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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Offenbarung betrifft den Betrieb und die Steuerung von Verbrennungsmotoren.
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HINTERGRUND
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Die
Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezogen
auf die vorliegende Offenbarung und stellen möglicherweise keinen Stand der
Technik dar.
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Bekannte
Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren)
leiten ein Luft/Kraftstoffgemisch in jeden Zylinder ein, das in
einem Kompressionstakt komprimiert und durch eine Zündkerze
gezündet
wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen unter Druck
stehenden Kraftstoff in der Nähe
eines oberen Totpunkts (TDC) des Kompressionstakts in einen Verbrennungszylinder
ein, welcher Kraftstoff bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst
sowohl für
Benzinmotoren als auch für
Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die
Fluidmechanik gesteuert werden.
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SI-Motoren
können
in einer Vielzahl von verschiedenen Verbrennungsmodi arbeiten, die
einen Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus)
und einen Verbrennungsmodus mit geschichteter Ladung und Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) umfassen. Wenn
in dem Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus)
gearbeitet wird, öffnet
ein Motoreinlassventil für
jeden Zylinder nach dem TDC, und ein entsprechendes Auslassventil
schließt
nach dem TDC, was eine Dauer einer positiven Ventilüberlappung
(PVO) erzeugt, in der sowohl die Auslass- als auch die Einlassventile offen
sind.
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SI-Motoren
können
ausgebildet sein, um unter vorbestimmten Drehzahl/Last-Betriebsbedingungen
in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung (HCCI-Verbrennungsmodus)
zu arbeiten, was auch austauschbar als Verbrennung mit gesteuerter
Selbstzündung
(HCCI-Verbrennung) bezeichnet wird. Die Verbrennung mit gesteuerter
Selbstzündung
(HCCI-Verbrennung) umfasst einen verteilten, flammenlosen Selbstzündungs-Verbrennungsprozess,
der durch die Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in
dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus)
arbeitet, weist eine Zylinderladung auf, die zu der Schließzeit des
Einlassventils vorzugsweise homogen bezüglich der Zusammensetzung,
der Temperatur und der restlichen Abgase ist. Die Verbrennung mit
gesteuerter Selbstzündung
(HCCI-Verbrennung)
ist ein verteilter, kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei
dem der Motor mit einem verdünnten
Luft/Kraftstoff-Gemisch, d. h. magerer als am Luft/Kraftstoff-Stöchiometriepunkt, mit
relativ niedrigen Spitzen-Verbrennungtemperaturen arbeitet, was
zu geringen Stickstoffoxidemissionen (NOx-Emissionen) führt. Das
homogene Luft/Kraftstoffgemisch minimiert das Auftreten von fetten
Zonen, die Rauch und Partikelemissionen bilden.
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Die
Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) hängt von
Faktoren ab, welche die Zusammensetzung, die Temperatur und den
Druck der Zylinderladung bei dem Schließen des Einlassventils umfassen.
Die Steuereingaben für
den Motor werden abgestimmt, um eine robuste Selbstzündungsverbrennung
zu erleichtern. Strategien für die
Verbrennung mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennung) können die
Verwendung einer Abgaswiederverdichtungs-Ventilstrategie umfassen. Die
Abgaswiederverdichtungs-Ventilstrategie umfasst, dass die zeitliche
Steuerung der Einlass- und der Auslassventile relativ zu dem TDC
eingestellt wird, um eine Zylinderladungstemperatur durch ein Einschließen von
Restgas aus dem vorhergehenden Motorzyklus zu steuern. Im Betrieb
schließ das
Auslassventil vor dem TDC, und das entsprechende Einlassventil öffnet nach
dem TDC, was eine Dauer einer negativen Ventilüberlappung (NVO) erzeugt, in der
sowohl die Auslass- als auch die Einlassventile geschlossen sind,
wodurch das Abgas eingeschlossen wird. Die Öffnungszeitpunkte der Einlass-
und der Auslassventile liegen vorzugsweise symmetrisch relativ zu
dem TDC. Sowohl eine Zylinderladungszusammensetzung als auch eine
Zylinderladungstemperatur werden durch den Schließzeitpunkt
des Auslassventils beeinflusst. Insbesondere kann mehr heißes Restgas
aus einem vorhergehenden Zyklus mit einem früheren Schließen des
Auslassventils zurückgehalten
werden, was weniger Raum für
eine eintretende Frischluftmasse lässt, wodurch die Zylinderladungstemperatur
zunimmt und die Zylindersauerstoffkonzentration abnimmt.
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Verschiedene
Verbrennungsmodi können
in ähnlichen
Drehzahl/Lastsituationen Unterschiede in dem Leistungsverhalten
bezüglich
der Motorstabilität,
der Emissionen und der Kraftstoffwirtschaftlichkeit aufweisen. Der
Motorbetrieb kann ein Wechseln in einen speziellen Verbrennungsmodus
umfassen, der ein bevorzugtes Leistungsverhalten in einer speziellen
Situation aufweist. Das Auswählen
eines bevorzugten Verbrennungsmodus, in dem gearbeitet werden soll,
kann darauf basieren, welcher Verbrennungsmodus bei einer speziellen
Motorlast und -drehzahl zu einem bevorzugten Leistungsverhalten führt. Wenn
eine Änderung
in der Drehzahl und/oder der Motorlast einen Wechsel in einen anderen
Verbrennungsmodus erfordert, wird eine Wechselstrategie ausgeführt, und
der Motor wird in den anderen Verbrennungsmodus wechseln.
