DE112009000572T5

DE112009000572T5 - Steuerstrategie für Übergänge zwischen einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung und einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung

Info

Publication number: DE112009000572T5
Application number: DE112009000572T
Authority: DE
Inventors: Jun-Mo Ann Arbor Kang; Chen-Fang Troy Chang; Vijay Novi Ramappan; Allen B. Waterford Rayl
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: WO2009114443A3; CN102027218B; US20090229564A1; DE112009000572B4; CN102027218A; US7963268B2; WO2009114443A2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung, der einen steuerbaren Ventiltrieb mit Einlass- und Auslassventilen und eine steuerbare Einlassluft-Drosselklappe aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang zwischen einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und einem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung; und
Betreiben des Motors in einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung während des Übergangs.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf den Betrieb und auf die Steuerung von Motoren mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Motoren).
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Bekannte Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) leiten in jeden Zylinder ein Luft/Kraftstoff-Gemisch ein, das in einem Verdichtungstakt verdichtet wird und durch eine Zündkerze gezündet wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen in einen Verbrennungszylinder in der Nähe des oberen Totpunkts (TDC) des Verdichtungstakts unter Druck stehenden Kraftstoff ein, der bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für Benzinmotoren als auch für Dieselmotoren vorgemischte Flammen oder Diffusionsflammen, die durch Fluidmechanik gesteuert werden.
SI-Motoren können in einer Vielzahl verschiedener Verbrennungsmodi einschließlich eines homogenen SI-Verbrennungsmodus und eines Schichtladungs-SI-Verbrennungsmodus arbeiten. SI-Motoren können unter vorbestimmten Drehzahl/Last-Betriebsbedingungen zum Arbeiten in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus) ausgebildet sein, der austauschbar auch als Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) bezeichnet wird. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) umfasst einen verteilten flammenlosen Selbstzündungsverbrennungsprozess, der durch Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, weist eine Zylinderladung auf, die vorzugsweise in Bezug auf Zusammensetzung, Temperatur und Restabgase zur Einlassventil-Schließzeit homogen ist. Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) ist ein verteilter kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei dem der Motor bei einem verdünnten Luft/Kraftstoff-Gemisch, d. h. mager gegenüber einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Punkt, mit verhältnismäßig niedrigen Spitzenverbrennungstemperaturen arbeitet, was zu niedrigen Stickoxidemissionen (NOx-Emissionen) führt. Das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch minimiert Auftritte fetter Zonen, die Rauch- und Partikelemissionen bilden.
Die Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) hängt stark von Faktoren wie etwa Zylinderladungszusammensetzung, -temperatur und -druck beim Schließen des Einlassventils ab. Damit müssen die Steuereingaben in den Motor sorgfältig koordiniert werden, um die Selbstzündungsverbrennung sicherzustellen. Die Verbrennungsstrategien mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsstrategien) können die Verwendung einer Abgaswiederverdichtungs-Ventilstrategie umfassen. Die Abgaswiederverdichtungs-Ventilstrategie umfasst das Steuern einer Zylinderladungstemperatur durch Einschließen von heißem Restgas von einem vorherigen Motorzyklus durch Einstellen des Ventilschließzeitpunkts. In der Abgaswiederverdichtungsstrategie schließt das Auslassventil vor dem oberen Totpunkt (TDC) und öffnet das Einlassventil nach dem TDC, was eine negative Ventilüberlappungsperiode (NVO-Periode) erzeugt, in der sowohl das Auslass- als auch das Einlassventil geschlossen ist, wodurch das Abgas eingeschlossen wird. Die Öffnungszeitpunkte des Einlass- und des Auslassventils sind vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf den TDC-Einlass. Sowohl eine Zylinderladungszusammensetzung als auch eine Zylinderladungstemperatur werden stark durch den Auslassventil-Schließzeitpunkt beeinflusst. Insbesondere kann bei früherem Schließen des Auslassventils mehr heißes Restgas von einem vorhergehenden Zyklus behalten werden, was weniger Raum für ankommende Frischluftmasse lässt, wodurch die Zylinderladungstemperatur erhöht wird und die Zylindersauerstoffkonzentration verringert wird. In der Abgaswiederverdichtungsstrategie werden der Auslassventil-Schließzeitpunkt und der Einlassventil-Öffnungszeitpunkt durch die NVO-Periode gemessen.
