DE19810466A1 - Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinspritzung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinspritzung, bei dem der Motor wahlweise mit Ladungsschichtung oder homogen betrieben wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden die Einlaß- und Auslaßventile mit motorbetriebszustandsabhängig variablen Steuerzeiten in ihre Öffnungs- und/oder Schließstellungen gesteuert, wobei zur Bestimmung der Steuerzeiten von Basis-Steuerzeiten ausgegangen wird, die umschaltbar durch je ein Basis-Steuerzeitenkennfeld für den Betrieb mit Ladungsschichtung einerseits und den homogenen Betrieb andererseits vorgegeben werden, und wobei die Basis-Steuerzeiten durch Korrektur-Steuerzeiten zur Abgastemperaturanhebung und/oder für eine interne Abgasrückführung und/oder zur Erzeugung einer Ladungsbewegung veränderbar sind. DOLLAR A Verwendung zum Beispiel zum Betrieb von Ottomotoren in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinspritzung, bei dem der Motor wahlweise mit Ladungsschichtung oder homogen betrieben wird. Beim Betrieb mit Ladungsschichtung, dem sogenannten Schichtladebetrieb, er­ folgt die Einspritzung des Kraftstoffs bekanntermaßen während des Kompressionshubs, vorzugsweise mit deutlichem Luftüberschuß, derart, daß der Kraftstoff geschichtet im Brennraum so vorliegt, daß das Kraftstoff/Luft-Gemisch trotz Luftüberschuß zuverlässig gezündet wird. Der Betrieb mit Ladungsschichtung ermöglicht ei­ nen geringen Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu konventioneller äußerer Gemischbildung, insbesondere aufgrund niedrigerer La­ dungswechsel- und Wandwärmeverluste. Prinzipbedingt ist der Schichtladebetrieb auf den Teillastbereich beschränkt, bei höhe­ rer Motorlast wird der direkt einspritzende Ottomotor homogen betrieben, d. h. der Kraftstoff wird in weitestgehend homogener Verteilung in den Brennraum geladen, wobei die Einspritzung wäh­ rend des Saughubes beispielsweise mit stöchiometrischem Kraft­ stoff/Luft-Verhältnis erfolgt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 39 40 752 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors ohne Drosselklappe bekannt, bei dem die Öffnungsdauern der Einlaßventile, über welche ein im Saug­ rohr bereitetes Kraftstoff/Luft-Gemisch in den jeweiligen Brenn­ raum eingeleitet wird, ebenso wie die Kraftstoffmengen abhängig von der Motordrehzahl und der Fahrpedalstellung variabel einge­ stellt werden. Dadurch sollen in allen Fahrzuständen, auch bei plötzlichen Änderungen der Fahrpedalstellung, die Massen von Luft und Kraftstoff dauernd optimal aneinander angepaßt werden, um hohen Fahrkomfort ohne Zündaussetzer bei geringem Kraftstoff­ verbrauch und Schadstoffausstoß zu erzielen. Bei Bedarf wird durch diese variable Steuerung der Einlaßventil-Öffnungsdauern auch eine interne Abgasrückführung realisiert, indem das jewei­ lige Einlaßventil so angesteuert wird, daß es bereits öffnet, solange der zugehörige Zylinderkolben noch Abgas aus dem betref­ fenden Brennraum herausschiebt. Des weiteren kann vorgesehen sein, für jeden Brennraum zwei Einlaßkanäle vorzusehen, nämlich einen Drallkanal und einen Füllungskanal, denen jeweils ein ei­ genes ansteuerbares Einlaßventil zugeordnet ist. Über den Drall­ kanal einströmende Luft wird stark verwirbelt, was zu einer gu­ ten Gemischaufbereitung führt, während die durch den Füllungs­ kanal strömende Luft mit möglichst geringem Widerstand und damit kleiner Verwirbelung in den Brennraum eintritt. Im unteren Last­ bereich werden dann die Füllungskanal-Einlaßventile dauernd ge­ schlossen gehalten. In einem höheren Lastbereich wird über die Drallkanal-Einlaßventile die maximal mögliche Luftmenge einge­ strömt. Je nach Luftmengenbedarf bleiben einzelne Zylinder ganz abgeschaltet, oder die restliche Luftmasse wird über die Fül­ lungskanal-Einlaßventile angesaugt.

