reguliert, um das Verdichtungsverhältnis CR zu variieren.
Dementsprechend kann die kontinuierliche Einstellung der Position der Steuerkurbelwelle 58 verwendet werden, um den Verdichtungshub und das Verdichtungsverhältnis CR des Motors 20 kontinuierlich und selektiv zu variieren. Darüber hinaus kann die Drehung oder Neupositionierung der Steuerkurbelwelle 58 auch dazu verwendet werden, den Expansionshub des/der Kolben(s) 28 zu steuern, entweder zu verändern oder beizubehalten. Als Ergebnis kann das Sechsgelenk 48A so konfiguriert werden, dass der Expansionshub relativ zum Kompressionshub des/der Kolben 28 verlängert wird, so dass der Expansionshub größer wird als der Kompressionshub. Der relativ größere Expansionshub im Vergleich zum Kompressionshub soll den Wirkungsgrad des Motors 20 durch den Betrieb des Motors im Atkinson-Zyklus verbessern.
In einer besonderen Ausführungsform des in 2 dargestellten Motors 20 kann die Drehung der primären Kurbelwelle 50 und der Steuerkurbelwelle 58 unsynchronisiert sein, wodurch eine Betriebsvariation oder eine Phasierung zwischen der Positionierung der primären Kurbelwelle und der Steuerkurbelwelle möglich ist. Wie in 2 gezeigt, kann der Motor 20 in einer solchen Ausführungsform einen Phasierungsaktuator 60 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er eine Position des Sechsgelenkgestänges 48A relativ zum Motorblock 22 verschiebt und dadurch die Position 49 des Mechanismus 48 auswählt. Der Phasierungsaktuator 60 kann speziell konfiguriert sein, um die Position der Steuerkurbelwelle 58 relativ zu der primären Kurbelwelle 50 auszuwählen und dadurch eine Position der fünften Achse X5 relativ zu der siebten Achse X7 und der dritten Achse X3 relativ zu der ersten Achse XI zu regulieren. Die unterworfene Regelung der Position der Steuerkurbelwelle 58 über den Phasierungsaktuator 60 kann verwendet werden, um einen 4-TaktBetrieb über eine komplette Motorumdrehung oder innerhalb von 360 Grad des Betriebs des Motors 20 zu erreichen. Dementsprechend erlaubt die Verwendung des Phasierungsaktuators 60, wie in 2 gezeigt, dem 4-Takt-Motor 20, die Leistungsdichte eines 2-Takt-Zyklus zu erreichen. Insbesondere kann der Phasierungsaktuator 60 als Schrittmotor konfiguriert sein, um die Position der Steuerkurbelwelle 58 relativ zur Hauptkurbelwelle 50 zu regulieren. Der Phasierungsaktuator 60 kann am Motorblock 22, an der Seite der primären Kurbelwelle 50 (wie in 2 dargestellt) oder unterhalb der primären Kurbelwelle (nicht dargestellt), z. B. innerhalb eines Kurbelgehäuses des Motors 20, montiert werden.
In einer separaten Ausführungsform des in 3-4 dargestellten Motors 20 kann die Drehung der primären Kurbelwelle 50 und der Steuerkurbelwelle 58 synchronisiert werden. In einer solchen Ausführungsform kann der Motor 20 einen Drehmomentübertragungsmechanismus 62 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die Steuerkurbelwelle 58 mit der primären Kurbelwelle 50 für einen synchronisierten Betrieb dazwischen operativ verbindet. Der Drehmomentübertragungsmechanismus 62 kann als Zahnradgetriebe (in 3 dargestellt) oder als Kette konfiguriert sein, die in entsprechende Zahnräder auf der Primär- und der Steuerkurbelwelle 50, 58 eingreift (in 4 dargestellt). Die Konfiguration des Getriebes kann variieren, und so kann die Steuerkurbelwelle 58 mit der primären Kurbelwelle 50 mit- oder gegenläufig rotieren, während immer noch die gewünschten Bewegungseigenschaften des Kolbens 28 erreicht werden.