Im Motorbetrieb wird die Motorluftströmung durch selektives Einstellen der Position der Drosselklappe und Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlassventile und der Auslassventile gesteuert. In damit ausgestatteten Motorsystemen werden das Öffnen und Schließen der Einlassventile und der Auslassventile unter Verwendung eines variablen Ventilbetätigungssystems ausgeführt, das eine variable Nockenphaseneinstellung und einen selektiven mehrstufigen Ventilhub, z. B. mehrstufige Nockenerhebungen, die zwei oder mehr Ventilhubpositionen bereitstellen, aufweist. Im Gegensatz zur Drosselpositionsänderung ist die Änderung der Ventilposition des mehrstufigen Ventilhubmechanismus eine diskrete Änderung und nicht kontinuierlich.
Wenn ein Motor in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit magerem oder stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit weit offener Drosselklappe, um Motorpumpverluste zu minimieren. Wenn der Motor in dem SI-Verbrennungsmodus arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die Drosselklappe über einen Bereich von Positionen von 0% bis 100% der weit offenen Position gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zum Erzielen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu steuern.
In einem Motor, der für den SI-Verbrennungsmodus und für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) ausgebildet ist, kann der Übergang zwischen den Verbrennungsmodi komplex sein. Um für die verschiedenen Modi ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen, muss das Motorsteuermodul die Betätigungen mehrerer Vorrichtungen koordinieren. Während eines Übergangs zwischen einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und einem SI-Verbrennungsmodus findet das Schalten des Ventilhubs nahezu momentan statt, während Nockenphasensteller und Drücke in dem Krümmer eine langsamere Dynamik aufweisen. Bis das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzielt ist, können unvollständige Verbrennung und Fehlzündungen auftreten, was zu Drehmomentstörungen führt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und Direkteinspritzung weist einen steuerbaren Ventiltrieb mit Einlass- und Auslassventilen und eine steuerbare Einlassluft-Drosselklappe auf. Ein Verfahren zum Steuern des Motors umfasst das Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang zwischen einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und einem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und das Betreiben des Motors in einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung während eines Übergangs.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 beispielhafte Drehzahl- und Lastbetriebszonen für die jeweiligen Verbrennungsmodi gemäß der vorliegenden Offenbarung graphisch darstellt;
3 Aktuatorbefehle und entsprechende Zustände von Motorparametern während Verbrennungsmodusübergängen in gemäß der vorliegenden Offenbarung graphisch darstellt; und
4 Zustände von Motorparametern gemäß der vorliegenden Offenbarung graphisch darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen die Darstellungen nur zur Erläuterung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigt 1 schematisch einen Verbrennungsmotor 10 und ein begleitendes Steuermodul 5, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert worden sind. Der Motor 10 ist selektiv in einer Mehrzahl von Verbrennungsmodi einschließlich eines Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus), eines homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und eines Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung betreibbar. Der Motor 10 ist selektiv bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das primär mager gegenüber der Stöchiometrie ist, betreibbar. Die Offenbarung kann auf verschiedene Verbrennungsmotorsysteme und Verbrennungszyklen angewendet werden.
Bei einer Ausführungsform kann der Motor 10 mit einer Getriebevorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um an einen Endantrieb eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) Traktionsleistung zu übertragen. Das Getriebe kann ein Hybridgetriebe umfassen, das Drehmomentmaschinen aufweist, die zum Übertragen von Traktionsleistung an einen Endantrieb betreibbar sind.
Der beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die in Zylindern 15 bewegbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder Kolben 14 ist mit einer sich drehenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch die die Hubbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Ein Lufteinlasssystem liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 29, der Luft in Einlassleitungen der Verbrennungskammern 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungskanalsystem und Vorrichtungen zum Überwachen und Steuern der Luftströmung. Vorzugsweise weisen die Lufteinlassvorrichtungen einen Luftmassenströmungssensor 32 zum Überwachen der Luftmassenströmung und der Einlasslufttemperatur auf. Eine Drosselklappe 34 umfasst vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Vorrichtung, die zum Steuern der Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5 verwendet wird. Ein Drucksensor 36 in dem Einlasskrümmer 29 ist zum Überwachen des Krümmerabsolutdrucks und des atmosphärischen Drucks ausgebildet. Ein externer Strömungsdurchgang führt Abgase vom Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück, wobei er ein Strömungssteuerventil aufweist, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 ist zum Steuern der Massenströmung von Abgas zu dem Einlasskrümmer 29 durch Steuern des Öffnens des AGR-Ventils 38 betreibbar.