In der deutschen Patentanmeldung 197 12 356.2 ist ein Verfahren zum Vermindern von schädlichen Abgasemissionen eines mit magerem Kraftstoff/Luft-Gemisch betriebenen Ottomotors mit Direktein­ spritzung beschrieben, bei dem zwecks Regeneration eines Stick­ oxid-Adsorberkatalysators zwischen Schichtladebetrieb und homo­ genem Betrieb gewechselt wird. Im Teillastbereich wird der Motor normalerweise im Schichtladebetrieb mager betrieben. Sobald eine Regeneration des Adsorberkatalysators erforderlich ist, während der die von ihm adsorbierten Stickoxide freigesetzt und redu­ ziert werden, wird auf homogenen Motorbetrieb dergestalt umge­ schaltet, daß in einem ersten Schritt die Luftmenge im Brennraum durch Änderungen in den Ventilsteuerzeiten oder durch Drossel­ einrichtungen in einem zugehörigen Ansaugkanal reduziert wird und in einem zweiten Schritt ein Übergang vom Schichtladebetrieb zum homogenen Betrieb mit fettem Kraftstoff/Luft-Gemisch er­ folgt. Die Reduzierung der Luftmenge kann insbesondere durch ein verspätetes Schließen der Einlaßventile nach dem unteren Tot­ punkt oder durch ein vorzeitiges Schließen derselben nach dem oberen Totpunkt des Brennraumkolbens durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines optimierten Verfahrens zum Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinspritzung zugrunde.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei diesem Verfahren ist eine variable Ven­ tilsteuerung realisiert, bei der die Einlaß- und Auslaßventile mit motorbetriebszustandsabhängig variablen Steuerzeiten in ihre Öffnungs- und Schließstellungen gesteuert werden. Dabei wird zur Bestimmung der Steuerzeiten von Basis-Steuerzeiten ausgegangen, die umschaltbar durch je ein Basis-Steuerzeitenkennfeld für den Betrieb mit Ladungsschichtung einerseits und den homogenen Be­ trieb andererseits vorgegeben werden, um den Motor mittels die­ ser variablen Ventilsteuerung wahlweise mit Ladungsschichtung oder homogen zu betreiben. Zusätzlich sind die durch diese bei­ den Kennfelder vorgegebenen Basis-Steuerzeiten durch Korrektur-Steuer­ zeiten veränderbar, um damit im Rahmen der variablen Ven­ tilsteuerung eine Abgastemperaturanhebung und/oder eine interne Abgasrückführung und/oder eine Ladungsbewegung zu bewirken. Die Abgastemperaturanhebung ist insbesondere für den Fall eines nachgeschalteten Abgaskatalysators sinnvoll, da diese meist, wie beispielsweise Stickoxid-Adsorberkatalysatoren, erst bei einer gewissen erhöhten Abgastemperatur ein zufriedenstellendes Kon­ versionsverhalten zeigen. Durch die spezielle Abgastemperaturan­ hebungsmaßnahme läßt sich verhindern, daß bei sehr niedriger Mo­ torlast und Schichtladebetrieb dieser für den Katalysator gün­ stige Abgastemperaturbereich unterschritten wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sind zwei spezielle vorteilhafte Maßnahmen zur Abgastemperaturanhebung über die Wahl entsprechender Korrektur-Steuerzeiten vorgesehen.