Der Betrieb des Motors 20 wird über ein elektronisches Steuergerät 64 geregelt. Das Steuergerät 64 kann ein elektronisches Steuermodul (ECM) sein, das für den Betrieb des Motors 20 vorgesehen ist, oder ein Antriebsstrang-Steuergerät, das sich im Fahrzeug 10 befindet und so konfiguriert ist, dass es den Betrieb des Antriebsstrangs 12 regelt. Das elektronische Steuergerät 64 umfasst einen Speicher 64A, von dem zumindest ein Teil greifbar und nicht übertragbar ist. Der Speicher 64A kann ein beschreibbares Medium sein, das an der Bereitstellung von computerlesbaren Daten oder Prozessanweisungen beteiligt ist. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Nichtflüchtige Medien für den Controller 64 können z. B. optische oder magnetische Festplatten und andere dauerhafte Speicher sein. Zu den flüchtigen Medien kann z. B. ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM) gehören, der einen Hauptspeicher darstellen kann. Solche Befehle können über ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Lichtwellenleiter, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor eines Computers gekoppelten Systembus umfassen.
Der Speicher 64A kann auch eine flexible Platte oder eine Festplatte, ein Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein anderes optisches Medium usw. umfassen. Der elektronische Controller 64 kann mit anderer erforderlicher Computer-Hardware konfiguriert oder ausgestattet sein, wie z. B. einem internen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, erforderlichen Analog-zu-Digital- (A/D) und/oder Digital-zu-Analog- (D/A) Schaltungen, Eingangs-/Ausgangsschaltungen und -geräten (E/A) sowie geeigneten Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltungen. Algorithmen, die von der Steuerung 64 benötigt werden oder auf die diese zugreifen kann, können im Speicher gespeichert und automatisch ausgeführt werden, um die erforderliche Funktionalität bereitzustellen. Insbesondere kann das elektronische Steuergerät 64 so konfiguriert, d.h. programmiert sein, dass es eine Anforderung für einen bestimmten Motorausgangsdrehmoment-T-Wert 66 empfängt, wie z.B. über eine Eingabe durch einen Bediener des Fahrzeugs 10, z.B. unter Verwendung eines im Fahrgastraum des Fahrzeugs angeordneten Gaspedals (nicht dargestellt).
Das elektronische Steuergerät 64 kann zusätzlich programmiert sein, um einen spezifischen Motordrehzahlwert 70 zu bestimmen, der dem angeforderten Ausgangsdrehmoment T-Wert 66 entspricht. Das Steuergerät 64 kann auch so programmiert sein, dass es einen spezifischen Verdichtungsverhältniswert CR-Wert 72 bestimmt, der dem angeforderten Ausgangsdrehmoment T-Wert 66 und der bestimmten Motordrehzahl 70 entspricht. Das Steuergerät 64 kann ferner so programmiert sein, dass es die Position 49 des Mechanismus 48 befiehlt, um dadurch den ermittelten Verdichtungsverhältnis CR-Wert 72 auszuwählen. Eine Korrelation zwischen dem Verdichtungsverhältnis CR des Motors, der Motordrehzahl und dem Ausgangsdrehmoment T des Motors kann empirisch entwickelt und in das elektronische Steuergerät 64 programmiert werden, zum Beispiel als Nachschlagetabelle 74, auf die während des Betriebs des Motors 20 zugegriffen werden kann. Dementsprechend kann das elektronische Steuergerät 64 so konfiguriert sein, dass es den Wert des Verdichtungsverhältnisses CR 72 über den Zugriff auf die Nachschlagetabelle 74 bestimmt, die beispielsweise im Speicher 64A des elektronischen Steuergeräts gespeichert ist.
Das Steuergerät 64 kann speziell so programmiert werden, dass es den Phasierungsaktuator 60 reguliert, um die Position der Steuerkurbelwelle 58 und damit die Position der fünften Achse X5 relativ zur siebten Achse X7 und der dritten Achse X3 relativ zur ersten Achse XI einzustellen. Dementsprechend kann das Steuergerät 64 so programmiert sein, dass es das Verdichtungsverhältnis CR des Motors sowie den Expansionshub relativ zum Kompressionshub des/der Kolben(s) 28 aktiv steuert. Das elektronische Steuergerät 64 kann zusätzlich so konfiguriert sein, dass es den Istwert 76 des Verdichtungsverhältnisses CR des Motors nach der Auswahl der Position 49 des Mechanismus 48 ermittelt, um den ermittelten Wert 72 des Verdichtungsverhältnisses CR zu beeinflussen. Das elektronische Steuergerät 64 kann zusätzlich konfiguriert sein, um eine Differenz 78 zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältnis CR-Wert 72 und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert 76 zu bestimmen. Das elektronische Steuergerät 64 kann zusätzlich so konfiguriert sein, dass es dem Phasierungsaktuator 60 befiehlt, das Sechsgelenkgestänge 48A relativ zum Motorblock 22 zu verschieben, um die ermittelte Differenz 78 zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert 72 und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert 76 zu minimieren.