Die Luftströmung von dem Einlasskrümmer 29 in die Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 20 gesteuert. Die Abgasströmung aus der Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Auslassventil(e) 18 zu einem Auslasskrümmer 39 gesteuert. Der Motor 10 ist mit Systemen zum Steuern und Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 ausgestattet. Bei einer Ausführungsform können das Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 durch Steuern von Vorrichtungen zur variablen Einlass- und Auslass-Nockenphaseneinstellung/variablen Hubsteuerung (VCP/VLC-Vorrichtungen) 22 bzw. 24 gesteuert und eingestellt werden. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 sind zum Steuern und Betreiben einer Einlassnockenwelle 21 bzw. einer Auslassnockenwelle 23 ausgebildet. Die Drehungen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 sind mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und indexiert, sodass das Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 mit den Positionen der Kurbelwelle 12 und der Kolben 14 verknüpft sind.
Die Einlass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 weist vorzugsweise einen Mechanismus auf, der zum Schalten und Steuern des Ventilhubs des Einlassventils (der Einlassventile) 20 und zum variablen Einstellen und Steuern der Phaseneinstellung der Einlassnockenwelle 21 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (INTAKE) von dem Steuermodul 5 betreibbar ist. Die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 24 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der zum variablen Schalten und Steuern des Ventilhubs des Auslassventils (der Auslassventile) 18 und zum variablen Einstellen und Steuern der Phaseneinstellung der Auslassnockenwelle 23 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (EXHAUST) von dem Steuermodul 5 betreibbar ist.
Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 weisen jeweils vorzugsweise einen steuerbaren zweistufigen Steuermechanismus für variablen Hub (VLC-Mechanismus) auf, der zum Steuern des Betrags des Ventilhubs oder der Öffnung des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 bzw. 18 auf eine von zwei diskreten Stufen betreibbar ist. Die zwei diskreten Stufen umfassen vorzugsweise eine offene Ventilposition mit niedrigem Hub (bei einer Ausführungsform etwa 4–6 mm), vorzugsweise für den Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last, sowie eine offene Ventilposition mit hohem Hub (bei einer Ausführungsform etwa 8–13 mm), vorzugsweise für den Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 umfassen vorzugsweise jeweils einen Mechanismus für variable Nockenphaseneinstellung (VCP-Mechanismus) zum Steuern und Einstellen der Phaseneinstellung (d. h. des relativen Zeitpunkts) des Öffnens und Schließens des Einlassventils (der Einlassventile) 20 bzw. des Auslassventils (der Auslassventile) 18. Das Einstellen der Phaseneinstellung bezieht sich auf das Verschieben der Öffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 und 18 relativ zu Positionen der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in dem jeweiligen Zylinder 15. Die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 haben jeweils vorzugsweise einen Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung von etwa 60°–90° der Kurbeldrehung und lassen somit zu, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen des Einlass- oder des Auslassventils (der Einlass- oder der Auslassventile) 20 und 18 relativ zur Position des Kolbens 14 für jeden Zylinder 15 nach früh oder spät verstellt. Der Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung wird durch die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 definiert und begrenzt. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 weisen Nockenwellen-Positionssensoren (nicht gezeigt) zum Bestimmen der Drehpositionen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 auf. Die VCP/VLC-Vorrichtungen 22 und 24 werden unter Verwendung elektrohydraulischer oder hydraulischer oder elektrischer Steuerkraft betätigt, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
Der Motor 10 weist ein Kraftstoffeinspritzsystem auf, das eine Mehrzahl von Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils zum direkten Einspritzen einer Kraftstoffmasse in eine der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal von dem Steuermodul 5 ausgebildet sind. Den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 wird unter Druck stehender Kraftstoff von einem Kraftstoffverteilungssystem (nicht gezeigt) zugeführt.
Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem (nicht gezeigt) auf, durch das einer Zündkerze 26 Funkenenergie zugeführt werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu zünden oder ihr Zünden zu unterstützen.
Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionsvorrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs einschließlich eines Kurbelsensors 42 mit einer Ausgabe RPM, der zum Überwachen der Kurbelwellendrehposition, d. h. von Kurbelwinkel und -drehzahl, betreibbar ist, bei einer Ausführungsform mit einem Verbrennungssensor 30, der zum Überwachen der Verbrennung ausgebildet ist, und mit einem Abgassensor 40, der zum Überwachen von Abgasen ausgebildet ist, üblicherweise einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ausgestattet. Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Sensorvorrichtung, die zum Überwachen eines Zustands eines Verbrennungsparameters betreibbar ist, und ist als ein Zylinderdrucksensor gezeigt, der zum Überwachen des Verbrennungsdrucks im Zylinder betreibbar ist. Die Ausgaben des Verbrennungssensors 30 und des Kurbelsensors 42 werden durch das Steuermodul 5 überwacht, das für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus die Verbrennungsphaseneinstellung, d. h. den Zeitpunkt des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle 12, bestimmt. Der Verbrennungssensor 30 kann auch durch das Steuermodul 5 überwacht werden, um für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus einen mittleren effektiven Druck (IMEP) zu bestimmen. Vorzugsweise sind der Motor 10 und das Steuermodul 5 zum Überwachen und Bestimmen der Zustände des IMEP für jeden der Motorzylinder 15 während jedes Zylinderzündereignisses mechanisiert. Alternativ können innerhalb des Umfangs der Offenbarung andere Detektionssysteme zum Überwachen von Zuständen anderer Verbrennungsparameter verwendet werden, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren.
Das Steuermodul 5 ist vorzugsweise ein Universaldigitalcomputer, der einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die nichtflüchtigen Speicher einschließlich Nur-Lese-Speicher und elektrisch programmierbarem Nur-Lese-Speicher umfassen, Direktzugriffsspeicher, einen schnellen Taktgeber, Analog-Digital- und Digital-Analog-Schaltungen und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen und geeignete Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungen umfasst. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während im Voraus festgelegter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden durch die Zentraleinheit ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von den oben erwähnten Detektionsvorrichtungen und zum Ausführen von Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der Aktuatoren unter Verwendung im Voraus festgelegter Kalibrierungen betreibbar. Die Schleifenzyklen können während des andauernden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt werden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Im Betrieb überwacht das Steuermodul 5 Eingaben von den oben erwähnten Sensoren, um Zustände von Motorparametern zu bestimmen. Das Steuermodul 5 ist zum Empfangen von Eingangssignalen von einem Betreiber (z. B. über ein Fahrpedal und ein Bremspedal, nicht gezeigt) zum Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung ausgebildet und das Steuermodul 5 überwacht die Sensoren, die die Motordrehzahl und die Einlasslufttemperatur und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben.
Das Steuermodul 5 führt darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die oben erwähnten Aktuatoren zum Bilden der Zylinderladung zu steuern, einschließlich des Steuerns der Drosselposition, des Funkenzündungszeitpunkts, der Kraftstoffeinspritzmasse und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, der AGR-Ventilposition zum Steuern der Strömung zurückgeführter Abgase und des Einlass- und/oder Auslassventil-Zeitpunkts und der Einlass und/oder Auslassventil-Phaseneinstellung an damit ausgestatteten Motoren. Bei einer Ausführungsform können der Ventilzeitpunkt und die Ventilphaseneinstellung die NVO und den Hub der Auslassventil-Wieder-öffnung (in einer Abgas-Rückatmungsstrategie) umfassen. Das Steuermodul 5 kann arbeiten, um den Motor 10 während des andauernden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann arbeiten, um einen Abschnitt der Verbrennungskammern 15 oder einen Abschnitt der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 durch Steuerung des Kraftstoffs und des Funkens und der Ventildeaktivierung selektiv zu deaktivieren. Das Steuermodul 5 kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage einer Rückkopplung von dem Abgassensor 40 steuern.
Während des Motorbetriebs ist die Drosselklappe 34 in den Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi), z. B. Einzel- und Doppeleinspritzungs-Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI), vorzugsweise im Wesentlichen weit offen, wobei der Motor 10 mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. Eine im Wesentlichen weit offene Drosselklappe kann den vollständig ungedrosselten oder den leicht gedrosselten Betrieb umfassen, um in dem Einlasskrümmer 29 einen Unterdruck zu erzeugen, um eine AGR-Strömung zu bewirken. Bei einer Ausführungsform wird die AGR-Masse im Zylinder auf eine hohe Verdünnungsrate, z. B. höher als 40% der Zylinderluftladung, gesteuert. Die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 sind in der Ventilposition mit niedrigem Hub und der Einlass- und der Auslasshubzeitpunkt arbeiten mit NVO. Während eines Motorzyklus können eines oder mehrere Kraftstoffeinspritzereignisse einschließlich wenigstens einer Einspritzung während einer Verdichtungsphase ausgeführt werden.
