DE112008000600T5

DE112008000600T5 - Motorleerlauf-Aufwärmen eines Motors mit homogener Kompressionszündung

Info

Publication number: DE112008000600T5
Application number: DE112008000600T
Authority: DE
Inventors: Tang-Wei Troy Kuo; Paul M. Bloomfield Hills Najt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2028-03-06
Also published as: US7726277B2; US20080270004A1; CN101631943A; DE112008000600B4; CN101631943B; WO2008109643A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Viertakt-Verbrennungszyklus, wobei der Motor ein Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung, ein Funkenzündungssystem und eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen, die durch einen in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und hergehenden Kolben definiert wird, Einlass- und Auslassdurchgänge sowie Einlass- und Auslassventile aufweist, die während wiederholter, aufeinander folgender Auslass-, Einlass-, Verdichtungs- und Ausdehnungstakte des Kolbens gesteuert werden, wobei das Verfahren umfasst, dass:
eine Kraftstoffmasse geliefert wird, die einen jeweiligen von mehreren nicht überlappenden Temperaturbereichen in einem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs entspricht;
eine Motortemperatur in dem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs ermittelt wird; und
in Temperaturbereichen, die zwischen zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche liegen, die Kraftstoffmasse basierend auf der Motortemperatur und den jeweiligen Kraftstoffmassen interpoliert wird, die den zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche entsprechen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft allgemein Verbrennungsmotor-Steuersysteme und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors mit homogener Kompressionszündung.
HINTERGRUND
Ein Motorsystem, das für einen Betrieb mit gesteuerter Selbstzündungsverbrennung entwickelt ist, umfasst einen Verbrennungsmotor, der ausgestaltet ist, um nach einem Otto-Zyklus zu arbeiten. Der Motor, der mit einer direkten Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder ausgestattet ist, arbeitet in einem gesteuerten Selbstzündungsmodus unter speziellen Motorbetriebsbedingungen, um eine verbesserte Motorkraftstoffeffizienz zu erreichen. Ein Funkenzündungssystem wird verwendet, um den Selbstzündungs-Verbrennungsprozess während spezieller Betriebsbedingungen zu ergänzen. Solche Motoren werden als Motoren mit homogener Kompressionszündung (”HCCI”, von homogeneous charge compression ignition) bezeichnet.
Ein HCCI-Motor, der in einem HCCI-Verbrennungsmodus arbeitet, erzeugt in einer Verbrennungskammer ein Ladungsgemisch aus verbrannten Gasen, Luft und Kraftstoff, und die Selbstzündung wird während eines Verdichtungstakts gleichzeitig von vielen Zündungsstellen aus in dem Ladungsgemisch ausgelöst, was zu einer stabilen Leistungsabgabe, einer hohen thermischen Effizienz und niedrigen Emissionen führt. Die Verbrennung ist stark verdünnt und gleichmäßig über das Ladungsgemisch verteilt, was zu einer niedrigen Temperatur des verbrannten Gases und zu NOx-Emissionen führt, die wesentlich niedriger als die NOx-Emissionen entweder eines Funkenzündungsmotors oder eines Dieselmotors sind.
Die HCCI wurde bei Zweitaktbenzinmotoren unter Verwendung herkömmlicher Verdichtungsverhältnisse demonstriert. Man nimmt an, dass der hohe Anteil von verbrannten Gasen, die von dem vorhergehenden Zyklus übrig bleiben, d. h. der Restinhalt, in der Verbrennungskammer des Zweitaktmotors dafür verantwortlich ist, die hohe Gemischtemperatur zu schaffen, die notwendig ist, um eine Selbstzündung in einem stark verdünnten Gemisch zu fördern.
Bei Viertaktmotoren mit üblichen Ventilmitteln ist der Restinhalt gering, und die HCCI ist bei Teillast schwer zu erreichen. Bekannte Verfahren, um die HCCI bei niedrigen oder Teillasten anzuregen, umfassen: 1) ein Heizen der Einlassluft, 2) ein variables Verdichtungsverhältnis und 3) ein Mischen des Benzins mit Zündungsförderern, um ein leichter zündbares Gemisch als Benzin zu erzeugen. Bei allen obigen Verfahren ist der Bereich von Motordrehzahlen und -lasten, in dem die HCCI erreicht werden kann, relativ klein. Eine HCCI mit erweitertem Bereich wurde bei Viertakt-Benzinmotoren unter Verwendung einer variablen Ventilbetätigung mit speziellen Ventilsteuerstrategien demonstriert, die einen hohen Anteil von Restverbrennungsprodukten aus dem vorhergehenden Verbrennungszyklus bewirken, was für die HCCI in einem stark verdünnten Gemisch notwendig ist. Mit solchen Ventilstrategien wird der Bereich der Motordrehzahlen und -lasten, in dem die HCCI erreicht werden kann, unter Verwendung herkömmlicher Verdichtungsverhältnisse stark erweitert. Eine solche Ventilstrategie umfasst ein Einfangen und Wiederverdichten von Abgasen durch ein frühes Schließen des Auslassventils während des Auslasstakts und einen niedrigen Ventilhub. Eine solche Ventilsteuerung kann unter Verwendung von variablen Nockenphasenstellern und von Nocken mit zweistufigem Hub implementiert werden.
