DE10237496B4 - Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, welche in zumindest einem ersten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen selbstgezündet und zumindest in einem zweiten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen fremdgezündet betrieben wird, wobei während des Motorbetriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungsbetrieb und umgekehrt gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der homogene Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb und/oder der homogene Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb übergangslos von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus gewechselt wird, wobei während des Umschaltvorganges vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb eine – bezüglich den Erfordernissen für stationären homogenen Selbstzündungsbetrieb – reduzierte Abgasmasse rückgeführt oder im Zylinder belassen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, welche in zumindest einem ersten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen selbstgezündet und zumindest in einem zweiten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen fremdgezündet betrieben wird, wobei während des Motorbetriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungsbetrieb und umgekehrt gewechselt wird sowie eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Verbrennung eines durch Selbstzündung entflammten mageren Kraftstoff/Luft-Gemisches hat den Vorteil, dass wegen der homogenen Konzentrations- und Temperaturverteilung äußerst niedrige Emissionswerte für NOx und Ruß erzielt werden. Dieses Verfahren wird im englischen Sprachraum als "HCCI-Verfahren" (Homogenous Charge Compression Ignition) bezeichnet. Der geringe Gehalt an NOx-Abgas resultiert beim HCCI-Verfahren daher, dass die Verbrennung an einer Vielzahl von Zündorten beginnt, wodurch die Verbrennung mit relativ geringer Verbrennungstemperatur abläuft. Benzin hat für das. HCCI-Verfahren wegen seiner sehr niedrigen Selbstzündungswilligkeit und des niedriger liegenden Siedebereiches zwischen etwa 30° und 190° große Vorteile gegenüber Dieselkraftstoff. Das Verdichtungsverhältnis kann hier, ähnlich wie beim Dieselmotor, auf Werte von etwa 15 bis 17 angehoben werden. Da der genaue Zeitpunkt der Entflammung nur bei niedrigem effektivem Mitteldruck in erwünschter Weise kurz vor dem oberen Totpunkt fixiert werden kann, ist allerdings der erreichbare effektive Mitteldruck beim HCCI-Verfahren in nachteiliger Weise auf den Teillastbereich beschränkt, wie aus der Veröffentlichung "An Experimental Study on Premixed-Charge Compression Ignition Gasoline Engine", Taro Aoyama et al., SAE 960081, hervorgeht.
  • Die DE 199 27 479 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschine, welches vorsieht, dass die Brennkraftmaschine unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes des effektiven Mitteldruckes homogen selbstgezündet und oberhalb des Grenzwertes fremdgezündet betrieben wird. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile des HCCI-Verfahrens ohne dessen Nachteile nutzen.
  • Aus der WO 99/40296 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Viertakt-Brennkraftmaschine mit homogenem, magerem Grundgemisch aus Luft und Kraftstoff und mit Kompressionszündung bekannt, bei der das im Brennraum gebildete Kraftstoff/Luft-Verhältnis durch ein steuerbares Einlassorgan geregelt wird. Um eine möglichst rasche Anpassung an veränderte Verbrennungsabläufe zu erreichen, erfolgt eine Messung der jeweiligen Verbrennung, wobei in Abhängigkeit des aus dieser Messung gewonnenen Signals der Zeitpunkt des Schließens des Einlassorgans des Brennraums für den nächsten Zyklus geregelt wird.
  • Die HCCI-Betriebsart ist in erster Linie dafür vorgesehen, das Nieder- und Teillastgebiet abzudecken, während der fremdgezündete Motorbetrieb für die höhere Teillast sowie für die Volllast Verwendung findet. Im dynamischen Betrieb einer Brennkraftmaschine ist es aber unumgänglich zwischen beiden Betriebsarten während des Motorbetriebes zu wechseln ohne gravierende Einbußen bei der Drehmomentabgabe in den Übergangsphasen zu generieren.