Während des Motorbetriebs in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) wird die Drosselklappe 34 zum Regulieren der Luftströmung gesteuert. Der Motor 10 wird auf ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert und die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 sind in der offenen Ventilposition mit hohem Hub und der Einlass- und der Auslass-Hubzeitpunkt arbeiten mit einer positiven Ventilüberlappung. Vorzugsweise wird während der Verdichtungsphase eines Motorzyklus, vorzugsweise im Wesentlichen vor dem TDC, ein Kraftstoffeinspritzereignis ausgeführt. Die Funkenzündung wird vorzugsweise zu einer vorbestimmten Zeit nach der Kraftstoffeinspritzung entladen, wenn die Luftladung innerhalb des Zylinders im Wesentlichen homogen ist.
Der Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung umfasst den im Wesentlichen mageren Betrieb gegenüber der Stöchiometrie. Um zu verhindern, dass sich das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu einem gleichförmig ausgegebenen Gemisch homogenisiert, liegt der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorzugsweise zeitlich nahe dem Funkenzündungszeitpunkt. Die eingespritzte Kraftstoffmasse wird in die Verbrennungskammer 15 mit fetten Schichten um die Zündkerze und magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bereichen weiter außen zum Zeitpunkt der Funkenzündung eingespritzt. Eine Kraftstoffpulsbreite kann zu Beginn des Funkenereignisses oder unmittelbar davor enden.
2 zeigt schematisch bevorzugte Verbrennungsmodi, die den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) umfassen, die den identifizierten Motorbetriebszonen zugeordnet sind. Die Motorbetriebszonen sind durch Zustände von Motorparametern, die in dieser Ausführungsform die Motordrehzahl und -last umfassen, definiert und entsprechen ihnen. Die Motorlast kann von Motorparametern abgeleitet werden, die die Kraftstoffströmung und den Einlasskrümmerdruck umfassen. Die Verbrennungsmodi umfassen vorzugsweise den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus), einen ersten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (HCCI-1), einen zweiten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (HCCI-2) und einen dritten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (HCCI-3). Vorzugsweise ist jedem Verbrennungsmodus eine Kraftstoffeinspritzstrategie zugeordnet, wobei z. B. dem ersten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) eine Einzeleinspritzungs-Kraftstoffeinspritzstrategie zugeordnet sein kann. Der bevorzugte Verbrennungsmodus, der der Motorbetriebszone zugeordnet ist, kann auf der Grundlage einer spezifischen Bauteileanwendung und von Motorbetriebsparametern einschließlich der Verbrennungsstabilität, des Kraftstoffverbrauchs, der Emissionen, der Motordrehmomentausgabe und anderen vorgegeben werden. Bei einer Ausführungsform können Grenzen für die Motorbetriebszonen, die den bevorzugten Verbrennungsmodus definieren, vorkalibriert und in dem Steuermodul 5 gespeichert werden.
Das Steuermodul 5 überführt den Motorbetrieb in den bevorzugten Verbrennungsmodus, der dem Motor 10 zugeordnet ist, um Kraftstoffeffizienzen und Motorstabilität zu erhöhen und/oder Emissionen zu verringern. Eine Änderung eines der Motorparameter, z. B. Drehzahl und Last, kann eine Änderung der Motorbetriebszone bewirken. Das Steuermodul 5 weist eine Änderung des bevorzugten Verbrennungsmodus an, der eine Änderung der Motorbetriebszone zugeordnet ist.