Während die oben erwähnten HCCI-Motorbetriebsstrategien auf umfangreichen stationären Tests unter Betriebsbedingungen mit vollständig aufgewärmtem Motor basieren, stellen ein Kaltstart und ein Motor-Aufwärmbetrieb einige zusätzliche Herausforderungen bezogen auf die Vielfalt der Erfahrung mit Motor-Betriebstemperaturen während des Aufwärmens dar, die sich in einer unerwünschten Verbrennungsstabilität und unerwünschten Emissionen manifestieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Viertaktverbrennungsmotor weist ein Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung, ein Funkenzündungssystem und eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen, die durch einen in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und hergehenden Kolben definiert wird, Einlass- und Auslassdurchgänge sowie Einlass- und Auslassventile auf, die während wiederholter, aufeinanderfolgender Auslass-, Einlass-, Verdichtungs- und Ausdehnungstakte des Kolbens gesteuert werden. Eine Kraftstoffmasse wird entsprechend einem jeweiligen von mehreren nicht überlappenden Temperaturbereichen in einem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs geliefert. Die Motortemperatur wird in dem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs ermittelt. Und in den Temperaturbereichen, die zwischen zwei benachbarten der nicht überlappenden Temperaturbereiche liegen, wird die Kraftstoffmasse basierend auf der Motortemperatur und den Kraftstoffmassen interpoliert, die zwei benachbarten nicht überlappenden Temperaturbereichen entsprechen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotors ist, der für HCCI- und SI-Betriebsmoden gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist;
2 eine zündfunkenunterstützte HCCI-Steuerstrategie in einen Unterbereich niedriger Temperatur für ein Motor-Aufwärmen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
3 eine zündfunkenunterstützte HCCI-Steuerstrategie in einen Unterbereich mittlerer Temperatur für das Motor-Aufwärmen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 eine zündfunkenunterstützte HCCI-Steuerstrategie in einen Unterbereich hoher Temperatur für das Motor-Aufwärmen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
5 einen beispielhaften Kraftstoffmassen-Lieferungsplan, der mit der Motor-Betriebstemperatur korreliert ist, zur Verwendung in einer Motor-Aufwärmsteuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei das Gezeigte nur zu dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen, und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors 10 und eines Steuersystems 25, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert wurde. Die gezeigte Ausführungsform wird als Teil eines Gesamtsteuerschemas eingesetzt, um einen beispielhaften Benzin-Viertaktverbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, Funkenzündung und Direkteinspritzung zu betreiben, der ausgebildet ist, um unter einem gesteuerten Selbstzündungsprozess zu arbeiten, der auch als homogener Kompressionszündungsmodus (HCCI-Modus) bezeichnet wird.
Ein selbstsaugender Viertaktverbrennungsmotor mit einem Zylinder von 0,55 Liter und gesteuerter Selbstzündung, der mit Benzin durch Direkteinspritzung mit Kraftstoff versorgt wird und der ein Verdichtungsverhältnis von im Wesentlichen 12 bis 13 aufweist, wurde bei der hierin verkörperten Implementierung der Ventil- und Kraftstoffzufuhrsteuerungen und Erfassung der verschiedenen Daten verwendet. Wenn es nicht auf eine andere Weise speziell diskutiert wird, wird angenommen, dass alle solche Implementierungen und Erfassungen unter Standardbedingungen ausgeführt werden, wie es einem Fachmann geläufig ist.
Der beispielhafte Motor 10 umfasst einen Motorblock aus Gussmetall mit mehreren darin gebildeten Zylindern, von denen einer gezeigt ist, und einen Motorkopf 27. Jeder Zylinder umfasst einen Zylinder mit geschlossenem Ende, der einen bewegbaren, hin- und hergehenden Kolben 11 aufweist, der darin eingefügt ist. Eine Verbrennungskammer 20 mit variablem Volumen ist in jedem Zylinder gebildet und wird durch Wände des Zylinders, den bewegbaren Kolben 11 und den Kopf 27 definiert. Der Motorblock weist vorzugsweise Kühlmitteldurchgänge 29 auf, durch die ein Motorkühlmittelfluid strömt. Ein Kühlmittel-Temperatursensor 37, der dazu dient, die Temperatur des Kühlmittelfluids zu überwachen, ist an einem geeigneten Ort angeordnet und liefert eine parametrische Signaleingabe an das Steuersystem 25, die eine Motorbetriebstemperatur angibt, die zur Steuerung des Motors nützlich ist. Der Motor weist vorzugsweise bekannte Systeme auf, einschließlich eines äußeren Abgasrückführungsventils (”AGR”-Ventils) und eines Einlassluft-Drosselventils (nicht gezeigt).
Jeder bewegbare Kolben 11 umfasst eine Einrichtung, die gemäß bekannten Kolbenbildungsverfahren ausgestaltet ist, und weist eine Oberseite und einen Körper auf, der im Wesentlichen an den Zylinder angepasst ist, in dem er arbeitet. Der Kolben weist eine Oberseiten- oder Kronenfläche auf, die in der Verbrennungskammer exponiert ist. Jeder Kolben ist mittels eines Stifts 34 und einer Pleuelstange 33 mit einer Kurbelwelle 35 verbunden. Die Kurbelwelle 35 ist an dem Motorblock in einem Hauptlagerbereich in der Nähe eines Unterseitenabschnitts des Motorblocks drehbar befestigt, so dass sich die Kurbelwelle um eine Achse drehen kann, die rechtwinklig zu einer durch jeden Zylinder definierten Längsachse liegt. Ein Kurbelsensor 31 ist an einem geeigneten Ort angeordnet und dient dazu, ein Signal zu erzeugen, das von dem Controller 25 verwendbar ist, um einen Kurbelwinkel zu messen, und das übersetzbar ist, um Messwerte einer Kurbelwellendrehung, -drehzahl und -beschleunigung zu liefern, die bei verschiedenen Steuerschemata verwendbar sind. Während des Betriebs des Motors bewegt sich jeder Kolben 11 in dem Zylinder aufgrund der Verbindung mit der Kurbelwelle 35 und deren Drehung sowie des Verbrennungsprozesses auf eine hin- und hergehende Weise aufwärts und abwärts. Die Drehbewegung der Kurbelwelle bewirkt ein Übersetzen einer linearen Kraft, die auf jeden Kolben während der Verbrennung ausgeübt wird, in eine Winkeldrehmomentausgabe von der Kurbelwelle, die auf andere Einrichtungen, wie z. B. einen Fahrzeugantriebsstrang, übertragen werden kann.