Das elektronische Steuergerät 64 kann auch konfiguriert sein, um die Differenz 78 zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert 72 und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert 76 über die Bestimmung eines Phasenwinkels 80 des Sechsgelenkgestänges 48A relativ zur Kurbelwelle 58 zu ermitteln. Die Bestimmung der Differenz 78 kann zusätzlich über die Bestimmung einer zum Erreichen des Phasenwinkels 80 erforderlichen Verschiebungsrate 82 des Sechsgelenkgestänges 48A über den Phasierungsaktuator 60 ermittelt werden. Das elektronische Steuergerät 64 kann ferner so konfiguriert sein, dass es dem Phasierungsaktuator 60 befiehlt, das Sechsgelenkgestänge 48A relativ zum Motorblock 22 zu verschieben, um die ermittelte Differenz 78 zu minimieren, indem es die ermittelte Verschiebungsrate 82 des Sechsgelenkgestänge befiehlt, um den ermittelten Phasenwinkel 80 zu erreichen und dadurch den angeforderten Ausgangsdrehmoment-T-Wert 66 zu erzeugen. Das Sechsgelenkgestänge 48A wird im Allgemeinen aufgefordert, sich in einem Zeitrahmen zu verschieben, der der Rate ähnlich ist, mit der der Motor 20 in der Lage ist, bei transienten Manövern ein Drehmoment aufzubauen.
Das Fahrzeug 10 kann zusätzlich einen Sensor 84 enthalten, der so konfiguriert ist, dass er das Ausgangsdrehmoment T erfasst und das erfasste Ausgangsdrehmoment an das elektronische Steuergerät 64 übermittelt. Das elektronische Steuergerät 64 kann zusätzlich so konfiguriert sein, dass es das erfasste Ausgangsdrehmoment T von dem Sensor 84 empfängt und eine Differenz 86 zwischen dem erfassten Ausgangsdrehmoment und dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert 66 bestimmt. Das elektronische Steuergerät 64 kann ferner so konfiguriert sein, dass es dem Phasierungsaktuator 60 befiehlt, das Sechsgelenkgestänge 48A relativ zum Motorblock 22 zu verschieben, um die ermittelte Differenz 86 zwischen dem erfassten Ausgangsdrehmoment T und dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert 66 zu minimieren.
Bestimmte Ausführungsformen des Motors 20 können zusätzlich eine Drossel 90 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie die in die Verbrennungskammer 30 eingelassene Luftmenge reguliert. Darüber hinaus können bestimmte Ausführungsformen des Motors 20 einen Nockenwellenversteller 92 umfassen, der so konfiguriert ist, dass er die Steuerzeiten der Einlassventile 36 über die Verstellung der Einlassnockenwelle 38 variiert, und der so konfiguriert ist, dass er die in die Verbrennungskammer 30 eingelassene Luftmenge reguliert. Darüber hinaus kann der Motor 20 einen separaten Nockenwellenversteller 94 enthalten, der so konfiguriert ist, dass er die Steuerzeiten der Auslassventile 40 über die Auslassnockenwelle 42 variiert. Jede der Kraftstoffeinspritzdüsen 34, der Zündkerze 46, der Drosselklappe 90 und der Nockenwellenversteller 92, 94 kann mit dem elektronischen Steuergerät 64 in Verbindung stehen.