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Bekannte
Herausforderungen, die mit dem Wechseln des Motorbetriebs zwischen
Verbrennungsmodi verbunden sind, umfassen eine unvollständige Verbrennung,
Motorfehlzündungen,
Drehmomentstörungen
und erhöhte,
unerwünschte
Emissionen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein
Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und
Direkteinspritzung umfasst eine Einlass- und eine Auslassnockenwelle
sowie Einlass- und Auslassventile. Ein Verfahren zum Steuern des
Motors umfasst, dass ein Einlassnocken mit niedrigem Hub und ein
Einlassnocken mit hohem Hub an der Einlassnockenwelle bereitgestellt
werden. Der Einlassnocken mit niedrigem Hub und der Einlassnocken
mit hohem Hub werden durch einen vorbestimmten Einlassnocken-Separationswinkel
separiert. Auf ähnliche
Weise werden ein Auslassnocken mit niedrigem Hub und ein Auslassnocken
mit hohem Hub an der Auslassnockenwelle bereitgestellt, und sie
werden durch einen vorbestimmten Auslassnocken-Separationswinkel
separiert. Der Motor wird unter Verwendung des Einlass- und des
Auslassnockens mit hohem Hub in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter
Selbstzündung
mit einer positiven Ventilüberlappung
betrieben, und er wird unter Verwendung des Einlass- und des Auslassnockens
mit niedrigem Hub in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung mit
einer negativen Ventilüberlappung
betrieben. Ein Wechseln zwischen diesen Betriebsmodi wird ausschließlich dadurch
erreicht, dass zwischen der Verwendung der Einlass- und Auslassnocken
mit hohem Hub und der Einlass- und Auslassnocken mit niedrigem Hub
umgeschaltet wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine
oder mehrere Ausführungsformen
werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, von denen:
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1 eine
schematische Zeichnung eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist;
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2A und 2B schematische
Zeichnungen beispielhafter Nockenwellen gemäß der vorliegenden Offenbarung
sind;
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3 eine
graphische Darstellung eines Einlass- und Auslassventiltimings gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist;
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4 und 5 graphische
Darstellungen von Verbrennungsparametern als eine Funktion einer Ventilüberlappung
gemäß der vorliegenden
Offenbarung sind; und
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6 eine
graphische Darstellung von Motorbetriebsparametern gemäß der vorliegenden
Offenbarung ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen das Gezeigte nur zu
dem Zweck dient, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen darzustellen,
und selbige nicht einschränken
soll, ist 1 eine schematische Zeichnung
einer Ausführungsform
eines Motors 10, der die hierin beschriebenen Konzepte
veranschaulicht. Der beispielhafte Motor 10 ist in mehreren
Verbrennungsmodi selektiv betriebsfähig, die einen Verbrennungsmodus
mit gesteuerter Selbstzündung
(HCCI-Verbrennungsmodus) und einen Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus)
umfassen. Jeder Verbrennungsmodus kann mit einer oder mehreren Kraftstoff-Einspritzungsstrategien
verbunden sein, z. B. einer Kraftstoff-Einspritzungsstrategie mit
einzelner und/oder mehrfacher Einspritzung für den Verbrennungsmodus mit
gesteuerter Selbstzündung.
Der Motor 10 ist bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis und
bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis,
das hauptsächlich überstöchiometrisch ist,
selektiv betriebsfähig.
Die Offenbarung kann bei verschiedenen Verbrennungsmotorsystemen
und Verbrennungszyklen angewendet werden, die unter Verwendung des
Steuermoduls 5, das unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
ist, gesteuert werden können.
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Der
beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor
mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die
in Zylindern 15 verschiebbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit
variablem Volumen definieren. Jeder der Kolben 14 ist mit
einer rotierenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch welche
die lineare Hubbewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Ein Lufteinlasssystem
liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 29, der die Luft
in Einlasskanäle
der Verbrennungskammern 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem
umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem
und Einrichtungen, um die Luftströmung zu überwachen und zu steuern. Die
Lufteinlasseinrichtungen umfassen vorzugsweise einen Luftmassenströmungssensor 32,
um die Luftmassenströmung
und die Einlasslufttemperatur zu überwachen. Ein Drosselventil 34 umfasst
vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, die verwendet
wird, um die Luftströmung zu
dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von
dem Steuermodul 5 zu steuern. Ein Drucksensor 36 in
dem Einlasskrümmer 29 ist
ausgebildet, um den Krümmerabsolutdruck
und den barometrischen Druck zu überwachen.
Ein äußerer Strömungsdurchgang
führt Abgase
aus dem Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück und weist
bei einer Ausführungsform
ein Strömungssteuerventil auf,
das als ein Abgasrückführungsventil
(AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 dient
dazu, die Massenströmung
des Abgases zu dem Einlasskrümmer 29 zu
steuern, indem das Öffnen
des AGR-Ventils 38 gesteuert wird.