Der Motorkopf 27 umfasst eine Gussmetalleinrichtung mit einer oder mehreren Einlassöffnungen 17 und einer oder mehreren Auslassöffnungen 19, die zu der Verbrennungskammer 20 fließen. Die Einlassöffnung 17 liefert Luft an die Verbrennungskammer 20. Verbrannte (abgebrannte) Gase strömen über die Auslassöffnung 19 aus der Verbrennungskammer 20. Die Luftströmung durch jede Einlassöffnung wird durch eine Betätigung eines oder mehrerer Einlassventile 21 gesteuert. Die Strömung der verbrannten Gase durch jede Auslassöffnung wird durch eine Betätigung eines oder mehrerer Auslassventile 23 gesteuert.
Die Einlass- und Auslassventile 21, 23 weisen jeweils einen Kopfabschnitt auf, der einen Oberseitenabschnitt umfasst, welcher der Verbrennungskammer ausgesetzt ist. Jedes der Ventile 21, 23 weist einen Schaft auf, der mit einer Ventilbetätigungseinrichtung verbunden ist. Eine Ventilbetätigungseinrichtung, dargestellt als 60, dient dazu, das Öffnen und das Schließen jedes der Einlassventile 21 zu steuern, und eine zweite Ventilbetätigungseinrichtung 70 dient dazu, das Öffnen und Schließen jedes der Auslassventile 23 zu steuern. Jede der Ventilbetätigungseinrichtungen 60, 70 umfasst eine Einrichtung, die signaltechnisch mit dem Steuersystem 25 verbunden ist und dazu dient, den Zeitpunkt, die Dauer und das Ausmaß des Öffnens und Schließens jedes Ventils entweder zusammen oder einzeln zu steuern. Eine Ausführungsform des beispielhaften Motors umfasst ein doppeltes oben liegendes Nockensystem, das Einrichtungen für eine variable Hubsteuerung (”VLC”-Einrichtungen) und eine variable Nockenphasenlage (”VCP”-Einrichtungen) als Teil der Ventilbetätigungseinrichtungen 60, 70 aufweist. Die VCP-Einrichtungen dienen dazu, den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens jedes Einlassventils und jedes Auslassventils relativ zu einer Drehposition der Kurbelwelle zu steuern, und sie öffnen jedes Ventil für eine Kurbelwinkeldauer. Die VLC-Einrichtungen dient dazu, das Ausmaß des Ventilhubs in eine von zwei Positionen zu steuern: eine Position mit einem Hub von 3–5 mm für eine Öffnungsdauer von 120–150 Kurbelwinkelgraden und eine andere Position mit einem Hub von 9–12 mm für eine Öffnungsdauer von 220–260 Kurbelwinkelgraden. Einzelne Ventilbetätigungseinrichtungen können der gleichen Funktion mit der gleichen Wirkung dienen. Die Ventilbetätigungseinrichtungen werden vorzugsweise durch das Steuersystem 25 gemäß vorbestimmten Steuerschemata gesteuert. Alternative variable Ventilbetätigungseinrichtungen, einschließlich beispielsweise vollflexibler elektrischer oder elektrohydraulischer Einrichtungen, können ebenso verwendet werden und weisen den weiteren Vorteil einer unabhängigen Phasensteuerung für das Öffnen und Schließen wie auch einer im Wesentlichen unbegrenzten Ventilhubvariabilität innerhalb der Grenzen des Systems auf. Ein spezieller Aspekt eines Steuerschemas, um das Öffnen und Schließen der Ventile zu steuern, ist hierin beschrieben.
Luft wird durch einen Einlasskrümmerkanal 50, der gefilterte Luft empfängt, die durch eine bekannte Luftmesseinrichtung und eine Drosseleinrichtung (nicht gezeigt) strömt, zu der Einlassöffnung 17 eingelassen. Abgas strömt von der Auslassöffnung 19 zu einem Abgaskrümmer 42, der Abgassensoren 40 aufweist, die dazu dienen, die Bestandteile des Abgas zustroms zu überwachen und diesem zugeordnete Parameter zu ermitteln. Die Abgassensoren 40 können beliebige von verschiedenen bekannten Detektionseinrichtungen umfassen, die dazu dienen, parametrische Werte des Abgaszustroms zu liefern, einschließlich des Luft/Kraftstoffverhältnisses oder eines Messwerts der Abgasbestandteile, beispielsweise NOx, CO, HC und andere. Das System kann einen Sensor 16 in dem Zylinder zum Überwachen der Verbrennungsdrücke oder nicht eingreifende Drucksensoren oder eine inferentiell ermittelte Druckermittlung (beispielsweise durch Kurbelwellenbeschleunigungen) umfassen. Die zuvor erwähnten Sensoren und Messeinrichtungen liefern jeweils ein Signal als eine parametrische Eingabe an das Steuersystem 25. Diese parametrischen Eingaben können von dem Steuersystem verwendet werden, um Messwerte der Verbrennungsleistung zu ermitteln.
Das Steuersystem 25 umfasst vorzugsweise eine Teilmenge einer gesamten Steuerarchitektur, die dazu dient, eine abgestimmte Systemsteuerung des Motors 10 und anderer Systeme zu schaffen. In dem Gesamtbetrieb dient das Steuersystem 25 dazu, Betreibereingaben, Umgebungsbedingungen, Motorbetriebsparameter und Messwerte der Verbrennungsleistung zu synthetisieren und Algorithmen zum Steuern verschiedener Aktuatoren auszuführen, um Zielwerte für Steuerparameter zu erreichen, einschließlich solcher Parameter wie Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Emissionen, Leistung und Fahrbarkeit. Das Steuersystem 25 ist funktional mit mehreren Einrichtungen verbunden, durch die ein Betreiber den Betrieb des Motors typischerweise steuert und lenkt. Beispielhafte Betreibereingaben umfassen ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Wähleinrichtung für den Getriebegang und einen Tempomat für die Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn der Motor in einem Fahrzeug verwendet wird. Das Steuersystem kann mit anderen Controller, Sensoren und Aktuatoren mittels eines Busses eines lokalen Rechnernetzes (”LAN”-Bus, nicht gezeigt) kommuni zieren, der vorzugsweise eine strukturierte Übermittlung von Steuerparametern und -befehlen zwischen verschiedenen Controllern ermöglicht.