In solchen Ausführungsformen des Motors 20 kann das elektronische Steuergerät 64 zusätzlich und allgemein konfiguriert sein, um Verbrennungsparameter 96 des Motors zu regeln, wie z. B. die Bestandteile, die in den Brennraum 30 eintreten. Die Verbrennungsparameter 96 können über das elektronische Steuergerät 64 gesteuert werden, das eine Position der Drosselklappe 90 reguliert, die so konfiguriert ist, dass sie eine in die Verbrennungskammer 30 zugeführte Luftmenge variiert. Die Verbrennungsparameter 96 können auch über das elektronische Steuergerät 64 gesteuert werden, das die Menge des vom Luftkompressor 35 erzeugten Ladedrucks regelt, z. B. über ein Wastegate (nicht dargestellt). Die Verbrennungsparameter 96 können zusätzlich über das elektronische Steuergerät 64 gesteuert werden, das den Zeitpunkt der Betätigung der Einlass- und/oder Auslassventile 36, 40 durch die Verstellung der jeweiligen Nockenwellen regelt, z. B. über die Phasenschieber 92, 94. Die Verbrennungsparameter 96 können auch über das elektronische Steuergerät 64 gesteuert werden, das die Menge an Kraftstoff regelt, die über die Kraftstoffeinspritzdüse(n) 34 in den Brennraum eingespritzt wird. Die Verbrennungsparameter 96 können ferner über das elektronische Steuergerät 64 gesteuert werden, das den Zeitpunkt des Zündfunkens über die Zündkerze 46 regelt.
Das elektronische Steuergerät 64 kann so konfiguriert sein, dass es den ermittelten Verdichtungsverhältniswert 72 gleichzeitig, d. h. parallel, mit der Auswahl und Regelung mindestens eines der Verbrennungsparameter 96 als Teil einer modellprädiktiven Steuerstrategie (MPC) auswählt. So soll die Auswahl des ermittelten Verdichtungsverhältniswertes 72 entweder getrennt von oder gleichzeitig mit der Auswahl und Regelung der Verbrennungsparameter 96 als Teil einer modellprädiktiven Steuerungsstrategie (MPC) die Optimierung des Wirkungsgrades des Motors über einen weiten Betriebsbereich ermöglichen. Beispielsweise kann die Auswahl des ermittelten Verdichtungsverhältniswertes 72 wie oben beschrieben die Verwendung eines erhöhten Verdichtungsverhältnisses bei niedrigen Motordrehzahlen und Lasten zur Maximierung des thermischen Wirkungsgrades ermöglichen, während bei hohen Motordrehzahlen und Lasten ein reduziertes Verdichtungsverhältnis verwendet wird, um eine erhöhte Leistung und eine akzeptable Kraftstoffeffizienz zu erreichen.
Im Allgemeinen ist MPC eine Regelungsstrategie, die eingesetzt wird, um jeden nachfolgenden Regelungsschritt zu optimieren, indem das zukünftige Verhalten des Systems auf der Grundlage von aktuell erfassten Daten und empirisch ermittelten Korrelationen zwischen Systemparametern, die das wahrscheinliche Verhalten des Systems anzeigen, vorhergesagt wird. Ein vereinfachtes Modell des zu regelnden Systems, das die Vorhersage des Systemverhaltens ermöglicht, wird in den Rückkopplungsregelkreis einbezogen. Auf der Grundlage der aktuell erfassten Daten und des Subjektmodells wertet der Systemprozessor mehrere mögliche Lösungen aus und wählt die Lösung aus, die unter Berücksichtigung von Prioritäten und Einschränkungen als die wahrscheinlichste zur Optimierung des Ergebnisses gilt. Folglich wird die Vorhersage und Optimierung bei jedem Steuerungsschritt des Ansatzes durchgeführt. Einer der Vorteile der MPC ist die gleichzeitige Optimierung von mehreren Eingängen und Ausgängen unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Prioritäten und Randbedingungen.
In Bezug auf die Steuerung des Motors 20 kann die MPC das Erzeugen einer Drehmomentanforderung, wie z. B. des Ausgangsdrehmoments T-Wert 66, basierend auf einer Bedienereingabe und das Identifizieren einer Vielzahl von Sätzen möglicher Zielwerte von Verbrennungsparametern 96 basierend auf dem Drehmoment T-Wert 66 umfassen. Jeder der Sätze möglicher Zielwerte von Verbrennungsparametern 96 kann z. B. eine mögliche effektive Zielposition des Mechanismus 48 enthalten, die einem bestimmten Verdichtungsverhältnis CR entspricht. MPC kann dann verwendet werden, um einen vorhergesagten Satz von Betriebsparametern für jeden Satz möglicher Zielwerte von Verbrennungsparametern 96 auf der Grundlage ihrer Beziehung zueinander und ihrer Auswirkungen auf das Motorausgangsdrehmoment T zu bestimmen.