Während Verbrennungsmodusübergängen wird der Motor 10 zum Arbeiten bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert, und die Einlassluftströmung wird zum Erzielen des bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Dies umfasst das Schätzen einer Zylinderluftladung auf der Grundlage des Motorbetriebs in dem ausgewählten Verbrennungsmodus. Die Drosselklappe 34 und die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 werden auf der Grundlage der geschätzten Zylinderluftladung einschließlich während eines Übergangs zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zum Erzielen einer Einlassluft-Durchflussrate gesteuert. Die Luftströmung wird durch Einstellen der Drosselklappe 34 und der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 zum Steuern des Öffnungszeitpunkts und der Öffnungsprofile des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 und 18 gesteuert. Der Betrieb in den zwei Verbrennungsmodi erfordert hinsichtlich des Ventilzeitpunkts und der Ventilprofile des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 und 18 und der Drosselklappe 34 für die Drosselposition verschiedene Einstellungen für die Einlass- und für die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24.
3 stellt graphisch Aktuatorbefehle und entsprechende Zustände von Motorparametern während Verbrennungsmodusübergängen zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (I) und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (III) einschließlich entsprechender Zustände von Motorparametern dar. Jeder Übergang von dem Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) umfasst einen Zwischenbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (II). Jeder Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) umfasst einen Zwischenbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung.
Während eines Übergangs von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) geht der Motor 10 zum Betrieb bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis über, und die Luftströmung wird zum Erzielen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Das Steuermodul 5 steuert die Drosselklappe 34 auf eine vorbestimmte Position und weist das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 zum Einstellen des Einlass- und des Auslassnockenphasenstellers auf eine positive Ventilüberlappung (PVO) an und verringert dadurch den Krümmerdruck. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 schalten die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit niedrigem Hub auf eine Ventilposition mit hohem Hub und erhöhen dadurch die Luftströmung. Die eingespritzte Kraftstoffmasse entspricht der Motorlast.
Während eines Übergangs von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) geht der Motor 10 zum Betrieb bei einem mageren oder stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis über und wird die Luftströmung zum Erzielen des gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Das Steuermodul 5 weist die Drosselklappe 34 zum Öffnen auf eine vorbestimmte Position und das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 zum Einstellen der Einlass- und der Auslassnockenphasensteller auf eine negative Ventilüberlappung (NVO) an und erhöht dadurch den Krümmerdruck. Nachfolgend nimmt die Luftströmung wegen des zunehmenden Krümmerdrucks zu, bis der VLC-Abschnitt des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit hohem Hub zu der Ventilposition mit niedrigem Hub schaltet. Die Kraftstoffmasse entspricht der Motorlast.
Während des Verbrennungsmodusübergangs zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) gibt es eine Zeitverzögerung zwischen der gewünschten Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung innerhalb des Zylinders 16. Diese ist eine Folge der dynamischen Ansprechzeit der Einlass- und der Auslassnockenphasensteller des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24, der Drosselklappe 34 und des Krümmerdrucks. Somit kann das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis für kurze Zeitdauern während der Verbrennungsmodusübergänge in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen und dem dynamischen Ansprechen des Motors magerer als gewünscht sein. Die Verzögerung zwischen der gewünschten Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung tritt auf, wenn der Verbrennungsmodus von einem der gesteuerten Verbrennungsmodi mit Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi) in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) schaltet. Die Verbrennungsstabilität verbessert sich in dem homogenen Modus mit Funkenzündung (SI-H-Modus), während die Drosselklappe 34 und die Einlass- und Auslassnockenphasensteller des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 zum Verringern der Luftströmung eingestellt werden. Gleichfalls erzeugt ein Übergang von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu einem der Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi) eine erhöhte Luftströmung in den Zylinder 16 und somit eine Zeitverzögerung zwischen der Erkennung des stationären Zustands der gewünschten Änderung der Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung.
Während jedes Verbrennungsmodusübergangs arbeitet der Motor 10 in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung. Wie gezeigt ist, geht der Motor 10 bei einer festen Kraftstoffzufuhrrate über. Das Steuermodul 5 stellt die Drosselklappe 34 ein und signalisiert dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24, die Nockenphaseneinstellung einzustellen. Diese Aktuatoränderungen beeinflussen den Einlasskrümmerdruck und das von der Zylinderluftladung eingenommene Zylindervolumen zum Erzielen einer gewünschten Zylinderluftladung. Die gewünschte Zylinderluftladung wird auf der Grundlage der eingespritzten Kraftstoffmasse und eines gewünschten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bestimmt, das in Abhängigkeit von dem ausgewählten Verbrennungsmodus bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist. Wenn während der Übergangszeitdauer zwischen Verbrennungsmodi die Luftströmung zunimmt (wie es sich in dem hohen Ausschlag des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nach der Übergangsinitiierung manifestiert), betreibt das Steuermodul 5 den Motor 10, vorzugsweise nach Erzielen einer vorbestimmte Zylinderluftladung, d. h. nach Überschreiten eines vorbestimmten Zylinderluftladungs-Schwellenwerts, in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung. Das Steuermodul 5 unterbricht vorzugsweise den Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung, vorzugsweise nach Erzielen einer zweiten vorbestimmten Zylinderluftladung, d. h. nach Zurückgehen von dem vorbestimmten Zylinderluftladungs-Schwellenwert.