Das Steuersystem 25 ist funktional mit dem Motor 10 verbunden und wirkt derart, dass parametrische Daten von Sensoren erfasst werden und dass eine Vielfalt von Aktuatoren des Motors 10 über geeignete Schnittstellen 45 gesteuert wird. Das Steuersystem 25 empfängt einen Motordrehmomentbefehl und erzeugt basierend auf den Betreibereingaben eine gewünschte Drehmomentabgabe. Beispielhafte Motorbetriebsparameter, die unter Verwendung der zuvor erwähnten Sensoren von dem Steuersystem 25 detektiert werden, umfassen die Motorkühlmitteltemperatur, die Kurbelwellendrehzahl (”RPM”) und -position, den Krümmerabsolutdruck, die Umgebungsluft-Strömung und -Temperatur und den Umgebungsluftdruck. Die Messungen der Verbrennungsleistung können gemessene und abgeleitete Verbrennungsparameter umfassen, einschließlich des Luft/Kraftstoffverhältnisses, der Lage des Verbrennungsspitzendrucks, unter anderen.
Aktuatoren, die von dem Steuersystem 25 gesteuert werden, umfassen: Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 12; die VCP/VLC-Ventilbetätigungseinrichtungen 60, 70; eine Zündkerze 14, die mit Zündungsmodulen funktional verbunden ist, um die Zündfunkenverweilzeit und den Zündfunkenzeitpunkt zu steuern; ein AGR-Ventil (nicht gezeigt) und ein Modul zur elektronischen Drosselsteuerung (nicht gezeigt). Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12 dient vorzugsweise dazu, Kraftstoff direkt in jede Verbrennungskammer 20 einzuspritzen. Die Zündkerze 14 wird von dem Steuersystem 25 verwendet, um die Steuerung des Zündzeitpunkts des beispielhaften Motors über Abschnitte des Motordrehzahl- und Motorlastbetriebsbereichs zu verbessern. Wenn der beispielhafte Motor in einem reinen HCCI-Modus betrieben wird, verwendet der Motor keine aktivierte Zünd kerze. Es hat sich jedoch als wünschenswert herausgestellt, die Funkenzündung zum Ergänzen des HCCI-Modus unter bestimmten Bedingungen zu verwenden, einschließlich beispielsweise während eines Kaltstarts, zum Vermeiden einer Verschmutzung und gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung bei Betriebsbedingungen mit niedriger Last in der Nähe einer Niedriglastgrenze. Es hat sich ebenso als bevorzugt herausgestellt, die Funkenzündung an einer Betriebsgrenze mit hoher Last in dem HCCI-Modus und bei Betriebsbedingungen mit hoher Drehzahl/Last während eines gedrosselten oder ungedrosselten Funkenzündungsbetriebs zu verwenden.
Das Steuersystem 25 umfasst vorzugsweise einen Allzweck-Digitalcomputer, der im Wesentlichen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung (A/D) und zur Digital-Analog-Umsetzung (D/A) und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen umfasst. Jeder Controller weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem ROM gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers zu schaffen.
Die Algorithmen zur Motorsteuerung können während einer voreingestellten Schleife ausgeführt werden. Die Algorithmen, die in den nichtflüchtigen Speichereinrichtungen gespeichert sind, werden von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb des Motors unter Verwendung von voreingestellten Kalibrierungen zu steuern. Die Schleifenzyklen können während des laufenden Motorbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses oder einer Unterbrechungsanforderung ausgeführt werden.
Unter Bezugnahme auf 2–5 wird nun eine abgestimmte Ventil-, Kraftstoffzufuhr- und Zündfunkensteuerung dargestellt, die verwendet wird, um den Motorleerlauf-Aufwärmbetrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen. Jede der 2–4 stellt entlang einer horizontalen Achse einen Motorkurbelwinkel mit einem Bezugspunkt bei Null dar, der dem oberen Totpunkt (TDC) zwischen dem Auslass- und Einlasstakt des Kolbens entspricht (Einlass-TDC). Der TDC zwischen dem Verdichtungs- und Ausdehnungstakt des Kolbens (Verbrennungs-TDC) findet in einer Entfernung von 360 Kurbelwinkelgraden von dem Auslass-TDC statt. Ein Einlass- und Auslassventilhub wird durch die vertikale Achse repräsentiert und weist allgemein Punkte bei hohem und niedrigem Hub auf, wie sie entsprechend den Nockenhüben bei hohem und niedrigem Hub dargestellt werden, die durch die beispielhaften Nocken mit zweistufigem Hub der beispielhaften Hardware-Ausführungsform aktiviert werden. Jede der 2–4 entspricht jeweils Aufwärmunterbereichen niedriger, mittlerer und hoher Temperatur des Motorbetriebs in einem vordefinierten Motorleerlauf-Aufwärmbetriebsbereich. Solch ein Motorleerlauf-Aufwärmbetriebsbereich entspricht allgemein Motorbetriebstemperaturen von ungefähr 30 Grad Celsius und darunter bis ungefähr 80 bis 90 Grad Celsius und ist dafür vorgesehen, die Unterbereiche niedriger und hoher Temperatur einzuschließen. Der Unterbereich mittlerer Temperatur ist dafür vorgesehen, dass er lediglich zwischen den Unterbereichen niedriger und hoher Temperatur, intermediär zu diesen oder inmitten dieser liegt, und er ist nicht dafür vorgesehen, dass er auf einen beliebigen strengen Mittelpunkt, Mittelwert, Durchschnitt oder eine andere mathematische, algebraische, statistische oder geometrische Mittel-Definition eingeschränkt ist. Die Bezugnahme auf Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur ist derart zu verstehen, dass sie sich auf die Aufwärmunterbereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur des Motorleerlauf-Aufwärmbetriebsbereichs der vorliegenden Offenbarung bezieht. In einem solchen Motorleerlauf-Aufwärmbetriebsbereich repräsentieren alle 2–4 den Betrieb des Motors in einem zündfunkenunterstützen HCCI-Modus mit geteilten Einspritzungen, wie es hierin unten in weiterem Detail diskutiert wird. Motorbetriebstemperaturen oberhalb von ungefähr 80 bis 90 Grad Celsius werden zu Zwecken der vorliegenden Offenbarung als vollständig aufgewärmt und als förderlich für alternative HCCI-Betriebsmoden angesehen, die jenseits des Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen.