Dies ermöglicht eine Abgastemperaturanhebung durch Luftmengen­ verringerung ohne wesentliche Drosselverluste und ohne wesentli­ chen Anstieg des Kraftstoffverbrauchs.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ermöglicht eine interne Abgasrückführung, indem die Einlaßventile frühzeitig schon während der Abgasausschiebephase eines jeweiligen Arbeits­ spiels geöffnet werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4, die sich für einen Ottomotor mit wenigstens zwei Einlaßventilen für einen je­ weiligen Brennraum eignet, ermöglicht die Erzeugung einer La­ dungsbewegung durch geeignet unterschiedliche Ansteuerung der beiden Einlaßventile.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ottomotors mit Di­ rekteinspritzung, variabler Ventilsteuerung und Stick­ oxid-Adsorberkatalysator,

Fig. 2 eine schematische Flußdiagrammdarstellung der von einem Motorsteuergerät in Fig. 1 durchgeführten Bestimmung der variablen Ventilsteuerzeiten und

Fig. 3 Zeitverlaufsdiagramme verschiedener motorspezifischer Größen zur Veranschaulichung eines Betriebsartwechsels von Schichtladebetrieb zu homogenem Betrieb bei einem Ottomotor unter Verwendung der variablen Ventilsteuerung.

Fig. 1 zeigt schematisch im Blockdiagramm einen Ottomotor, wie er insbesondere für ein Kraftfahrzeug geeignet ist. Der gezeigte Ottomotor beinhaltet den eigentlichen Motorblock 1, eine Ventil­ triebanordnung 2 mit variabel ansteuerbaren Einlaß- und Auslaß­ ventilen für die betreffenden Motorzylinder, einen vom Motor­ block 1 abführenden Abgasstrang 3, in welchem ein Stick­ oxid-Adsorberkatalysator 4 angeordnet ist, und ein Motorsteuergerät 5 zur Steuerung der verschiedenen Motorfunktionen. Dazu führt ein erster Kabelbaum 6 vom Motorsteuergerät 5 zum Motorblock 1 und ein zweiter Kabelbaum 7 vom Motorsteuergerät 5 zur Ventiltrieb­ anordnung 2 zwecks variabler Ansteuerung der Einlaß- und Auslaß­ ventile. Dem Katalysator 4 ist ein Temperatursensor 8 mit elek­ trischem Anschluß zugeordnet, über den das Motorsteuergerät 5 die dortige Abgastemperatur erfaßt.

Im Motorsteuergerät 5 erfolgt die Bestimmung der Sollwerte für die Steuerzeiten der verschiedenen Einlaß- und Auslaßventile des Ventiltriebs 2 in Abhängigkeit vom jeweiligen momentanen Motor­ betriebszustand und der gewünschten Motorfunktionalität gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Schema. Dazu sind im Motorsteuerge­ rät 5 ein erstes Basis-Steuerzeitenkennfeld 9 für den Motorbe­ trieb mit Ladungsschichtung und ein zweites Basis-Steuerzeiten­ kennfeld 10 für den homogenen Motorbetrieb abgelegt. Je nachdem, ob der Motor momentan im Schichtladebetrieb oder im homogenen Betrieb gefahren werden soll, werden Basis-Steuerzeiten für die betreffende Motorbetriebsart aus dem entsprechenden Basis-Steuer­ zeitenkennfeld 9, 10 in Abhängigkeit vom Luftmassensoll­ wert ermittelt. Diese Basis-Steuerzeiten werden je nach Mo­ torbetriebsart und gewünschten Motorfunktionalitäten durch hin­ zugefügte Korrektur-Steuerzeiten verändert, um die für die momentane Situation jeweils gewünschten Steuerzeiten-Sollwerte bezüglich der Einspritzventil-Öffnungszeitpunkte (EÖ), der Ein­ spritzventil-Schließzeitpunkte (ES), der Auslaßventil-Öffnungs­ zeitpunkte (AÖ) und der Auslaßventil-Schließzeitpunkte (AS) zu gewinnen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind für den Fall des Schichtladebe­ triebs als Korrektur-Steuerzeiten insbesondere ein Korrektur-Steuer­ zeitenbeitrag 11 zur Bewirkung einer internen Abgasrück­ führung, ein Korrektur-Steuerzeitenbeitrag 12 zur Abgastempera­ turanhebung und ein Korrektur-Steuerzeitenbeitrag 13 zur Erzeu­ gung einer Ladungsbewegung vorgesehen. Im homogenen Betrieb sind der Korrektur-Steuerzeitenbeitrag 11 zur Bewirkung einer inter­ nen Abgasrückführung und der Korrektur-Steuerzeitenbeitrag zur Erzeugung einer Ladungsbewegung 13 vorgesehen. Sowohl im Schichtladebetrieb wie auch im homogenen Betrieb können zusätz­ lich je nach Anwendungsfall weitere Korrektur-Steuerzeitenbei­ träge 14, 15 vorgesehen sein. Je nach gewünschter Betriebssitua­ tion wird keiner, einer oder mehrere der genannten Korrektur-Steuer­ zeitenbeiträge mit den aus dem jeweiligen Kennfeld 9, 10 ermittelten Basis-Steuerzeiten zur Gewinnung der passenden Ven­ tilsteuerzeiten-Sollwerte (EÖ, ES, AÖ, AS) verknüpft, z. B. addi­ tiv. Das Motorsteuergerät 5 steuert dann die verschiedenen Ein­ laß- und Auslaßventile des Ventiltriebs 2 anhand der ermittelten Ventilsteuerzeiten-Sollwerte (EÖ, ES, AÖ, AS) an, wobei es je nach der gewünschten Betriebsart zwischen der Steuerzeitermitt­ lung für Schichtladebetrieb und der Steuerzeitermittlung für ho­ mogenen Betrieb umschaltet, wie in Fig. 5 mit einer Schaltfunk­ tionalität 16 angedeutet. Nachfolgend wird auf verschiedene, mit dem Ottomotor gemäß Fig. 1 und 2 realisierbare Betriebsvari­ anten näher eingegangen.