  • Aus der EP 1 085 192 A2 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, welche im mittleren Teillastbereich homogen selbstgezündet und im oberen Teillastbereich, im Volllastbereich, aber auch im untersten Teillastbereich homogen fremdgezündet betrieben wird. Im Bereich des Umschaltens vom fremdgezündeten in den selbstgezündeten Betrieb wird die Menge an rückgeführtem Abgas erhöht, um eine sichere Selbstzündung zu gewährleisten. Umgekehrt wird beim Umschalten vom selbstgezündeten in den fremdgezündeten Betrieb die Menge an rückgeführtem Abgas rechtzeitig reduziert, um Klopferscheinungen zu vermeiden. Beim Wechsel zwischen einer Betriebsart in die andere wird ein Übergangsbetrieb durchgeführt, während der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt und eine geschichtete Ladung erzeugt wird. Dadurch soll eine stabile und gleichmäßige Verbrennung während des Wechsels der Betriebszeiten erreicht werden. Der Übergangsbetrieb wirkt sich allerdings nachteilig auf das Ansprechverhalten und die Emissionen aus.
  • Im homogenen Fremdzündungsbetrieb wird die Füllung üblicherweise über Drosselung der Frischluftzufuhr mittels eines Drosselorganes in der Frischluftleitung oder über Drosselung der Frischluftzufuhr mittels eines variablen Ventiltriebsmechanismus realisiert. Betrachtet man einen konstanten Drehzahl-/Lastpunkt in beiden Betriebsarten, so zeigt sich, dass bei gleicher Drehmomentenabgabe im homogenen Fremdzündungsbetrieb wesentlich mehr Energie im Abgas gebunden ist als im HCCI-Betrieb. Diese Tatsache ist von entscheidender Bedeutung, wenn die Betriebsart gewechselt werden soll. Zusätzlich wird der homogene Fremdzündungsbetrieb mit wesentlich geringerer Abgasrückführung betrieben als der homogene Selbstzündungsbetrieb.
  • Im HCCI-Betrieb wird die Füllung des Zylinders nicht gedrosselt, sondern der Motor wird in dieser Betriebsart entdrosselt gefahren. Bei Änderung des Betriebspunktes ändert sich aber sehr wohl die Füllungszusammensetzung, die sich aus der Frischluftmasse, der rückgeführten Abgasmasse der letzten Verbrennung sowie der eingespritzten Kraftstoffmasse zusammensetzt. In diesem Betriebsmodus wird die Zylinderladung mit Hilfe des rückgeführten Abgases so konditioniert, dass ein Selbstzündungsprozess stattfinden kann. Die Kompressionszündung erfolgt über die Temperaturerhöhung des Luft-Kraftstoffgemisches während der Kompressionsphase, in der die Zylinderladung auf ein minimales Restvolumen komprimiert wird.
  • Wird die Brennkraftmaschine in beiden Betriebsarten stationär gefahren, so werden die notwendige Frischluftmasse und die Abgasrückführmasse aus unter Sta tionärbedingungen ermittelten Kennfeldsätzen ausgelesen und über Verstellung der Phasenschieber, des variablen Ventiltriebs und/oder des elektrischen Drosselorganes eingestellt. Nachdem die Temperaturverhältnisse, speziell die Abgastemperaturen, in den Übergangsphasen aber extrem stark von den Stationärwerten abweichen, muss in diesen Übergängen die Frischluftmasse und die rückgesaugte oder verdichtete Restgasmasse so korrigiert werden, dass in der Transientphase keine übermäßige Beanspruchung der Brennkraftmaschine auftritt.
  • Die Auswahl, welcher Verbrennungsmodus für welchen Betriebspunkt am geeignetsten ist, wird von einem übergeordneten Betriebsartenkoordinator bestimmt. Kritisch beim Wechsel der Betriebsart ist der Übergang vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb, da bereits im ersten Zyklus nach der Umschaltung die Zylinderladung so zusammengesetzt sein muss, dass eine Verbrennung mit Selbstzündung zur richtigen Kurbelposition stattfindet. Eine sehr entscheidende Größe, die die Lage der Verbrennung im homogenen Selbstzündungsbetrieb beeinflusst, ist die Mischtemperatur der Zylinderladung. Ist die Mischtemperatur der Zylinderladung zu hoch, findet die Verbrennung zu früh statt und es ist mit dem Auftreten von sehr hohen Druckanstiegen zu rechnen. Dies geht mit einer enormen Beanspruchung des Triebwerkes sowie einem starken Verbrennungsgeräusch einher. Ist die Mischtemperatur der Zylinderladung hingegen zu niedrig, findet die Verbrennung entweder zu spät statt oder die Bedingungen für die Selbstzündung werden nicht erreicht und es kommt zu einem Verbrennungsaussetzer. Diese Konstellation soll aber vermieden werden, um einerseits keinen spürbaren Drehmomenteinbruch an der Kupplung zu haben und um andererseits die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine niedrig zu halten.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass ein motorschonender, emissionsarmer und verzögerungsfreier Übergang zwischen den Motorbetriebsbereichen mit homogener Fremdzündung und homogener Selbstzündung möglich ist.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der homogene Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb und/oder der homogene Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb übergangslos von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus gewechselt wird, wobei während des Umschaltvorganges vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb eine – bezüglich der Erfordernissen für stationären homogenen Selbstzündungsbetrieb – reduzierte Abgasmasse rückgeführt oder im Zylinder belassen wird. Durch die Zurücknahme der rückgeführten Abgasmasse während der Umschaltphase kann die Mischtemperatur der Zylinderfüllung erniedrigt und in weiterer Folge die Verbrennungslage konstant gehalten werden.