Der temperaturabhängige Aufwärmbetrieb, wie er in 2–4 gezeigt ist, wird in oder zwischen allen Unterbereichen unter Verwendung einer im Wesentlichen statischen NVO-Einstellung von vorzugsweise zwischen ungefähr 180 bis ungefähr 200 Kurbelwinkelgraden ausgeführt – an den NVO-Grenzen des VCP oder in deren Nähe. Mit anderen Worten beeinträchtigen oder beeinflussen Lastschwankungen während des Aufwärmbetriebs die NVO nicht signifikant. Bestimmte bevorzugte Einspritzzeitpunkte, einschließlich der allgemeinen Anordnungen des Verbrennungszyklusbereichs für die geteilten Einspritzungen wie auch der einspritzungsspezifischen Zeitpunkte und Trends für das Ende der Einspritzung (”EOI”, von end of injection), werden hierin unten in weiterem Detail dargelegt. Die Korrelation zwischen der Temperatur und der Last (wie sie durch die gesamte Kraftstoffmasse (”mg/Zyklus”) repräsentiert wird), ist in 5 gezeigt, die auch einen bevorzugten Lieferungsplan für eine minimale gesamte Kraftstoffmasse pro Zylinder für den beispielhaften Motor reprä sentiert, der mit vollständig gemischten Benzinkraftstoffen mit der Research-Oktanzahl (RON) gleich 91 und der Motor-Oktanzahl (MON) gleich 83 betrieben wird (d. h. einem Oktan-Index = 87 nach der allgemein akzeptierten Oktanzahlbestimmung gemäß (RON + MON)/2). Ferner wurde eine Motorleerlaufdrehzahl von im Wesentlichen 800 bis 1000 U/min verwendet. Zu Zwecken dieser Offenbarung bedeutet Kraftstoff mit regulärer Oktanzahl, dass Kraftstoff, wie oben beschrieben, mit einem Oktan-Index von im Wesentlichen 87 umfasst wird, während Kraftstoff mit hoher Oktanzahl oder Super-Oktanzahl bedeutet, dass Kraftstoff, wie oben beschrieben, mit einem Oktan-Index von im Wesentlichen 91 umfasst wird. Ein Fachmann wird erkennen, dass die allgemeine Natur des Kraftstoffmassen-Lieferungsplans bei normierten Lastbedingungen im Wesentlichen ähnlich sein wird, obwohl die absolute Kraftstoffmasse gemäß solchen Faktoren wie Motorverdrängung, Energieinhalt des verwendeten Kraftstoffs, Einstellungen der Motorleerlaufdrehzahl und Belastung der Motorausgangswelle schwanken wird (z. B. Getriebe auf Parken/Neutral oder Getriebe auf Fahren, wobei der Antriebsstrang durch die Verwendung einer Betriebsbremse geerdet wird).
In dem Bereich niedriger Temperatur, wie er in 2 gezeigt ist, wird der Motor mit geteilter Einspritzung betrieben, wobei ein EOI₁ der ersten Einspritzung während der NVO stattfindet und ein EOI₂ der zweiten Einspritzung ebenso während der NVO stattfindet. Insbesondere findet das EOI₁ vorzugsweise bei ungefähr 350 bis ungefähr 360 Kurbelwinkelgraden vor der oberen Totpunkt bei Verbrennung (”vor Verbrennungs-TDC”) statt, und das EOI₂ findet vorzugsweise bei ungefähr 270 bis ungefähr 300 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC statt. Ein bevorzugter Bereich für die Zündfunkenlieferung liegt während des Betriebs in dem Bereich niedriger Temperatur bei ungefähr 10 bis ungefähr 0 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC. Diese Zündfunkenlieferung liegt später als die Zeitpunkte der Zündfunkenlieferung, die unten für andere Bereiche angegeben werden. Der nach spät verstellte Zeitpunkt der Zündfunkenlieferung leitet mehr Energie in der Form von Wärme durch den Verbrennungsprozess zu der Abgasströmung als ein Verfahren, um den katalytischen Wandler oder andere Nachbehandlungseinrichtungen bis auf Betriebstemperatur zu bringen. Die Temperaturauswahl, um von dem nach spät verstellten Zündfunkenzeitpunkt zu dem normalen Zündfunkenzeitpunkt überzugehen, wird von Anwendung zu Anwendung schwanken und wird hierin nicht im Detail offenbart. In einem ausgewählten Bereich niedriger Temperatur unter ungefähr 30 Grad Celsius, wie er beispielsweise durch die Kühlmitteltemperatur gemessen wird, beträgt das Kraftstoffmassenverhältnis der ersten zu der zweiten Einspritzung vorzugsweise ungefähr 1:5. Vorzugsweise verschiebt sich der Anteil der Kraftstoffmasse bei Kraftstoff mit höherer oder Super-Oktanzahl zu der ersten Einspritzung, wobei das Kraftstoffmassenverhältnis der ersten zu der zweiten Einspritzung vorzugsweise ungefähr 1:2 beträgt. Darüber hinaus wurde demonstriert, dass sowohl der EOI₁- als auch der EOI₂-Zeitpunkt mit zunehmender Betriebstemperatur nach früh verstellt werden sollten.