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Die
Luftströmung
aus dem Einlasskrümmer 29 in
jede Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere
Einlassventil(e) 20 gesteuert. Die Abgasströmung aus
jeder Verbrennungskammer 16 zu einem Auslasskrümmer 39 wird
durch ein oder mehrere Auslassventil(e) 18 gesteuert. Der
Motor 10 ist mit Systemen ausgestattet, um das Öffnen und Schließen der
Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zu steuern
und anzupassen. Bei einer Ausführungsform
kann das Öffnen
und Schließen
der Einlass- und Ausslassventile 20 und 18 gesteuert
und angepasst werden, indem Einrichtung für den Einlass und den Auslass
zur variablen Nockenphaseneinstellung/variablen Hubsteuerung (VCP/VLC-Einrichtung) 22 bzw. 24 gesteuert
wird. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 sind
ausgebildet, um eine Einlassnockenwelle 21 bzw. eine Auslassnocken 23 zu
steuern und zu betreiben. Die Drehungen der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 sind
mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verbunden und indiziert,
wodurch das Öffnen
und Schließen
der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 mit
den Positionen der Kurbelwelle 12 und der Kolben 14 verbunden
ist. Die Einlass- und die Auslassnockenwelle 21 und 23 sind
nachstehend unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben.
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Die
Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 umfasst vorzugsweise einen
Mechanismus, der dazu dient, den Ventilhub des Einlassventils bzw.
der Einlassventile 20 umzuschalten und zu steuern und die Phaseneinstellung
der Einlassnockenwelle 21 für jeden Zylinder 15 in
Ansprechen auf ein Steuersignal (EINLASS) von dem Steuermodul 5 variabel
einzustellen und zu steuern. Die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 umfasst
vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der dazu dient, den
Ventilhub des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 variabel umzuschalten
und zu steuern und die Phaseneinstellung der Auslassnockenwelle 23 für jeden
Zylinder in Ansprechen auf ein Steuersignal (AUSLASS) von dem Steuermodul 5 variabel
einzustellen und zu steuern.
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Die
Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 umfassen
vorzugsweise steuerbare, zweistufige Mechanismen für eine variable Hubsteuerung
(VLC), die ausgebildet sind, um das Ausmaß des Ventilhubs oder der Öffnung des
Einlass- und Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 bzw. 18 in
einen von zwei diskreten Zuständen
zu steuern. Die zwei diskreten Zustände umfassen vorzugsweise einen
Zustand mit niedrigem Hub, der zu einer Ventilöffnungsposition mit niedrigem
Hub führt
(ungefähr
4–6 mm
bei einer Ausführungsform),
die vorzugsweise mit einem Betrieb bei niedriger Drehzahl und niedriger
Last verbunden ist, und einen Zustand mit hohem Hub, der zu einer
Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub führt
(ungefähr 8–13 mm bei
einer Ausführungsform),
die vorzugsweise mit einem Betrieb bei hoher Drehzahl und hoher
Last verbunden ist. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 umfassen
jeweils vorzugsweise einen Mechanismus zur variablen Nockenphaseneinstellung
(VCP), um die Phaseneinstellung (d. h. das relative Timing) des Öffnens und
Schließens
des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 und des Auslassventils
bzw. der Auslassventile 18 zu steuern und anzupassen. Das
Anpassen der Phaseneinstellung bezieht sich auf ein Verschieben
der Öffnungszeiten
des Einlass- und
Auslassventils bzw. der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 relativ
zu den Positionen der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in
dem entsprechenden Zylinder 15. Die VCP-Mechanismen der
Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 weisen
jeweils vorzugsweise einen Autoritätsbereich für die Phaseneinstellung von
ungefähr
60°–90° der Drehung der
Kurbelwelle 12 auf, wodurch dem Steuermodul 5 ermöglicht wird,
das Öffnen
und Schließen
des Einlass- oder Auslassventils bzw. der Einlass- oder Auslassventile 20 oder 18 relativ
zu der Position des Kolbens 14 für jeden Zylinder 15 nach
früh oder
nach spät
zu verstellen. Der Autoritätsbereich
für die
Phaseneinstellung ist durch die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 definiert
und begrenzt. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 umfassen
Nockenwellen-Positionssensoren (nicht gezeigt), um Drehpositionen
der Einlass- und der Auslassnockenwelle 21 und 23 zu
ermitteln. Die Einlass- und
die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 werden
unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder
elektrischen Steuerkraft betätigt,
die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
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Der
Motor 10 weist ein Kraftstoff-Einspritzungssystem auf,
das mehrere Hochdruck-Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 umfasst,
die jeweils ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in Ansprechen
auf ein Signal von dem Steuermodul 5 in eine der Verbrennungskammern 16 direkt
einzuspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 werden
von einem Kraftstoffverteilsystem (nicht gezeigt) mit unter Druck
stehendem Kraftstoff versorgt. Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem
(nicht gezeigt) auf, durch das Funkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert
werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in
Ansprechen auf ein Signal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu
zünden
oder bei dem Zünden
zu unterstützen.
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Der
Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen
zum Überwachen
des Motorbetriebs ausgestattet, welche einen Kurbelsensor 42, der
eine Ausgabe RPM aufweist und dazu dient, die Kurbelwellen-Drehposition
zu überwachen,
d. h. bei einer Ausführungsform
den Kurbelwinkel und die Kurbeldrehzahl, einen Verbrennungssensor 30,
der ausgebildet ist, um die Verbrennung zu überwachen, und einen Abgassensor 40 umfassen,
der ausgebildet ist, um Abgase zu überwachen, typischerweise ein
Sensor für
das Luft/Kraftstoffverhältnis.
Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Sensoreinrichtung,
die dazu dient, einen Zustand eines Verbrennungsparameters zu überwachen,
und er ist als ein Zylinderdrucksensor dargestellt, der dazu dient,
den Verbrennungsdruck in dem Zylinder zu überwachen. Die Ausgabe des
Verbrennungssensors 30 und des Kurbelsensors 42 wird
durch das Steuermodul 5 überwacht, das die Verbrennungs-Phaseneinstellung ermittelt,
d. h. das Timing des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel
der Kurbelwelle 12 für
jeden Zylinder 15 für
jeden Verbrennungszyklus. Der Verbrennungssensor 30 kann
auch durch das Steuermodul 5 überwacht werden, um einen mittleren
effektiven Druck (IMEP) für
jeden Zylinder 15 für
jeden Verbrennungszyklus zu ermitteln. Der Motor 10 und das
Steuermodul 5 sind vorzugsweise mechanisiert, um Zustände des
IMEP für
jeden der Zylinder 15 während
jedes Zylinder-Zündungsereignisses
zu überwachen
und zu ermitteln. Alternativ können
andere Detektionssysteme verwendet werden, um innerhalb des Umfangs
der Offenbarung Zustände
anderer Verbrennungsparameter zu überwachen, z. B. Zündungssysteme
mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren.
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Während des
Motorbetriebs in den Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi)
ist das Drosselventil 34 vorzugsweise im Wesentlichen weit
offen, wobei der Motor 10 bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert
wird. Die im Wesentlichen weit offene Drossel kann umfassen, dass
völlig
ungedrosselt oder leicht gedrosselt gearbeitet wird, um einen Unterdruck
in dem Einlasskrümmer 29 zu
erzeugen, um eine AGR-Strömung
zu bewirken. Bei einer Ausführungsform
wird die AGR-Masse in dem Zylinder auf eine hohe Verdünnungsrate
gesteuert, z. B. größer als
40% einer Zylinderladung. Ein oder mehrere Kraftstoff-Einspritzungsereignisse
können
während eines
Motorzyklus ausgeführt
werden, die zumindest eine Einspritzung während einer Kompressionsphase
umfassen.
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Während des
Motorbetriebs in dem Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus)
wird das Drosselventil 34 gesteuert, um die Luftströmung zu
regeln. Der Motor 10 wird auf ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert,
und die Einlass- und
Auslassventile 20 und 18 befinden sich in der
Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub, und das Timing des Einlass- und Auslasshubs arbeitet
mit einer positiven Ventilüberlappung.
Ein Kraftstoff-Einspritzungsereignis wird während der Kompressionsphase
eines Motorzyklus ausgeführt,
vorzugsweise wesentlich vor dem TDC. Die Funkenzündung wird vorzugsweise zu einer
vorbestimmten Zeit im Anschluss an die Kraftstoffeinspritzung entladen,
wenn die Luftladung in dem Zylinder im Wesentlichen homogen ist.
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Das
Steuermodul 5 führt
einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die zuvor
erwähnten
Aktuatoren zum Bilden der Zylinderladung zu steuern, was das Steuern
der zuvor erwähnten Aktuatoren
auf bevorzugte Zustände
der Drosselposition, des Funkenzündungszeitpunkts,
der Masse und des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, der AGR-Ventilposition,
um die Strömung
zurückgeführter Abgase
bei derart ausgestatteten Motoren zu steuern, und des Timings, des
Hubs und der Phaseneinstellung der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 umfasst.
Das Steuermodul 5 kann arbeiten, um den Motor 10 während des
laufenden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann arbeiten,
um einen Teil der Verbrennungskammern 15 oder einen Teil
der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 durch eine
Steuerung einer Kraftstoff-, Zündfunken- und Ventilaktivierung
selektiv zu deaktivieren. Das Steuermodul 5 kann das Luft/Kraftstoffverhältnis basierend
auf einer Rückkopplung
von dem Abgassensor 40 steuern.
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Das
Steuern des Timings, des Hubs und der Phaseneinstellung der Einlass-
und Auslassventile 20 und 18 kann eine negative
Ventilüberlappung (NVO)
und eine positive Ventilüberlappung
(PVO) umfassen. Bei der negativen Ventilüberlappung (NVO) werden die
Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zustand mit niedrigem Hub gesteuert, und die Nockenphaseneinstellung
wird gesteuert, um zu bewirken, dass das Auslassventil 18 vor
dem TDC schließt,
und um zu bewirken, dass das Einlassventil 20 anschließend nach
dem TDC öffnet,
was eine Dauer einer negativen Ventilüberlappung (NVO) erzeugt, in
der sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile 20 und 18 geschlossen
sind, wodurch Abgas in der Verbrennungskammer 16 eingeschlossen
wird. Bei der positiven Ventilüberlappung
(PVO) werden die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in den
Zustand mit hohem Hub gesteuert, und der Nockenphaseneinstellungswinkel
wird gesteuert, um zu bewirken, dass das Auslasventil 18 nach
dem TDC schließt,
und um zu bewirken, dass das Einlassventil 20 vor dem TDC
schließt,
was eine Dauer einer positiven Ventilüberlappung (PVO) erzeugt, in
der sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile 20 und 18 offen
sind. Restliches Abgas kann während
des Motorbetriebs in der PVO-Dauer zurückgehalten und wieder in der
Verbrennungskammer 16 eingeschlossen werden.