  • Aufgrund der hohen Abgastemperaturen im homogenen Fremdzündungsbetrieb wird für die ersten Zyklen des homogenen Selbstzündungsbetriebes die rückgeführte Abgasmasse zurückgenommen, da andernfalls eine zu frühe Verbrennung stattfindet, bei der mit sehr hohem Druckgradienten im Brennraum zu rechnen ist. Die Anpassung der rückgeführten Abgasmasse kann dadurch erfolgen, dass zur Reduzierung der rückgeführten Abgasmasse die – zwecks innerer Abgasrückführung während der Einlassphase durchgeführte – Öffnung, zumindest eines Auslassventiles während der Einlassphase verkürzt wird und somit die Mischtemperatur der Füllung erniedrigt wird. Die Anpassung der rückgeführten Abgasmasse kann alternativ dazu auch über eine Kombination der Einlass- und Auslasssteuerzeit erfolgen, indem die Einlasssteuerzeit verlängert und die Auslasssteuerzeit verkürzt wird, um einen Füllungsverlust zu kompensieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass zur Reduzierung der zurückbleibenden Abgasmasse die Auslasssteuerzeit während der Auslassphase erhöht wird. Dadurch verbleibt weniger Abgasmasse am Ende der Auslassphase im Zylinder.
  • Um einen nahtlosen Übergang vom Fremdzündungsbetrieb in den Selbstzündungsbetrieb zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn nach der umschaltbedingten Reduzierung die rückgeführte Abgasmasse in Abhängigkeit der seit der Umschaltung stattgefundenen Verbrennungszyklen kontinuierlich oder diskontinuierlich entsprechend den Erfordernissen für homogenen Selbstzündungsbetrieb erhöht wird. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass zum Zeitpunkt der Umschaltung ein Zykluszähler gestartet wird, der die Verbrennungszyklen seit der letzten homogenen Fremdzündungsverbrennung aufsummiert und dass die rückgeführte Abgasmasse als Funktion der Zykluszahl ermittelt wird.
  • Beim Übergang vom homogenen Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb können die Ventilsteuerzeiten sprungartig von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus geändert werden. Um während der Umschaltphase eine Kompensation des Drehmomentes durchführen zu können, kann während der Umschaltung der Zündzeitpunkt in Richtung des oberen Totpunktes der Zündung verstellt werden.
  • Der erste Motorbetriebsbereich ist der homogenen Selbstzündung, der zweite Motorbetriebsbereich der homogenen Fremdzündung zugeordnet.
  • Die Durchführung des Verfahrens erfolgt vorteilhafterweise mit einer mit Otto-Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine, bei der vorgesehen ist, dass die Brennkraftmaschine eine voll variable Ventilbetätigungseinrichtung und eine Einrichtung zur gesteuerten Rückführung von Abgas aufweist, so dass übergangslos zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungs betrieb und/oder zwischen homogenem Fremdzündungsbetrieb und homogenem Selbstzündungsbetrieb gewechselt werden kann.