In dem Bereich mittlerer Temperatur, wie er in 3 gezeigt ist, wird der Motor mit geteilter Einspritzung betrieben, wobei das EOI₁ der ersten Einspritzung während der NVO stattfindet und das EOI₂ der zweiten Einspritzung ebenso während der NVO stattfindet. Insbesondere findet das EOI₁ vorzugsweise bei ungefähr 360 bis ungefähr 370 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC statt, und das EOI₂ findet vorzugsweise bei ungefähr 270 bis ungefähr 300 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC statt. Obgleich die geteilte Einspritzung, wie beschrieben und dargestellt, für den Bereich mittlerer Temperatur bevorzugt ist, kann eine einzelne Einspritzung der gesamten Zyklus-Kraftstoffmasse – zumindest teilweise während der NVO – zufriedenstellend verwendet werden. Bei einer solchen Ausführungsform mit einzelner Einspritzung in dem Bereich mittlerer Temperatur wird vorzugsweise ein EOI von ungefähr 270 bis ungefähr 330 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC ausgeführt. Um eine einzelne Einspritzung in dem Bereich mittlerer Temperatur zu implementieren, muss eine Übergangs- oder Schwellenwert-Motorbetriebstemperatur ausgewählt werden, um von der geteilten Einspritzung auf die einzelne Einspritzung umzuschalten, und eine andere, hohe Motorbetriebstemperatur muss ausgewählt werden, um gemäß dem Übergang zu dem Bereich hoher Temperatur zurück auf die geteilte Einspritzung umzuschalten, wie unten beschrieben. Diese Schwellenwert-Temperaturen werden von Motoranwendung zu Motoranwendung schwanken. Ein bevorzugter Bereich für die Zündfunkenlieferung während des Betriebs in dem Bereich mittlerer Temperatur liegt bei ungefähr 10 bis ungefähr 60 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC. In einem ausgewählten Bereich mittlerer Temperatur von ungefähr 50 bis 60 Grad Celsius, wie er beispielsweise durch die Kühlmitteltemperatur gemessen wird, beträgt das Kraftstoffmassenverhältnis der ersten zu der zweiten Einspritzung bevorzugt ungefähr 1:7. Vorzugsweise verschiebt sich der Anteil der Kraftstoffmasse bei Kraftstoff mit höherer oder Super-Oktanzahl zu der ersten Einspritzung, wobei das Kraftstoffmassenverhältnis der ersten zu der zweiten Einspritzung bevorzugt ungefähr 2:6 beträgt. Darüber hinaus wurde demonstriert, dass sowohl der EOI₁- als auch der EOI₂-Zeitpunkt mit zunehmender Betriebstemperatur nach früh verstellt werden sollten.
In dem Bereich hoher Temperatur, wie er in 4 gezeigt ist, wird der Motor mit geteilter Einspritzung betrieben. Im Gegensatz zu den Bereichen niedriger und mittlerer Temperatur findet jedoch das EOI₁ der ersten Einspritzung während der NVO statt, wohingegen das EOI₂ der zweiten Einspritzung während der Verdichtungsphase stattfindet. Insbesondere findet das EOI₁ bevorzugt bei ungefähr 370 bis ungefähr 440 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC statt, und das EOI₂ findet bevorzugt bei ungefähr 25 bis 50 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC statt. Ein bevorzugter Bereich für die Zündfunkenlieferung während des Betriebs in dem Bereich hoher Temperatur liegt bei ungefähr 10 bis ungefähr 60 Kurbelwinkelgraden vor dem Verbrennungs-TDC. In einem ausgewählten Bereich hoher Temperatur von im Wesentlichen 80 bis 90 Grad Celsius, wie er durch die Kühlmitteltemperatur gemessen wird, beträgt das Kraftstoffmassenverhältnis der ersten zu der zweiten Einspritzung vorzugsweise ungefähr 1:4,5. Vorzugsweise verschiebt sich der Anteil der Kraftstoffmasse bei Kraftstoff mit höherer oder Super-Oktanzahl zu der ersten Einspritzung, wobei das Kraftmassenverhältnis der ersten zu der zweiten Einspritzung bevorzugt ungefähr 1,5:4 beträgt. Darüber hinaus wurde demonstriert, dass der EOI₁-Zeitpunkt mit zunehmender Betriebstemperatur nach früh verstellt werden sollte, wohingegen der EOI₂-Zeitpunkt mit zunehmender Betriebstemperatur nach spät verstellt werden sollte.
Mit der beschriebenen minimalen Definition der Motorbetriebsbereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur in einem vordefinierten Motorleerlauf-Aufwärmbetriebsbereich kann der Betrieb, wie er durch spezielle Motorparameter in dem gesamten Aufwärmbetriebsbereich definiert ist, mit im Wesentlichen linearen Interpolationen zufriedenstellend definiert werden. Wie durch die beispielhaften minimalen Kraftstoffanforderungen dargestellt, die in den Testergebnissen von 5 gezeigt sind, können Anforderungen für den Gesamtzykluskraftstoff durch eine einfache lineare Interpolation zwischen den Kraftstoffanforderungen der benachbarten Bereiche abgeleitet werden. Auf ähnliche Weise können Quantitäten für die Kraftstoffaufteilung zwischen Zonen, die zwischen den Bereichen liegen, zwischen bekannten Werten interpoliert werden, die in den Berei chen definiert sind. Und in Abhängigkeit von der Nähe des jeweiligen Endes der Einspritzungen können Übergänge des EOI-Zeitpunkts zwischen benachbarten Bereichen auf ähnliche Weise einfache interpolierende Techniken bei der Ermittlung der Einspritzungs-Endzeitpunkte verwenden. Während beispielsweise die jeweiligen EOI₁- und EOI₂-Zeitpunkte für die Bereiche niedriger und mittlerer Temperatur im Wesentlichen benachbart oder sogar überlappend in ihren Kurbelwinkelbereichen sind, werden einfache interpolierende Techniken vernünftige Steuerresultate bezüglich der interpolierten Kurbelwinkel für die EOI₁- und EOI₂-Zeitpunkte liefern. Man kann erkennen, dass dies auch bezogen auf die EOI₁-Zeitpunkte für die Bereiche mittlerer und hoher Temperatur wahr ist, die in ihren Kurbelwinkelbereichen ebenfalls im Wesentlichen benachbart sind. Während die jeweiligen EOI₂-Zeitpunkte für die Bereiche mittlerer und hoher Temperatur in ihren Kurbelwinkelbereichen im Wesentlichen nicht benachbart sind (z. B. nahezu 360 Kurbelwinkelgrade Entfernung), werden jedoch einfache interpolierende Techniken keine vernünftigen Steuerresultate bezüglich des interpolierten Kurbelwinkels für die EOI₂-Zeitpunkte liefern. Es wurde aber demonstriert, dass es eine ausreichende Überlappung in den Aufwärmtemperaturen des Motors gibt, bei der entweder die Steuerung bei mittlerer Temperatur oder bei hoher Temperatur eine zufriedenstellend stabile