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2A zeigt
eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Einlassnockenwelle 21,
die mehrere Sätze
eines Nockens bzw. von Nocken 21A mit hohem Hub und eines
entsprechenden Nockens bzw. von entsprechenden Nocken 21B mit
niedrigem Hub umfasst, die eine gemeinsame Drehachse 21C aufweisen
und die in die Einlassnockenwelle 21 eingearbeitet sind.
Jeder Satz des Nockens bzw. der Nocken 21A mit hohem Hub
und des entsprechenden Nockens bzw. der entsprechenden Nocken 21B mit
niedrigem Hub ist einem der Zylinder 15 des Motors 10 zugeordnet.
Es kann mehrere Nocken 21A mit hohem Hub und entsprechende
Nocken 21B mit niedrigem Hub für jeden Zylinder 15 geben,
wenn es mehrere Einlassventile 20 pro Zylinder 15 gibt.
Eine Drehrichtung um die Nockenwellenachse 21C ist gezeigt
(Drehung). Wenn sich die Einlassnockenwelle 21 dreht, wechselwirkt
bzw. Wechselwirken der bzw. die Nocken 21A mit hohem Hub
mit dem entsprechenden Einlassventil bzw. den entsprechenden Einlassventilen 20,
um die Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub zu bewirken, indem die Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 in
den Zustand mit hohem Hub gesteuert wird. Der bzw. die Nocken 21B mit
niedrigem Hub wechselwirkt bzw. Wechselwirken mit dem entsprechenden
Einlassventil bzw. den entsprechenden Einlassventilen 20,
um die Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub zu bewirken, wenn die Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 in den
Zustand mit niedrigen Hub gesteuert wird. Bei einer Ausführungsform
kann die Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 einen Kipphebel
und einen Stößel umfassen,
die durch einen hydraulisch betätigten
Stift selektiv angekoppelt und abgekoppelt werden. Wenn sie angekoppelt
sind, bewegen sich der Kipphebel und der Stößel gemeinsam. Wenn sie abgekoppelt
sind, sind der Kipphebel und der Stößel entkoppelt, und sie bewegen
sich unabhängig.
Bei einer solchen beispielhaften Anordnung ist der Kipphebel mit
einem Einlassventil verbunden, das entsprechend dessen Bewegung
geöffnet
und geschlossen wird. Der Stößel ist
nicht mit einem Einlassventil gekoppelt und arbeitet mit einem toten Gang,
wenn er nicht über
den Stift mit dem Kipphebel gekoppelt ist Der Nocken 21A mit hohem
Hub bewirkt mittels des Stößels, der
durch den Stift mit dem Kipphebel verbunden ist, eine Betätigung des
Einlassventils. Ein solcher Nockenauswahlmechanismus ist in der
Technik von mit Benzin versorgten Motoren wohlbekannt. Andere Typen
von Mechanismen mit totem Gang sind ebenso bekannt, um Kipphebel
und Stößel für einen
selektiven gemeinsamen oder unabhängigen Betrieb in Eingriff und
außer
Eingriff zu bringen. Andere Mechanismen sind in der Technik bekannt,
um Ventile durch alternativ angewendete Nocken selektiv zu betätigen.
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Es
gibt einen Einlassnocken-Separationswinkel oder Offsetwinkel θi zwischen
den Spitzen- oder Maximalhubpositionen der Nocken 21A mit
hohem Hub und der Nocken 21B mit niedrigem Hub. Obwohl
der Nockenseparationswinkel hierin derart beschrieben ist, dass
er relativ zu Nockenspitzenpositionen gemessen wird, wird ein Fachmann
erkennen, dass der Nockenseparationswinkel ebenso bezüglich des
Ventilöffnungswinkels
und des Ventilschließwinkels
oder der Nockenmittelpunkte (die beispielsweise bei Ausführungsformen,
die unsymmetrische Nocken verwenden, mit den Nockenspitzenpositionen
zusammenfallen können
oder auch nicht) gemessen werden kann. Bei einer Ausführungsform ist
der Einlassnocken-Separationswinkel θi zwischen den
Spitzenpositionen der Nocken 21A mit hohem Hub und der
entsprechenden Nocken 21B mit niedrigem Hub eine Winkeldrehung
von 22° des
Nockenwinkels, die einer Winkeldrehung von 44° des Kurbelwinkels (°CA) entspricht.
Die Spitzenposition des Nockens bzw. der Nocken 21A mit
hohem Hub ist drehversetzt, um der Spitzenposition des Nockens bzw. der
Nocken 21B mit niedrigem Hub während der Drehung der Einlassnockenwelle 21 vorauszugehen. Der
Nockenphaseneinstellungsabschnitt der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 wird
verwendet, um den Zeitpunkt der Spitzenpositionen der Einlassventile 20 relativ
zu dem TDC des entsprechenden Kolbens 14 für die entsprechende Verbrennungskammer 16 zu
steuern. Dadurch verstellt das Umschalten der Einlass-VCP/VLC-Einrichtung 22 von
dem Zustand mit hohem Hub in den Zustand mit niedrigem Hub das Timing
des Einlassventils nach spät.
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2B zeigt
eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Auslassnockenwelle 23,
die mehrere Sätze
eines Nockens bzw. von Nocken 23A mit hohem Hub und eines
entsprechenden Nockens bzw. von entsprechenden Nocken 23B mit
niedrigem Hub umfasst, die eine gemeinsame Drehachse 23C aufweisen
und die in die Auslassnockenwelle 23 eingearbeitet sind.