MPC kann zusätzlich verwendet werden, um Kosten- oder Gewichtswerte für jeden Satz möglicher Zielverbrennungsparameter 96-Werte in einem iterativen Regelkreis zu bestimmen, basierend auf dem vorhergesagten Satz von Betriebseinschränkungen für jeden Satz möglicher Zielverbrennungsparameter 96-Werte. MPC kann ferner verwendet werden, um einen der mehreren Sätze möglicher Zielverbrennungsparameter 96-Werte auf der Grundlage der Kostenwerte auszuwählen und einen Satz von Zielwerten auf der Grundlage des ausgewählten Satzes möglicher Zielwerte auszuwählen, wobei der Satz von Zielwerten beispielsweise die effektive Zielposition des Mechanismus 48 umfasst. Dementsprechend kann das Bestimmen der effektiven Zielposition des Mechanismus 48 über MPC auf der möglichen effektiven Zielposition des Mechanismus 48 basieren, und der angeforderte Ausgangsdrehmoment T-Wert 66 kann durch Auswählen der Position des Mechanismus 48 basierend auf der Zielposition des Mechanismus 48 erreicht werden, um den bestimmten Verdichtungsverhältnis CR-Wert 72 zu beeinflussen.
5 zeigt ein Verfahren 100 zur Auswahl eines Verdichtungsverhältnisses im VCR-Motor 20 unter Verwendung des Mechanismus 48, wie oben in Bezug auf 1-4 beschrieben. Das Verfahren 100 beginnt in Bild 102, wenn der Motor 20 in Betrieb ist und ein Drehmoment T erzeugt, wie z. B. im Fahrzeug 10. Nach dem Rahmen 102 geht das Verfahren zum Rahmen 104 über. In Rahmen 104 umfasst das Verfahren den Empfang des angeforderten Wertes 66 für das Ausgangsdrehmoment T über die elektronische Steuerung 64. Nach dem Rahmen 104 geht das Verfahren zum Rahmen 106 über. In Rahmen 106 umfasst das Verfahren die Bestimmung des Wertes 70 der Motordrehzahl, der dem angeforderten Ausgangsdrehmoment T-Wert 66 entspricht, über die elektronische Steuerung 64. Nach dem Rahmen 106 geht das Verfahren weiter zu Rahmen 108.
In Rahmen 108 umfasst das Verfahren die Bestimmung eines Verdichtungsverhältniswertes 72 über die elektronische Steuerung 64, der dem angeforderten Ausgangsdrehmoment T-Wert 66 und dem bestimmten Wert 70 der Motordrehzahl entspricht. Das Bestimmen des Verdichtungsverhältniswerts 72 kann den Zugriff auf die Nachschlagetabelle 74 über das elektronische Steuergerät 64 beinhalten, wie oben in Bezug auf die 1-4 beschrieben. Nach Rahmen 108 fährt das Verfahren mit Rahmen 110 fort. In Rahmen 110 umfasst das Verfahren die Bestimmung der Position 49 des Mechanismus 48, die dem bestimmten Kompressionsverhältniswert 72 entspricht, über die elektronische Steuerung 64. Nach dem Rahmen 110 geht das Verfahren zum Rahmen 112 über. In Rahmen 112 umfasst das Verfahren das Befehlen der bestimmten Position 49 des Mechanismus 48 über das Steuergerät 64 und dadurch das Auswählen des bestimmten Kompressionsverhältniswertes 72.
In einer speziellen Ausführungsform des Motors 20, die oben in Bezug auf die 1-4 beschrieben wurde, kann die Steuerung der Position 49 des Mechanismus 48 und die Auswahl des ermittelten Verdichtungsverhältniswertes 72 im Rahmen 112 die Verschiebung der Position des Sechsgelenkgestänges 48A relativ zum Motorblock 22 beinhalten. Das Verschieben der Position des Sechsgelenkgestänges 48A kann über den Phasierungsaktuator 60 erfolgen. Die Auswahl des ermittelten Verdichtungsverhältniswerts 72 kann gleichzeitig mit der Regelung mindestens eines der Verbrennungsparameter 96 des Motors 20 als Teil der MPC-Strategie erfolgen, die oben in Bezug auf die 1-4 beschrieben wurde. Nach Rahmen 112 kann das Verfahren zu Rahmen 114 weitergehen.