    •
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutern. Es zeigen
  • 1a bis 1h einen zyklusaufgelösten Umschaltvorgang vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstründungsbetrieb ohne Korrekturfunktion,
  • 2a bis 2b einen zyklusaufgelösten Umschaltvorgang vom homogenen Selbstründungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb,
  • 3a bis 3d einen zyklusaufgelösten Umschaltvorgang vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstründungsbetrieb mit aktiver Korrekturfunktion für die rückgeführte Abgasmasse,
  • 4 eine Prinzipdarstellung der Korrekturfunktion,
  • 5a bis 5e verschiedene Motorparameter beim Umschaltvorgang in den homogenen Selbstründungsbetrieb,
  • 6 ein Motorkennfeld mit den unterschiedlichen Motorbetriebsbereichen,
  • 7 einen schematischen Hubverlauf der Gaswechselventile im Selbstzündungsbetrieb gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung und
  • 8 einen schematischen Hubverlauf der Gaswechselventile im Selbstzündungsbetrieb gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
  • Die prinzipielle Abfolge eines Umschaltvorganges vom homogenen Fremdzündungsbetrieb SI in den homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI ist in 1 für den Fall dargestellt, dass hart zwischen beiden Moden umgeschaltet wird und keine Korrekturfunktion während der Umschaltung aktiv ist. In der 1 sind über dem Kurbelwinkel CDM der Zylinderdruck pl, der Heizverlauf Q und der integrale Heizverlauf DQ dargestellt. Die Berechnung der notwendigen Gasmassenströme sowie der notwendigen Kraftstoffmasse werden für die jeweils inaktive Betriebsart immer parallel im Hintergrund mitberechnet, so dass jederzeit ein Umschaltvorgang möglich ist, soferne die Randbedingungen einen Betriebsartenwechsel freigeben. Innerhalb eines Arbeitsspiels wird bei einem Umschaltvorgang die gewünschte Frischluftmasse mEL, die rückgeführte Abgasmasse mE sowie die Kraftstoffmasse für die gewünschte Betriebsart als Stellgröße ausgegeben.
  • Um bei der Umschaltung vom homogenen Fremdzündungsbetrieb SI in den homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI die Mischtemperatur Tmisch der Zylinderfüllung zu vermindern und in weiterer Folge die Verbrennungslage MFB50% konstant halten zu können, wird während der Umschaltphase die rückgeführte Abgasmasse mE entsprechend zurückgenommen. Aufgrund der hohen Abgastemperaturen im homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI wird für die ersten Zyklen des HCCI-Betriebes die rückgeführte Abgasmasse mE zurückgenommen, da andernfalls eine zu frühe Verbrennung stattfindet, bei der mit sehr hohen Druckgradienten im Brennraum zu rechnen ist. Die Anpassung der rückgeführten Abgasmasse mE kann dadurch erfolgen, dass nur über Verringerung der Auslasssteuerzeit der rückgeführte Abgasmassenstrom mE verringert wird und somit die Mischtemperatur Tmisch der Füllung erniedrigt wird oder über eine Kombination der Einlass- und Auslasssteuerzeit, indem die Einlasssteuerzeit verlängert und die Auslasssteuerzeit verkürzt wird, um einen Füllungsverlust zu kompensieren. Um einen stetigen Übergang vom SI-Betrieb in den HCCI-Betrieb zu ermöglichen, wird die Abgasmasse mE nach der Zurücknahme während der Umschaltung wieder allmählich entsprechend einer Korrekturfunktion erhöht.
  • Das Prinzip der Realisierung der Korrekturfunktion ist in 4 dargestellt. Die Parameter für die Freigabe des Öffnungsquerschnittes der Gaswechselventile im stationären HCCI-Betrieb und im Fremdzündungsbetrieb SI sind in Kennfeldern AV-HCCI und AV-SI abgelegt, die über der Motordrehzahl n und dem Lastmoment M aufgespannt sind. Tritt nun eine Anforderung B-HCCI für die Umschaltung in den homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI auf, wird ein Zykluszähler Z gestartet, der die Arbeitsspiele seit der letzten homogenen Fremdzündungsverbrennung SI aufsummiert. Mit dessen Hilfe wird ein Kennfeld oder eine Kennlinie AV-COR adressiert, um in Abhängigkeit der Zykluszahl die rückzuführende Abgasmasse mE durch die Öffnungsdauer AV der Gaswechselventile während der Umschaltung beeinflussen zu können.
  • Die Abfolge der Verbrennungszyklen mit der aktiven Korrekturfunktion ist in 3a bis 3d dargestellt, wobei hier ausgehend von der fremdgezündeten Betriebsart SI (3a) die folgenden Verbrennungszyklen bereits im Selbstzündungsmodus HCCI arbeiten. Durch die Korrekturfunktion wird vermieden, dass der Energieumsatz der ersten Verbrennungen im HCCI-Modus schon vor dem oberen Totpunkt OT der Zündung stattfindet.