Jeder Satz des Nockens bzw. der Nocken 23A mit hohem Hub
und des entsprechenden Nockens bzw. der entsprechenden Nocken 23B mit
niedrigem Hub ist einem der Zylinder 15 des Motors 10 zugeordnet.
Es kann mehrere Nocken 23A mit hohem Hub und entsprechende
Nocken 23B mit niedrigem Hub für den Zylinder 15 geben,
wenn es mehrere Auslassventile 18 pro Zylinder 15 gibt.
Eine Drehrichtung um die Nockenwellenachse 23C ist gezeigt
(Drehung). Wenn sich die Auslassnockenwelle 23 dreht, wechselwirkt
bzw. Wechselwirken der bzw. die Nocken 23A mit hohem Hub
mit dem entsprechenden Auslassventil bzw. den entsprechenden Auslassventilen 18,
um die Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub zu bewirken, indem die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 in
den Zustand mit hohem Hub gesteuert wird. Darüber hinaus wechselwirkt bzw.
Wechselwirken der bzw. die Nocken 23B mit niedrigem Hub
mit dem entsprechenden Auslassventil bzw. den entsprechenden Auslassventilen 18, um
die Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub zu bewirken, wenn die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 in
den Zustand mit niedrigem Hub gesteuert wird. Ähnlich der obigen Beschreibung
bezüglich
der Einlassnockenwelle 21 kann die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 einen
Typ von Mechanismus mit totem Gang umfassen, um Kipphebel und Stößel in Eingriff und
außer
Eingriff zu bringen, um das Auslassventil gemäß dem einen oder dem anderen
von dem Nocken mit hohem Hub und niedrigem Hub selektiv zu betreiben.
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Es
gibt einen Auslassnocken-Separationswinkel oder Offsetwinkel θe zwischen
den Spitzenpositionen der Nocken 23A mit hohem Hub und
der Nocken 23B mit niedrigem Hub. Obgleich der Nockenseparationswinkel
hierin derart beschrieben ist, dass er relativ zu den Nockenspitzenpositionen
gemessen wird, wird ein Fachmann wiederum wie bei den Einlassnocken
erkennen, dass der Nockenseparationswinkel auch bezüglich des
Ventilöffnungswinkels
und des Ventilschließwinkels
oder der Nockenmittelpunkte (die beispielsweise bei Ausführungsformen,
die unsymmetrische Nocken verwenden, mit den Nockenspitzenpositionen
zusammenfallen können
oder auch nicht) gemessen werden kann. Bei einer Ausführungsform
ist der Auslass-Drehungsoffsetwinkel θe zwischen den Spitzenpositionen
der Auslassnockenwelle 23 eine Winkeldrehung von 22° des Nockenwinkels,
die einer Winkeldrehung von 44° des Kurbelwinkels
(°CA) entspricht.
Die Spitzenposition des Nockens bzw. der Nocken 23A mit
hohem Hub ist drehversetzt, um der Spitzenposition des Nockens bzw.
der Nocken 23B mit niedrigem Hub während der Drehung der Auslassnockenwelle 23 nachzufolgen. Der
Phaseneinstellungsabschnitt der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 wird
verwendet, um die Spitzenpositionen der Auslassventile 18 relativ
zu dem TDC des Kolbens 14 für die entsprechende Verbrennungskammer 16 zu
steuern. Dadurch verstellt das Umschalten der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 24 von
dem Zustand mit hohem Hub in den Zustand mit niedrigem Hub das Timing
des Auslassventils nach früh.
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Die
Größe des Einlass-Drehungsoffsetwinkels θi ist bei
einer Ausführungsform
gleich der Größe des Auslass-Drehungsoffsetwinkels θe, obwohl es
sich versteht, dass der Einlass- und der Auslass-Drehungsoffsetwinkel θi und θe variieren
und von Faktoren abhängen
können,
welche die Luftströmung
durch die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 beeinflussen,
welche die Öffnungsdurchmesser, die
Hubgrößen und
die Anordnung sowie die Anzahlen der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 umfassen.
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3 zeigt
ein Ventilhub-Zeitdiagramm, das graphische Darstellungen des Öffnens und
des entsprechenden Schließens
von Einlassventilen 20 (IV) und Auslassventilen 18 (EV)
als eine Funktion der Zeit in Kurbelwinkelgraden (°CA) und der
Größe des Ventilhubs
(Ventilhub/mm) umfasst. Das Ventilhub-Zeitdiagramm gilt für einen
beispielhaften Motor 10, der unter Bezugnahme auf 1 beschrieben
ist und der mit einer Einlassnockenwelle 21 und einer Auslassnockenwelle 23 ausgestattet
ist, die unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben sind.
Das Öffnen
und Schließen
der Einlass- und Auslassventile 20 und 18 ist
mit der Einlass- und
der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in dem
Zustand mit niedrigem Hub und in dem Zustand mit hohem Hub gezeigt.
Die Einlass- und
Auslass-Nockenphaseneinstellungswinkel sind für den Zustand mit niedrigem
Hub und dem Zustand mit hohem Hub auf bevorzugte Nockenphaseneinstellungswinkel
festgelegt. Punkt A stellt den Kurbelwinkel dar, bei dem das Auslassventil 18 den
Spitzenöffnungspunkt
in der Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub erreicht, und Punkt B stellt den Kurbelwinkel
dar, bei dem das Auslassventil 18 den Spitzenöffnungspunkt
in der Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub erreicht. Die Differenz zwischen den Punkten A und
B in Kurbelwinkelgraden entspricht dem Auslassnocken-Separationswinkel
oder Offsetwinkel θe.