zündfunkenunterstützte HCCI-Verbrennung bewirkt. Daher wird in diesem gemeinsamen Aufwärmtemperaturraum gemäß solchen Faktoren wie der Änderungsrate der Motorbetriebstemperatur und dem Austausch von Motoremissionen ein nicht interpolierender Steuerübergang bewirkt. Beispielsweise wurde während steigender Betriebstemperaturen demonstriert, dass die Kraftstoffzufuhr gemäß den geteilten Einspritzungen, wie sie für die Steuerung in dem Bereich mittlerer Temperatur von 3 einschließlich der Vorverstellung des EOI₂-Zeitpunkts gezeigt ist, während zufriedenstellende NOx- und Rauchemissionen geliefert werden, zu abnehmenden Kohlenwasserstoffemissionen (HC-Emissionen) und einer sich verschlechternden Verbrennungsstabilität führen wird. Es wurde jedoch während steigender Betriebstemperaturen auch demonstriert, dass die Kraftstoffzufuhr gemäß den geteilten Einspritzungen, wie sie für die Steuerung in dem Bereich hoher Temperatur von 4 einschließlich der Verstellung des EOI₂-Zeitpunkts nach spät gezeigt ist, vergleichsweise geringere HC-Emissionen, vergleichsweise etwas höhere NOx- und Rauchemissionen, jedoch eine verbesserte Verbrennungsstabilität liefern wird. Daher wird der nicht interpolierende Steuerübergang letztlich durch Kompromisse zwischen der Emission und der Verbrennungsstabilität ermittelt werden.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) eingeschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Zusammenfassung
Ein Motor mit homogener Kompressionszündung wird in einem Aufwärmbereich von Motortemperaturen unter Verwendung eines minimal definierten Kraftstoffmasseplans und von Einspritzzeitpunkten und einfachen interpolierenden Techniken mit Kraftstoff versorgt.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Viertakt-Verbrennungszyklus, wobei der Motor ein Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung, ein Funkenzündungssystem und eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen, die durch einen in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und hergehenden Kolben definiert wird, Einlass- und Auslassdurchgänge sowie Einlass- und Auslassventile aufweist, die während wiederholter, aufeinander folgender Auslass-, Einlass-, Verdichtungs- und Ausdehnungstakte des Kolbens gesteuert werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Kraftstoffmasse geliefert wird, die einen jeweiligen von mehreren nicht überlappenden Temperaturbereichen in einem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs entspricht; eine Motortemperatur in dem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs ermittelt wird; und in Temperaturbereichen, die zwischen zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche liegen, die Kraftstoffmasse basierend auf der Motortemperatur und den jeweiligen Kraftstoffmassen interpoliert wird, die den zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt geliefert wird, der einem jeweiligen von mehreren nicht überlappenden Temperaturbereichen in einem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs entspricht; und in Temperaturbereichen, die zwischen zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche liegen, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt basierend auf der Motortemperatur und den jeweiligen Kraftstoffmassen interpoliert wird, die den zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Verhältnis für eine geteilte Kraftstoffeinspritzung geliefert wird, das einem jeweiligen von mehreren nicht überlappenden Temperaturbereichen in einem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs entspricht; und in Temperaturbereichen, die zwischen zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche liegen, das Verhältnis für die geteilte Kraftstoffeinspritzung basierend auf der Motortemperatur und den jeweiligen Verhältnissen für die geteilte Kraftstoffeinspritzung interpoliert wird, die den zwei benachbarten der mehreren nicht überlappenden Temperaturbereiche entsprechen.
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Viertakt-Verbrennungszyklus, wobei der Motor ein Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung, ein Funkenzündungssystem und eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen, die durch einen in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Tot punkt hin- und hergehenden Kolben definiert wird, Einlass- und Auslassdurchgänge sowie Einlass- und Auslassventile aufweist, die während wiederholter, aufeinander folgender Auslass-, Einlass-, Verdichtungs- und Ausdehnungstakte des Kolbens gesteuert werden, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Motortemperatur in einem vordefinierten Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs ermittelt wird, wobei der Aufwärmtemperaturbereich nicht überlappende Motorbetriebsbereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur umfasst; Einlass- und Auslassventile in dem Aufwärmtemperaturbereich des Motorbetriebs gesteuert werden, um eine negative Ventilüberlappung mit partiellem Hub von ungefähr 180 bis ungefähr 200 Kurbelwinkelgraden zu bewirken; und in dem Motorbetriebsbereich niedriger Temperatur ein Einspritzen einer für den Bereich niedriger Temperatur vorbestimmten Gesamtkraftstoffmasse umfasst, dass eine erste Einspritzung in dem Bereich niedriger Temperatur bei ungefähr 350 bis ungefähr 360 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung endet und eine zweite Einspritzung in dem Bereich niedriger Temperatur bei ungefähr 270 bis ungefähr 300 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung endet; in dem Motorbetriebsbereich mittlerer Temperatur ein Einspritzen einer für den Bereich mittlerer Temperatur vorbestimmten Gesamtkraftstoffmasse umfasst, dass eine erste Einspritzung in dem Bereich mittlerer Temperatur bei ungefähr 270 bis ungefähr 300 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung endet; und in dem Motorbetriebsbereich hoher Temperatur ein Einspritzen einer für den Bereich hoher Temperatur vorbestimmten Gesamtkraftstoffmasse umfasst, dass eine erste Einspritzung in dem Bereich hoher Temperatur bei ungefähr 370 bis ungefähr 440 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung endet und eine zweite Einspritzung in dem Bereich hoher Temperatur bei ungefähr 25 bis ungefähr 50 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung endet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einspritzen einer für den Bereich mittlerer Temperatur vorbestimmten Gesamtkraftstoffmasse nur aus der ersten Einspritzung in dem Bereich mittlerer Temperatur besteht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einspritzen einer für den Bereich mittlerer Temperatur vorbestimmten Gesamtkraftstoffmasse ferner umfasst, dass eine zweite Einspritzung in dem Bereich mittlerer Temperatur bei ungefähr 360 bis ungefähr 370 Kurbelwinkelgraden vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung endet.