  • Die Anpassung der rückgeführten Abgasmasse mE kann aber auch in Kombination mit einem Abgastemperaturmodell und einem schnellen Abgastemperatursensor realisiert werden. Das Abgastemperaturmodell stellt für jeden Drehzahl-/Lastpunkt die unter stationären Verhältnissen sich ergebende Abgastemperatur zur Verfügung. Der schnelle Abgastemperatursensor hingegen misst die tatsächliche Abgastemperatur. Die Differenz der beiden Temperaturen kann als Regelabweichung verwendet werden, um unter Instationärverhältnissen die Mischtemperatur Tmisch so anzupassen, dass keine zu hohen Mischtemperaturwerte Tmisch der Füllung auftreten. Die Temperaturverhältnisse bzw. die Ladungszusammensetzung bei einem Umschaltvorgang W sind in den 5a bis 5e über der Zeit t zusammengestellt. 5a stellt dabei den Umschaltbefehl B-HCCI dar, 5b den Frischluftmassenstrom mFL, 5c die rückgeführte Abgasmasse mE, 5d die Mischtemperatur Tmisen und 5e den 50%-Massenumsatzpunkt MFB50% in Grad-Kurbelwinkel dar. Strichliert ist die Umschaltung W ohne Korrekturfunktion, voll die Umschaltung W mit Korrekturfunktion dargestellt. Erst wenn einige HCCI-Verbrennungen stattgefunden haben, kann dieser Korrektureingriff wieder zurückgenommen werden, da sich nach einer Stabilisierungsphase wieder stationäre Verhältnisse einstellen.
  • 6 zeigt ein Motorkennfeld mit den unterschiedlichen Betriebsbereichen HCCI und SI, wobei der indizierte Mitteldruck pl über der Motordrehzahl n aufgetragen ist. Der homogene Selbstzündungsbetrieb HCCI ist dem unteren Teillastbereich, der homogene Fremdzündungsbereich SI dem mittleren und oberen Teillast- sowie dem Volllastbereich zugeordnet. Mit G2, G3, G4, G5 sind Betriebslinien verschiedener Getriebestufen eingezeichnet.
  • Wird die Lastanforderung zu hoch, so dass der Betriebsbereich der Selbstzündung verlassen werden muss, kann mit Hilfe des variablen Ventiltriebes die Zylinderfüllung von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus in dem Maße verändert werden, dass hier ohne weiteres die Betriebsart sprungartig gewechselt werden kann. Während der Umschaltphase ist es auch möglich, mit Hilfe eines Zündwinkeleingriffes (Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung des oberen Totpunktes OT der Zündung) eine Momentenkompensation durchführen zu können.
  • Die prinzipiellen Zusammenhänge während eines solchen Umschaltvorganges sind in 2a und 2b dargestellt. Wie aus diesen Figuren erkennbar ist, findet die Verbrennung bereits im ersten Zyklus nach der Umschaltung bei der richtigen Kurbelwinkellage statt.
  • Die Zumessung des rückgeführten Abgases kann mit Hilfe eines variablen Ventiltriebs prinzipiell auf zwei verschiedene Arten erfolgen, welche anhand der 7 und 8 erläutert werden. In strichlierten Linien ist in den 7 und 8 jeweils der normierte Ventilhub h des oder der Auslassventile A, in voll ausgezogenen Linien der Ventilhub h des oder der Einlassventile E über dem Kurbelwinkel α dargestellt. Mit αAO1, αAO2 bzw. αA0 sind Auslassventilöffnungswinkel, mit αAC1, αAC2 und αAC sind Auslassschließwinkel, mit αEO Einlassöffnungswinkel und mit αEC Einlasschließwinkel bezeichnet. Die Steuerzeiten für das Prinzip 1 sind in 7 dargestellt. Bei diesem Verfahren wird zunächst das Abgas während der Phase AV-D1 ausgeschoben und in der Phase AV-D2 wieder in den Brennraum angesaugt. Der Auslassventilöffnungswinkel αEO1 bewegt sich im Bereich von 570° bis 510° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, der Auslassventilschließwinkel αAC1 in einem Bereich von 390° bis 330° Kurbelwinkel. Der Auslassventilöffnungswinkel αAO2 bewegt sich im Bereich von 340 bis 280 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Auslassventilöffnungsdauer der Phase AV-D2 in einem Bereich von 20° bis 100° Kurbelwinkel. Das Einlassventil öffnet in der Phase EV-D in einem Bereich von 380° bis 280° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Einlassventilöffnungsdauer EV-D beträgt 30° bis 150° Kurbelwinkel. Eine Reduzierung der rückgeführten Abgasmasse kann durch Verkürzung der Auslasssteuerzeit der Phase AV-D2 erfolgen.