Dadurch wird die Spitzenposition des Nockens 23A mit hohem
Hub relativ zu der Spitzenposition des Nockens 23B mit niedrigem
Hub für
die Auslassnockenwelle 23 relativ zu einer oberen Totpunktposition
des entsprechenden bewegbaren Kolbens 14 nach spät verstellt.
Bei einer Ausführungsform
wird die Spitzenposition des Nockens 23A mit hohem Hub
für die
Auslassnockenwelle 23 um 44°CA nach spät verstellt. Punkt C stellt den
Kurbelwinkel dar, bei dem das Einlassventil 20 den Spitzenöffnungspunkt
in der Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub erreicht, und Punkt D stellt den Kurbelwinkel dar,
bei dem das Einlassventil 20 den Spitzenöffnungspunkt
in der Ventilöffnungsposition bei
niedrigem Hub erreicht. Die Differenz zwischen den Punkten C und
D in Kurbelwinkelgraden entspricht dem Einlassnocken-Separationswinkel
oder Offsetwinkel θi.
Daher wird die Spitzenposition des Nockens 21A mit hohem
Hub relativ zu der Spitzenposition des Nockens 21B mit
niedrigem Hub für
die Einlassnockenwelle 21 relativ zu der oberen Totpunktposition
des entsprechenden bewegbaren Kolbens 14 nach früh verstellt.
Bei einer Ausführungsform
wird die Spitzenposition des Nockens 21A mit hohem Hub
für die
Einlassnockenwelle 21 um 44° CA nach früh verstellt. Die Einlass- und
Auslass-Nockenphaseneinstellungswinkel für die Ventilöffnungspositionen
mit niedrigem Hub und mit hohem Hub, wie sie in 3 dargestellt
sind, umfassen bevorzugte Nockenphaseneinstellungswinkel für ein Umschalten der
Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 zwischen
dem Zustand mit niedrigem Hub und dem Zustand mit hohem Hub.
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4 stellt
graphisch eine Gastemperatur in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als
eine Funktion einer Ventilüberlappung
in verstrichenen Kurbelwinkelgraden der Überlappung (°CA) für einen
beispielhaften Motor dar, der gemäß einer hierin oben beschriebenen
Ausführungsform
konstruiert ist. Die erste Kurve (niedriger Ventilhub) gibt die
verstrichene negative Ventilüberlappung
(NVO) an, und die zweite Kurve (hoher Ventilhub) gibt die verstrichene
positive Ventilüberlappung
(PVO) an. Die erste Kurve (niedriger Ventilhub) zeigt die Gastemperatur
in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion von verstrichenen
Kurbelwinkelgraden der negativen Ventilüberlappung (NVO), wobei die
Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zuständen
mit niedrigem Hub arbeiten, über
einen Bereich der NVO von 0°CA
bis 150°CA.
Die zweite Kurve (hoher Ventilhub) zeigt die Gastemperatur in dem Zylinder
zu der Zeit der Zündung
als eine Funktion von verstrichenen Kurbelwinkelgraden der positiven Ventilüberlappung
(PVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zuständen
mit hohem Hub arbeiten, über
einen Bereich der PVO von –50°CA bis +100°CA. Der Punkt
E repräsentiert
einen Betriebspunkt auf der ersten Kurve (niedriger Ventilhub) und
zeigt die Gastemperatur in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als
eine Funktion von Kurbelwinkelgraden der verstrichenen negativen
Ventilüberlappung
(NVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in den
Zuständen
mit niedrigem Hub arbeiten. Der Punkt F repräsentiert einen Betriebspunkt
auf der zweiten Kurve (hoher Ventilhub) und zeigt die Gastemperatur
in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion von
verstrichenen Kurbelwinkelgraden der positiven Ventilüberlappung
(PVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zuständen
mit hohem Hub arbeiten. Sowohl der Punkt E als auch der Punkt F
stellen einen Motorbetrieb bei demselben bevorzugten Nockenphaseneinstellungswinkel
dar, wobei die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zwischen
der Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub und der Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub umgeschaltet werden.
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5 zeigt
graphisch eine Ladungsverdünnung
(%) in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion der
Ventilüberlappung
in Kurbelwinkelgraden (°CA)
für einen
beispielhaften Motor, der gemäß einer
hierin oben beschriebenen Ausführungsform
konstruiert wurde. Die erste Kurve (niedriger Ventilhub) gibt die
verstrichene negative Ventilüberlappung
(NVO) an, und die zweite Kurve (hoher Ventilhub) gibt die verstrichene
positive Ventilüberlappung
(PVO) an. Die erste Kurve (niedriger Ventilhub) zeigt die Ladungsverdünnung (%)
in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion von
verstrichenen Kurbelwinkelgraden der negativen Ventilüberlappung
(NVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zuständen
mit niedrigem Hub arbeiten, über
einen Bereich der NVO von 0°CA
bis 150°CA.