Wenn von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) übergegangen wird, beginnt das Initiieren des Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung vorzugsweise sofort nach einem Verbrennungsmodus-Übergangsbefehl. Wenn das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit hohem Hub zu der Ventilposition mit niedrigem Hub schalten, wird der Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung vorzugsweise abgebrochen. Alternativ kann das Steuermodul den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung abbrechen, wenn die gewünschte Zylinderluftladung für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) erreicht ist oder wenn die Einlassluftströmung innerhalb eines vorbestimmten Luftströmungsbereichs liegt. Wenn von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) übergegangen wird, beginnt das Initiieren des Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung vorzugsweise sofort, nachdem das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit niedrigem Hub zu der Ventilposition mit hohem Hub schalten. Der Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung wird vorzugsweise abgebrochen, wenn die gewünschte Zylinderluftladung für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) erreicht ist oder wenn die Einlassluftströmung innerhalb eines vorbestimmten Luftströmungsbereichs liegt.
3 zeigt Luftströmungszunahmen während der Verbrennungsmodusübergänge, die zu einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis führen. Der Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung kann den Motor 10 während der Verzögerung zwischen der gewünschten Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung unter den Bedingungen eines mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses betreiben. Wenn die Luftströmung während der Modusübergänge zunimmt, ist es wünschenswert, dass während des Verdichtungstakts unmittelbar vor der Funkenzündung ein Kraftstoffpuls eingespritzt wird, um den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung zu bewirken. Vorzugsweise endet der Kraftstoffpuls direkt bevor oder gerade während eine Funkenentladung von der Zündkerze 26 auftritt. Der Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung kann während Verbrennungsmodusübergängen fortgesetzt werden, bis eine Luftmassenströmungstrajektorie den gewünschten Zustand für den gewünschten Verbrennungsmodus (d. h. mager gegenüber der Stöchiometrie für Übergänge vom homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zum Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und Stöchiometrie für Übergänge vom Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zum homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus)) erreicht. Wie in 3 gezeigt ist, wird der Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung in dem Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) bewirkt.
4 zeigt graphisch den Betrieb eines beispielhaften Motors, der von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (III) in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (I) übergeht, einschließlich des Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung (II). Der Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung arbeitet über die Zeitverzögerung zwischen der gewünschten Zylinderluftladung und der tatsächlichen Zylinderluftladung (geschätzt durch das Steuermodul 5) während des Verbrennungsmodusübergangs. Wie 4 zeigt, erhöht die Implementierung des Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung die Motorstabilität und verbessert die Drehmomentabgabekonsistenz.
Alternative Ausführungsformen können andere Verbrennungsmotoren umfassen, die eine steuerbare mehrstufige Ventilöffnungssteuerung aufweisen, einschließlich jener, die mehrstufige Ventilöffnungen und/oder variable Nockenphaseneinstellung nur für die Einlassventile oder nur für die Auslassventile nutzen.