In Rahmen 114 beinhaltet das Verfahren die Bestimmung eines tatsächlichen Kompressionsverhältniswertes 76 über die elektronische Steuerung 64, nachdem die Position 49 des Mechanismus 48 ausgewählt wurde, um den bestimmten Kompressionsverhältniswert 72 zu beeinflussen. Nach Rahmen 114 kann das Verfahren mit Rahmen 116 fortfahren. In Rahmen 116 umfasst das Verfahren das Bestimmen einer Differenz 78 zwischen dem bestimmten Kompressionsverhältniswert 72 und dem tatsächlichen Kompressionsverhältniswert 76 über die elektronische Steuerung 64. Das Bestimmen der Differenz 78 kann das Bestimmen des Phasenwinkels 80 des Sechsgelenkgestänges 48A relativ zur Kurbelwelle 58 und das Bestimmen der Verschiebungsrate 82 des Sechsgelenkgestänges 48A über den Phasierungsaktuator 60 umfassen, die erforderlich ist, um den Phasenwinkel 80 zu erreichen. Nach dem Rahmen 116 kann das Verfahren zum Rahmen 118 weitergehen.
In Rahmen 118 kann das Verfahren beinhalten, dass über die elektronische Steuerung 64 dem Phasierungsaktuator 60 befohlen wird, das Sechsgelenkgestänge 48A relativ zum Motorblock 22 zu verschieben, um die ermittelte Differenz 78 zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert 72 und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert 76 zu minimieren. Die Anweisung an den Phasierungsaktuator 60, das Sechsgelenkgestänge 48A relativ zum Motorblock 22 zu verschieben, um die ermittelte Differenz 78 zu minimieren, kann die Anweisung der ermittelten Verschiebungsrate 82 des Sechsgelenkgestänge 48A beinhalten, um den ermittelten Phasenwinkel 80 zu erreichen und dadurch den angeforderten Ausgangsdrehmoment T-Wert 66 zu erzeugen.
Im Anschluss an das Bild 112, nachdem die ermittelte Position 49 des Mechanismus 48 befohlen und der ermittelte Wert des Kompressionsverhältnisses 72 ausgewählt wurde, oder nach jedem der Bilder 114-118 kann das Verfahren in einer Schleife zum Bild 104 zurückkehren. Alternativ kann das Verfahren entweder nach Rahmen 112 oder nach jedem der Rahmen 114-118 in Rahmen 120 enden.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die Offenbarung, aber der Umfang der Offenbarung wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Offenbarung im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausführungen und Ausführungsformen zum Ausführen der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sind die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Merkmale verschiedener Ausführungsformen nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen gewünschten Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu anderen Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche anderen Ausführungsformen in den Rahmen des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Verfahren zum Auswählen eines Verdichtungsverhältnisses in einem Verbrennungsmotor, der einen Mechanismus umfasst, der zum Variieren des Verdichtungsverhältnisses konfiguriert ist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines angeforderten Wertes für das Ausgangsdrehmoment über eine elektronische Steuerung; Bestimmen eines Wertes der Motordrehzahl, der dem angeforderten Wert des Ausgangsdrehmoments entspricht, über die elektronische Steuerung; Bestimmen eines Verdichtungsverhältniswertes, der dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert und dem ermittelten Wert der Motordrehzahl entspricht, über die elektronische Steuerung; Bestimmen, über die elektronische Steuerung, einer Position des Mechanismus, die dem bestimmten Wert des Verdichtungsverhältnisses entspricht; und über die elektronische Steuerung die ermittelte Position des Mechanismus zu befehlen und dadurch den ermittelten Wert des Verdichtungsverhältnisses auszuwählen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Wertes des Verdichtungsverhältnisses, der dem angeforderten Wert des Ausgangsdrehmoments und dem ermittelten Wert der Motordrehzahl entspricht, den Zugriff auf eine Nachschlagetabelle über die elektronische Steuerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor zusätzlich umfasst: einen Motorblock, der einen Zylinder definiert; einem Zylinderkopf, der an dem Motorblock montiert ist und zumindest einen Teil eines Brennraums definiert; einen hin- und hergehenden Kolben, der im Inneren des Zylinders angeordnet und so