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass: in einem Temperaturbereich zwischen benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur eine Kraftstoffmasse eingespritzt wird, die auf der Motortemperatur basiert und durch die zwei jeweiligen Kraftstoffmassen interpoliert wird, die benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass: in einem Temperaturbereich zwischen benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur ein Einspritzen einer Kraftstoffmasse umfasst, dass eine erste Einspritzung bei einem Kurbelwinkel endet, der auf der Motortemperatur basiert und durch jeweils zwei Kurbelwinkel des Endes der ersten Einspritzung interpoliert wird, die benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: in einem Temperaturbereich zwischen benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur ein Einspritzen einer Kraftstoffmasse umfasst, dass eine erste Einspritzung bei einem Kurbelwinkel endet, der auf der Motortemperatur basiert und durch die jeweiligen zwei Kurbelwinkel des Endes der ersten Einspritzung interpoliert wird, die den benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass: in einem Temperaturbereich zwischen den Bereichen mittlerer und hoher Temperatur ein Einspritzen einer Kraftstoffmasse umfasst, dass eine zweite Einspritzung bei einem Kurbelwinkel endet, der auf der Motortemperatur basiert und durch die jeweiligen zwei Kurbelwinkel des Endes der zweiten Einspritzung interpoliert wird, die den Bereichen mittlerer und hoher Temperatur entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei: die für den Bereich niedriger Temperatur vorbestimmte Gesamtkraftstoffmasse ein jeweiliges Verhältnis der jeweiligen ersten zu der jeweiligen zweiten Einspritzung bei niedriger Temperatur umfasst, die für den Bereich mittlerer Temperatur vorbestimmte Gesamtkraftstoffmasse ein jeweiliges Verhältnis der jeweiligen ersten zu der jeweiligen zweiten Einspritzung bei niedriger Temperatur umfasst, die für den Bereich hoher Temperatur vorbestimmte Gesamtkraftstoffmasse ein jeweiliges Verhältnis der jeweiligen ersten zu der jeweiligen zweiten Einspritzung bei niedriger Temperatur umfasst, und das Verfahren ferner umfasst, dass in einem Temperaturbereich zwischen benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur ein Einspritzen einer Kraftstoffmasse jeweils eine erste und eine zweite Einspritzung mit einem jeweiligen Verhältnis umfasst, das auf der Motortemperatur basiert und durch die jeweils zwei Einspritzverhältnisse interpoliert wird, die benachbarten der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur entsprechen.
Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung und Funkenzündung in einem Bereich der zündfunkenunterstützten homogenen Kompressionszündung während des Motoraufwärmens bei Leerlaufbedingungen, umfassend: ein Steuersystem, das eine Motortemperatur überwacht und eine Steuerung einer Motoraufwärmprozedur ausführt, die umfasst: eine Einlass- und Auslassventilsteuerung, um eine negative Ventilüberlappung mit partiellem Hub von ungefähr 180 bis ungefähr 200 Kurbelwinkelgraden zu bewirken, eine Kraftstoffmasseneinspritzung gemäß einem Lieferungsplan einer minimalen Kraftstoffmasse für eine stabile Verbrennung bei einem Leerlauf-Aufwärmen, wobei der Plan umfasst: einen Niedrigtemperatur-Kraftstoffmassenwert in einem Bereich niedriger Temperatur; einen Mitteltemperatur-Kraftstoffmassenwert in einem Bereich mittlerer Temperatur; einen Hochtemperatur-Kraftstoffmassenwert in einem Bereich hoher Temperatur; und interpolierte Lieferungswerte minimaler Kraftstoffmasse, die über einen Bereich von Motortemperaturen zwischen der niedrigen Temperatur und der hohen Temperatur durch eine Interpolation geschätzt werden, die auf dem Niedrigtemperatur-Kraftstoffmassenwert, dem Mitteltemperatur-Kraftstoffmassenwert und dem Hochtemperatur-Kraftstoffmassenwert basiert; und ein Timing für die Kraftstoffmasseneinspritzung, um eine geteilte Einspritzung zu bewirken, die bewirkt, dass der Betrieb mit zündfunkenunterstützter homogener Kompressionszündung aufrecht erhalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Timing der Kraftstoffmasseneinspritzung umfasst: in dem Bereich niedriger Temperatur ein erstes Ende der Einspritzung zwischen ungefähr 350 und 360 Grad vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung und ein zweites Ende der Einspritzung zwischen ungefähr 270 und 300 Grad vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung; in dem Bereich mittlerer Temperatur das erste Ende der Einspritzung zwischen ungefähr 360 und 370 Grad vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung und das zweite Ende der Einspritzung zwischen ungefähr 270 und 300 Grad vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung; und in dem Bereich hoher Temperatur das erste Ende der Einspritzung zwischen ungefähr 370 und 440 Grad vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung und das zweite Ende der Einspritzung zwischen ungefähr 25 und 50 Grad vor dem oberen Totpunkt bei Verbrennung.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Bereich niedriger Temperatur, der Bereich mittlerer Temperatur und der Bereich hoher Temperatur durch die Motortemperatur definiert sind und wobei der Bereich niedriger Temperatur bei weniger als ungefähr 30 Grad Celsius liegt, wobei der Bereich mittlerer Temperatur zwischen ungefähr 50 und 60 Grad Celsius liegt und wobei der Bereich hoher Temperatur zwischen ungefähr 80 und 90 Grad Celsius liegt.