  • Wird allerdings nach dem Prinzip 2 der sogenannten Restgasverdichtung gearbeitet, wie in 8 dargestellt, verbleibt nach Beendigung der Auslassphase ein Teil der Abgasmasse im Zylinder. Eine Verkürzung der Auslasssteuerzeit AV-D der Auslassphase führt dadurch zu einer Erhöhung der rückgeführten Abgasmasse, da mehr Abgas im Zylinder verbleibt und somit zu einer Erhöhung der Mischtemperatur im Zylinder. Eine Verlängerung führt entsprechend zu einer Verringerung der rückgeführten Abgasmasse. Der Auslassventilöffnungswinkel αAO bewegt sich bei dieser Variante im Bereich von 600° bis 500° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Auslassventilöffnungsdauer AV-D in einem Bereich von 20° bis 150° Kurbelwinkel. Das Einlassventil öffnet in der Phase EV-D in einem Bereich von 330° bis 230° Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Einlassventilöffnungsdauer EV-D beträgt 30° bis 150° Kurbelwinkel.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, welche in zumindest einem ersten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen selbstgezündet und zumindest in einem zweiten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen fremdgezündet betrieben wird, wobei während des Motorbetriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungsbetrieb und umgekehrt gewechselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der homogene Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb und/oder der homogene Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb übergangslos von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus gewechselt wird, wobei während des Umschaltvorganges vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb eine – bezüglich den Erfordernissen für stationären homogenen Selbstzündungsbetrieb – reduzierte Abgasmasse rückgeführt oder im Zylinder belassen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während der Einlassphase zur inneren Abgasrückführung zumindest ein Auslassventil geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der rückgeführten Abgasmasse die Auslasssteuerzeit während der Einlassphase verkürzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Einlasssteuerzeit verlängert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach dem Ende der Auslassphase zumindest ein Teil des Abgases im Zylinder belassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der zurückbleibenden Abgasmasse die Auslasssteuerzeit während der Auslassphase erhöht wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der umschaltbedingten Reduzierung die rückgeführte Abgasmasse in Abhängigkeit der seit der Umschaltung stattgefundenen Verbrennungszyklen kontinuierlich oder diskontinuierlich entsprechend den Erfordernissen für homogenen Selbstzündungsbetrieb erhöht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeitpunkt der Umschaltung ein Zykluszähler gestartet wird, der die Verbrennungszyklen seit der letzten homogenen Fremdzündungsverbrennung aufsummiert und dass die rückgeführte Abgasmasse als Funktion der Zykluszahl ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest beim Umschaltvorgang vom homogenen Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb die Ventilsteuerzeiten zumindest eines Gaswechselventiles sprungartig von einem Verbrennungszyklus auf den nächsten Verbrennungszyklus entsprechend den jeweiligen Betriebserfordernissen geändert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umschaltvorganges vom homogenen Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb der Zündzeitpunkt in Richtung des oberen Totpunktes verstellt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motorbetriebsbereich der unteren Teillast und der zweite Motorbetriebsbereich der mittleren und oberen Teillast sowie der Volllast zugeordnet wird.
  10. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche bei Teillast homogen selbstgezündet und bei Volllast und/oder hoher Motorlast homogen fremdgezündet betreibbar ist, wobei während des Betriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb (HCCI) und homogenem Fremdzündungsbetrieb (SI) und umgekehrt gewechselt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine voll variable Ventilbetätigungseinrichtung und eine Einrichtung zur gesteuerten Rückführung von Abgas aufweist, so dass übergangslos zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb (HCCI) und homogenem Fremdzündungsbetrieb (SI) und/oder zwischen homogenem Fremdzündungsbetrieb (SI) und homogenem Selbstzündungsbetrieb (HCCI) gewechselt werden kann.
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