konfiguriert ist, dass er ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff verdichtet und eine Verbrennungskraft aufnimmt, wobei der Verdichtungshub des Kolbens das Verdichtungsverhältnis des Motors definiert;und der Mechanismus ein Sechsgelenkgestänge umfasst, das so konfiguriert ist, dass es den Kolben operativ mit dem Motorblock verbindet, auf sieben verschiedenen parallelen Achsen gelenkig ist und das Verdichtungsverhältnis des Motors kontinuierlich und selektiv verändert; wobei das Befehlen der Position des Mechanismus und das Auswählen des ermittelten Verdichtungsverhältniswertes das Verschieben der Position des Sechsgelenkgestänges relativ zum Motorblock beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Mechanismus zusätzlich einen Phasierungsaktuator umfasst und wobei die Verschiebung der Position des Sechsgelenkgestänges über den Phasierungsaktuator bewerkstelligt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Bestimmen eines tatsächlichen Wertes des Verdichtungsverhältnisses über die elektronische Steuerung nach dem Auswählen der Position des Mechanismus, um den bestimmten Wert des Verdichtungsverhältnisses zu beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Bestimmen einer Differenz zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert über die elektronische Steuerung; und Befehlen, über die elektronische Steuerung, des Phasierungsaktuators, das Sechsstangengestänge relativ zum Motorblock zu verschieben, um die ermittelte Differenz zwischen dem ermittelten Verdichtungsverhältniswert und dem tatsächlichen Verdichtungsverhältniswert zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bestimmen der Differenz zwischen dem ermittelten Kompressionsverhältniswert und dem tatsächlichen Kompressionsverhältniswert umfasst: Bestimmen eines Phasenwinkels des Sechsgelenkgestänges relativ zur Kurbelwelle; und Bestimmen einer Verschiebungsrate des sechsgliedrigen Gestänges über den Phasierungsaktuator, die erforderlich ist, um den Phasenwinkel zu erreichen; und das Befehlen des Phasierungsaktuators zum Verschieben des Sechsgelenkgestänges relativ zum Motorblock, um die bestimmte Differenz zu minimieren, das Befehlen der bestimmten Verschiebungsrate des Sechsgelenkgestänges beinhaltet, um den bestimmten Phasenwinkel zu erreichen und dadurch den angeforderten Ausgangsdrehmomentwert zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erfassen des Ausgangsdrehmoments über einen Sensor und Übermitteln des erfassten Ausgangsdrehmoments an die elektronische Steuerung; Bestimmen einer Differenz zwischen dem erfassten Ausgangsdrehmoment und dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert über die elektronische Steuerung; und Befehlen, über die elektronische Steuerung, des Phasierungsaktuators, das Sechsgelenkgestänge relativ zum Motorblock zu verschieben, um die ermittelte Differenz zwischen dem erfassten Ausgangsdrehmoment und dem angeforderten Ausgangsdrehmomentwert zu minimieren.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Motor zusätzlich mindestens eine Drosselklappe, die so konfiguriert ist, dass sie eine in den Motor eingelassene Luftmenge reguliert, einen Einlassluftkompressor, ein Einlassventil, das über eine Nockenwelle betätigt wird und so konfiguriert ist, dass es eine in die Verbrennungskammer eingelassene Luftmenge reguliert, eine Kraftstoffeinspritzdüse und eine Zündkerze, die so konfiguriert ist, dass sie einen Funken erzeugt, um die Verbrennung in der Verbrennungskammer einzuleiten, umfasst, wobei das Verfahren ferner das Regulieren mindestens eines entsprechenden Verbrennungsparameters des Motors, der aus einer Liste ausgewählt wird, die Folgendes umfasst, über die elektronische Steuerung umfasst: eine Position der Drosselklappe; eine vom Luftkompressor erzeugte Ladedruckmenge; einen Zeitpunkt der Betätigung des Einlassventils durch Verstellung der Nockenwelle; eine Kraftstoffmenge, die durch die Kraftstoffeinspritzdüse in den Brennraum eingespritzt wird, und ein Timing des von der Zündkerze erzeugten Funkens.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Auswahl des ermittelten Verdichtungsverhältniswertes gleichzeitig mit der Regelung der Verbrennungsparameter des Motors als Teil einer modellprädiktiven Regelungsstrategie (MPC) durchgeführt wird.