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 Ausführungsform bzw. die speziellen Ausführungsformen beschränkt 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 Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Zusammenfassung
Ein Verfahren zum Überführen eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung zwischen einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und einem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung umfasst das Betreiben des Motors in einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung während des Überführens.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung, der einen steuerbaren Ventiltrieb mit Einlass- und Auslassventilen und eine steuerbare Einlassluft-Drosselklappe aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang zwischen einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und einem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung; und Betreiben des Motors in einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung während des Übergangs.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen eines Motorbetriebspunkts; und Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang in einen bevorzugten von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung auf der Grundlage des Motorbetriebspunkts.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang in den bevorzugten von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung und dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung umfasst, wenn der Motorbetriebspunkt einer diesem zugeordneten Motorbetriebszone entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Zuordnen des Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung zu einer ersten Motorbetriebszone; Zuordnen des homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung zu einer zweiten Motorbetriebszone; Betreiben des Motors in der gesteuerten Selbstzündung, wenn der Motorbetriebspunkt der ersten Motorbetriebszone entspricht; und Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung, wenn der Motorbetriebspunkt von der ersten in die zweite Motorbetriebszone übergeht.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst: Betreiben des Motors in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung, wenn der Motorbetriebspunkt der zweiten Motorbetriebszone entspricht; und Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung, wenn der Motorbetriebspunkt von der zweiten Motorbetriebszone in die erste Motorbetriebszone übergeht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung umfasst: Einspritzen eines Kraftstoffpulses, der ausreicht, um den Motor anzutreiben, während eines Verdichtungstakts; und Ausführen einer Funkenentladung unmittelbar nach dem eingespritzten Kraftstoffpuls.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Übergang in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung umfasst: Öffnen der Drosselklappe; Steuern der Einlass- und der Auslassventile zu einer negativen Ventilüberlappung; und Steuern der Einlassventile von einem hohen Hub zu einem niedrigen Hub.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der steuerbare Ventiltrieb ferner einen Mechanismus zur variablen Nockenphaseneinstellung aufweist und wobei das Steuern der Einlass- und der Auslassventile zu einer negativen Ventilüberlappung das Steuern des Mechanismus zur variablen Nockenphaseneinstellung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der steuerbare Ventiltrieb ferner einen Mechanismus zur Steuerung eines zweistufigen variablen Hubs aufweist und wobei das Steuern der Einlassventile von einem hohen Hub zu einem niedrigen Hub das Steuern des Mechanismus zur Steuerung eines zweistufigen variablen Hubs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Betreiben des Motors in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung unmittelbar nach Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Übergang in den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung umfasst: Steuern der Drosselklappe zum Erzielen einer vorbestimmten Position; Steuern der Einlass- und der Auslassventile zu einer positiven Ventilüberlappung; und Steuern der Einlassventile von einem niedrigen Hub zu einem hohen Hub.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der steuerbare Ventiltrieb ferner einen Mechanismus zur variablen Nockenphaseneinstellung aufweist und wobei das Steuern der Einlass- und der Auslassventile zu einer positiven Ventilüberlappung das Steuern des Mechanismus zur variablen Nockenphaseneinstellung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der steuerbare Ventiltrieb ferner einen Mechanismus zur Steuerung eines zweistufigen variablen Hubs aufweist und wobei das Steuern der Einlassventile von einem niedrigen Hub zu einem hohen Hub das Steuern des Mechanismus zum Steuern des zweistufigen variablen Hubs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Betreiben des Motors in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung nach dem Steuern der Einlassventile von einem niedrigen Hub zu einem hohen Hub.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen einer Einlassluftströmung; und Betreiben des Motors in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung während eines Übergangs, wenn die Einlassluftströmung einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, und Abbrechen des Betriebs des Motors in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung, wenn die Einlassluftströmung von dem vorbestimmten Schwellenwert zurückgeht.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung, der zum Betreiben in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung oder in einem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben in einem Anfangsverbrennungsmodus, der den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung oder den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung umfasst; Überwachen eines Motorbetriebspunkts; Bestimmen eines bevorzugten Verbrennungsmodus, der dem Motorbetriebspunkt entspricht; Anweisen des Motorbetriebs zum Übergang von dem Anfangsverbrennungsmodus in den bevorzugten Verbrennungsmodus, wenn der bevorzugte Verbrennungsmodus nicht der Anfangsverbrennungsmodus ist; und Betreiben des Motors in einem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung während des Übergangs in den bevorzugten Verbrennungsmodus.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner umfasst: Einstellen einer Einlassluftströmung während des Übergangs von dem Anfangsverbrennungsmodus in den bevorzugten Verbrennungsmodus; und Aufrufen des Betriebs in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung von dem Anfangsverbrennungsmodus, wenn die Einlassluftströmung innerhalb eines vorbestimmten Luftströmungsbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: Aufrufen des Betriebs in dem bevorzugten Verbrennungsmodus von dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung, wenn die Einlassluftströmung außerhalb des vorbestimmten Luftströmungsbereichs liegt.