Wenn der Ottomotor mehrere Einlaßventile für einen jeweiligen Brennraum besitzt, kann durch die variable Ventilsteuerung eine Ladungsbewegung im gesamten Motorbetriebsbereich realisiert wer­ den. Insbesondere für das Verbrennungskonzept der Ladungsschich­ tung ist eine intensive, speziell abgestimmte Ladungsbewegung zweckmäßig und häufig auch notwendig. Die variable Ventilsteue­ rung ermöglicht die Erzeugung einer Ladungsbewegung, d. h. eine Drallerzeugung für den in den Brennraum eingelassenen Luftstrom, dadurch, daß durch Verwenden des entsprechenden Korrektur-Steuer­ zeitenbeitrags 13 unterschiedliche Steuerzeiten für die zwei oder mehr Einlaßventile des jeweiligen Brennraums einge­ stellt werden, so daß sich für den Gesamtluftstrom im Brennraum eine Drallbewegung ergibt. Auf diese Weise ist zudem eine Ab­ stimmung der Ladungsbewegung im gesamten Betriebsbereich des Mo­ tors realisierbar, wodurch der Brennvorgang stabilisiert werden und bei Bedarf eine Ausweitung des Kennfeldbereichs für den Schichtladebetrieb erfolgen kann.

Die Erzeugung der variablen Ladungsbewegung mittels der varia­ blen Ventilsteuerung ist auch bei homogenem Motorbetrieb vor­ teilhaft. Denn mindestens in Teilen des Betriebskennfeldes kann die Verbrennung durch entsprechende Ladungsbewegung beschleunigt werden, was zu einer thermodynamisch günstigeren Umsetzung führt. Außerdem kann durch entsprechende Ladungsbewegung die Laufgrenze für homogenen Magerbetrieb zu höherem Luftüberschuß hin verschoben werden. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Stickoxid-Rohemissionen gegenüber stöchiometrischem Betrieb. Homogener Magerbetrieb kann in gewis­ sen Kennfeldbereichen eine alternative Betriebsart zum Schicht­ ladebetrieb sein, z. B. bei niedrigsten Motorlasten zur Erzielung einer höheren Abgastemperatur bei dennoch relativ günstigem Kraftstoffverbrauch oder bei höheren Drehzahlen und Motorlasten.

Eine weitere, durch die variable Ventilsteuerung realisierbare Betriebsvariante besteht in der Erzielung einer internen Abgas­ rückführung. Die Maßnahme der Abgasrückführung ist beim Ottomo­ tor mit Direkteinspritzung zweckmäßig, um die Stickoxid-Roh­ emission möglichst niedrig zu halten. Die innere Abgasrückfüh­ rung hat gegenüber einer externen Abgasrückführung den Vorteil, daß keine Androsselung beispielsweise durch eine Drosselklappe erforderlich ist, wodurch eine erhöhte Ladungswechselarbeit und ein damit verbundener erhöhter Kraftstoffverbrauch vermieden werden. Die interne Abgasrückführung wird durch eine geeignete Wahl der Steuerzeiten der Einlaß- und Auslaßventile realisiert, insbesondere dadurch, daß die Einlaßventile schon während der Abgasausschiebephase eines jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet werden, während der das Abgas vom Kolben aus dem Brennraum her­ ausgeschoben wird. Bei einer Motordrehzahl von 3000 U/min und einem effektiven Mitteldruck von 3 bar sind beispielsweise fol­ gende Steuerzeitensollwerte zur Erzielung eines Restgasanteils von ca. 20% geeignet. Der Öffnungszeitpunkt für die Auslaßventi­ le wird zwischen 80° Kurbelwellenwinkel (KW) und 40° KW vor dem unteren Totpunkt (UT) gewählt, der Schließzeitpunkt für die Aus­ laßventile zwischen 0° KW und 150° KW nach dem oberen Totpunkt (OT). Der Öffnungszeitpunkt für die Einlaßventile liegt im Be­ reich zwischen -20° KW nach dem OT und 130° KW nach dem OT, und der Schließzeitpunkt für die Einlaßventile liegt zwischen 10° KW nach dem UT und 50° KW nach dem UT. Die gewünschten Steuerzeiten­ sollwerte werden aus den kennfeldbasierten Basis-Steuerzeiten durch Anwendung des betreffenden Korrektur-Steuerzeitenbeitrags 11 erhalten.

Die vorliegende Ottomotor-Laststeuerung mittels variabler Ven­ tilsteuerung ermöglicht als weitere Betriebsvariante eine An­ hebung der Abgastemperatur in einem niedrigen Motorlastbereich, insbesondere bei niedrigster Motorlast. In diesem Lastbereich wird der direkt einspritzende Ottomotor üblicherweise im Schichtladebetrieb mit sehr hohem Luftüberschuß betrieben, wo­ raus Abgastemperaturen resultieren, die um ca. 200°C bis 300°C niedriger als bei stöchiometrischem Betrieb sind. Dadurch kann die Abgastemperatur im Leerlauf auf beispielsweise unter 150°C sinken. Dies ist häufig unerwünscht. So muß z. B. für eine wirk­ same Abgasnachbehandlung mittels eines entsprechenden Abgaskata­ lysators der Temperaturbereich eingehalten werden, in welchem der Katalysator konversionsaktiv ist. Heutige Stickoxid-Adsor­ berkatalysatoren zeigen aber meist erst bei Abgastemperaturen von mindestens 200°C ein zufriedenstellendes Konversionsverhal­ ten. Bei konventioneller Laststeuerung kann die Abgastemperatur durch Androsselung mittels einer Drosselklappe angehoben werden, was jedoch wegen des sich verringernden Luftüberschusses die La­ dungswechselarbeit und Wandwärmeverluste und damit den Kraft­ stoffverbrauch erhöht. Durch die vorliegende variable Ventil­ steuerung läßt sich die gewünschte Liefergradverringerung der Luftmenge ohne wesentliche Drosselverluste dadurch erzielen, daß die Einlaßventile vergleichsweise früh, d. h. früher als im Be­ reich höherer Motorlast, geschlossen werden. Dies erlaubt eine Anhebung der Abgastemperatur ohne gleichzeitigen Anstieg des Kraftstoffverbrauchs. Die hierfür erforderlichen Steuerzeiten­ sollwerte werden ausgehend von den Basis-Steuerzeiten anhand des zugehörigen, nur für den Schichtladebetrieb vorgesehenen Korrek­ tur-Steuerzeitenbeitrags 12 eingestellt. Bei einer Motordrehzahl von 2000 U/min und einem effektiven Mitteldruck von 2 bar sind beispielsweise folgende Einlaßventil-Steuerzeiten zur Abgastem­ peraturanhebung geeignet. Bei einem Einlaßventil-Öffnungszeit­ punkt zwischen 20° KW und 60° KW vor dem OT führt ein frühes Schließen der Einlaßventile zwischen 10° KW und 50° KW nach dem UT zu einer Abgastemperatur in der Größenordnung von 200°C, und ein noch früheres Schließen der Einlaßventile zwischen 10° KW und 50° KW vor dem UT kann zu einer Abgastemperatur in der Größenord­ nung von ca. 250°C führen.

Alternativ zu diesem frühen Schließen der Einlaßventile während jedes Arbeitsspiels kann ein Rücksaugen des sauerstoffhaltigen Abgases für das nächste Arbeitsspiel dadurch bewirkt werden, daß die Einlaßventile für einen oder mehrere Zyklen geschlossen bleiben. Auch hierdurch ist eine deutliche Anhebung der Abgas­ temperatur erreichbar.

Die variable Ventilsteuerung kommt zudem bei Betriebsartwechseln zwischen dem ungedrosselten Betrieb mit Ladungsschichtung und magerem Kraftstoff/Luft-Gemisch und homogenem Betrieb mit fettem oder stöchiometrischem Kraftstoff/Luft-Gemisch zum Einsatz. Ein solcher Betriebsartwechsel ist beim Übergang von einem niedrige­ ren Motorlastbereich zu einem höheren Motorlastbereich und umge­ kehrt erforderlich. Außerdem wird ein solcher Betriebsartwechsel beim Einsatz eines Stickoxid-Adsorberkatalysators zwecks Wechsel zwischen Adsorptionsbetrieb und Desorptionsbetrieb des Katalysa­ tors benutzt. Wenn der Katalysator mit adsorbierten Stickoxiden gesättigt ist, wird er vom Adsorptionsbetrieb auf den Desorpti­ onsbetrieb umgeschaltet, in welchem die adsorbierten Stickoxide desorbiert und reduziert werden, so daß der Katalysator regene­ riert wird. Für diese Regeneration ist ein möglichst sprungarti­ ger Wechsel vom Magerbetrieb mit Ladungsschichtung zu fettem Be­ trieb mit Werten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses Lambda klei­ ner als eins erforderlich. Mit dem Betriebsartwechsel werden die Sollwerte für Zylinderfüllung, Einspritzzeitpunkt, Abgasrück­ führrate und Luft/Kraftstoff-Verhältnis geändert. Fig. 3 veran­ schaulicht einen Betriebsartwechsel mit Einsatz der variablen Ventilsteuerung. Gezeigt sind zeitsynchrone Diagramme des zeit­ lichen Verlaufs von für den Betriebsartwechsel von Schichtlade­ betrieb zu homogenem Betrieb charakteristischen, motorspezifi­ schen Größen.

Beim Betriebsartwechsel mit konventioneller Drosselklappensteue­ rung erfolgt die Abnahme der Zylinderfüllung nach Schließen der Drosselklappe wegen der Saugrohrdynamik vergleichsweise langsam über etliche Arbeitsspiele hinweg. Um den gewünschten Lambda-Ver­ lauf bei konstantem Motordrehmoment zu erzielen, sind Über­ gangsfunktionen für Einspritzzeit und Zündzeitpunkt erforder­ lich. Wenn zudem eine externe Abgasrückführung vorgesehen ist, sind die erzielten Abgasrückführraten vom Saugrohrdruck abhän­ gig.

Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 3, daß durch Einsatz der variablen Ventilsteuerung ein vergleichsweise schlagartiger Betriebsart­ wechsel vom Schichtladebetrieb auf den homogenen Betrieb von ei­ nem Arbeitsspiel zum nächsten erzielt wird. Die vertikale Linie markiert hier den Zeitpunkt des Schließens der Einlaßventile, siehe oberstes Diagramm links. Instantan sinkt dadurch die Luft­ masse im Brennraum unverzögert auf den gewünschten Wert von ei­ nem zum nächsten Arbeitsspiel ab, siehe das zweitoberste Dia­ gramm links. Mit dem Schließen der Einlaßventile fallen zeitlich auch die Änderungen des Einspritzendes, des Lambdawertes, der Einspritzzeit und des Zündzeitpunktes zusammen, siehe zweitun­ terstes Diagramm links und die Diagramme rechts. Durch die va­ riable Ventilsteuerung für die Ein- und Auslaßventile kann zudem die Rückführrate im Fall einer inneren Abgasrückführung von ei­ nem zum nächsten Arbeitsspiel schlagartig verändert werden. So veranschaulicht das Diagramm unten links die Zurücknahme der Ab­ gasrückführrate von 25% auf 0% beim Wechsel vom Schichtladebe­ trieb zum homogenen Betrieb. Die interne Abgasrückführung kann somit problemlos in den Betriebsartwechsel integriert werden.

Die obige Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels zeigt, daß mit der vorliegend eingesetzten variablen Steuerung der Ein- und Auslaßventile ein funktionell optimaler Betrieb ei­ nes Ottomotors mit Direkteinspritzung erzielbar ist, der insbe­ sondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen einen hohen Fahrkomfort erlaubt. Neben den oben genannten Funktionalitäten ist durch das vorliegende Verfahren mittels der Kombination von Direktein­ spritzung und variabler Ventilsteuerung zudem eine Anhebung des maximalen Mitteldrucks in an sich bekannter Weise möglich, indem durch Anpassung der Ventilsteuerzeiten an die Motordrehzahl bei Vollast eine Liefergradverbesserung im Vergleich zur herkömmli­ chen Saugrohreinspritzung erzielt werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb eines Ottomotors mit Direkteinsprit­ zung, bei dem

• - der Motor wahlweise mit Ladungsschichtung oder homogen betrie­ ben wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Einlaß- und Auslaßventile (2) mit motorbetriebszustands­ abhängig variablen Steuerzeiten in ihre Öffnungs- und/oder Schließstellungen gesteuert werden, wobei zur Bestimmung der Steuerzeiten von Basis-Steuerzeiten ausgegangen wird, die um­ schaltbar durch je ein Basis-Steuerzeitenkennfeld (9, 10) für den Betrieb mit Ladungsschichtung einerseits und den homogenen Betrieb andererseits vorgegeben werden, und wobei die Basis-Steuer­ zeiten durch Korrektur-Steuerzeiten (11 bis 15) zur Abgas­ temperaturanhebung und/oder für eine interne Abgasrückführung und/oder zur Erzeugung einer Ladungsbewegung veränderbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß für einen niedrigen Motorlastbereich, in welchem der Motor mit Ladungsschichtung betrieben wird, Korrektur-Steuerzeiten (12) zur Abgastemperaturanhebung derart vorgesehen sind, daß das je­ weilige Einlaßventil in jedem Arbeitsspiel früher als in einem höheren Lastbereich geschlossen oder über jeweils ein oder meh­ rere Arbeitsspiele hinweg geschlossen gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß Korrektur-Steuerzeiten (11) zur Erzielung einer internen Abgas­ rückführung derart vorgesehen sind, daß das jeweilige Einlaßven­ til bereits während der Abgasausschiebephase eines jeweiligen Arbeitsspiels geöffnet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Betrieb eines Ottomotors mit wenigstens zwei Einlaßventilen für einen jeweili­ gen Brennraum, weiter dadurch gekennzeichnet, daß Korrektur-Steuerzeiten (13) zur Erzeugung einer Ladungsbewegung derart vorgesehen sind, daß wenigstens in bestimmten Motorbe­ triebszuständen die wenigstens zwei Einlaßventile zwecks Erzeu­ gung einer Ladungsbewegung im betreffenden Brennraum zu unter­ schiedlichen Zeiten geöffnet und/oder geschlossen werden.