Die zweite Kurve (hoher Ventilhub) zeigt die Ladungsverdünnung (%)
in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion von
verstrichenen Kurbelwinkelgraden der positiven Ventilüberlappung
(PVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in den
Zuständen
mit hohem Hub arbeiten, über
einen Bereich der PVO von –50°CA bis +100°CA. Der Punkt
E repräsentiert
einen Betriebspunkt auf der ersten Kurve (niedriger Ventilhub) und
zeigt die Ladungsverdünnung
(%) in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion der
verstrichenen negativen Ventilüberlappung
(NVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zuständen
mit niedrigem Hub arbeiten. Der Punkt F' repräsentiert einen Betriebspunkt
auf der zweiten Kurve (hoher Hub) und zeigt die Ladungsverdünnung (%)
in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung als eine Funktion von
verstrichenen Kurbelwinkelgraden der positiven Ventilüberlappung
(PVO), wobei die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in
den Zuständen
mit hohem Hub arbeiten. Sowohl der Punkt E' als auch der Punkt F' stellen den Motorbetrieb
bei demselben bevorzugten Nockenphaseneinstellungswinkel dar, wobei
die Einlass- und Auslassventile 20 und 18 zwischen
der Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub und der Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub umgeschaltet werden. Der Punkt E' und der Punkt F' entsprechen dem Punkt
E bzw. dem Punkt F von 4. Die bevorzugten Nockenphaseneinstellungswinkel,
die jeweils den dargestellten E, F, E' und F' entsprechen, sind dieselben.
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Ein
thermodynamischer Zustand einer Zylinderladung kann anhand der Gastemperatur
in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung und der Ladungsverdünnung (%)
in dem Zylinder beschrieben werden. 4 und 5 stellen
dar, dass ein Motor 10, der wie hierin oben beschrieben
ausgebildet ist, einen im Wesentlichen ähnlichen thermodynamischen Zustand
einer Zylinderladung erreichen kann, wenn der Motor 10 mit
der Einlass- und
der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in Zuständen mit
hohem Hub mit einer PVO und mit der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 in den
Zuständen
mit niedrigem Hub mit einer NVO bei speziellen Nockenphaseneinstellungspunkten
für die Einlass-
und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 betrieben
wird. Daher können
die Kombination der Einlass- und Auslassnockenprofile mit hohem und
niedrigem Hub, der jeweiligen Einlass- und Auslassnocken-Separationswinkel
und der Nockenphaseneinstellungswinkel verwendet werden, um eine
im Wesentlichen äquivalente
Temperatur in dem Zylinder zu der Zeit der Zündung und eine im Wesentlichen äquivalente
Ladungsverdünnung
in dem Zylinder zu erreichen. Da die Einlass- und Auslassnocken mit
niedrigem und hohem Hub feste Profile aufweisen und da die Einlass-
und Auslassnocken-Separationswinkel ebenso statisch sind, können die
im Wesentlichen äquivalente
Temperatur in dem Zylinder und die im Wesentlichen äquivalente
Ladungsverdünnung
in dem Zylinder leicht innerhalb gewisser vorbestimmter Nockenphaseneinstellungswinkel
bewirkt werden, die in der vorliegenden Ausführungsform durch die VCP/VLC-Einrichtungen 22 und 24 erreichbar
sind. Daher kann der Motor 10, wie man nun einsehen kann,
zwischen einem Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter
Selbstzündung
(HCCI-Verbrennungsmodus) bei der Ventilöffnungsposition mit hohem Hub
mit einer PVO und einem Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus)
bei der Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub mit einer NVO wechseln, wenn der Motor lediglich
bei vorbestimmten Nockenphaseneinstellungspunkten betrieben wird,
indem die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Einrichtung 22 und 24 gleichzeitig zwischen
den Zuständen
mit niedrigem Hub und den Zuständen
mit hohem Hub wechseln. Der Motor 10 führt den Wechsel aus, ohne auf
das Einstellen von Nockenphaseneinstellungswinkeln oder das Einstellen
der Drosselöffnung
oder das Einstellen anderer Motoraktuatoren angewiesen zu sein,
was dazugehörige
Zeitverzögerungen
und mit diesen verbundene Verbrennungsstabilitätsrisiken aufweist. Dies kann
einen erweiterten Drehzahl/Last-Betriebsbereich für den Verbrennungsmodus
mit gesteuerter Selbstzündung
(HCCI-Verbrennungsmodus) unterstützen.
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6 zeigt
Zustände
für Motoraktuatoren und
entsprechende Motorbetriebszustände
für einen beispielhaften
Motor, der zwischen dem Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter
Selbstzündung
(HCCI-Verbrennungsmodus)
bei der Ventilöffnungsposition
mit niedrigem Hub mit NVO (HCCI-NVO), bei der Ventilöffnungsposition
mit hohem Hub mit PVO (HCCI-PVO) und dem Verbrennungsmodus mit homogener
Funkenzündung
(SI-H-Verbrennungsmodus) wechselt. Zustände für die Motoraktuatoren umfassen,
dass die Einlass- und die Auslass-VLC-Einrichtung 22 und 24 (VLC-Einlass, VLC-Auslass)
in dem Zustand mit niedrigem Hub (LL) oder dem Zustand mit hohem
Hub (HL) arbeiten, sowie Nockenphaseneinstellungen (Nockenphaseneinstellung)
der Einlass- und der Auslass-VCP-Einrichtung 22 und 24 über einen
Bereich zwischen einem Maximum (Hoch) und einem Minimum (Niedrig),
eine Ventilüberlappung
(Ventilüberlappung) über einen Bereich
zwischen der PVO und der NVO, einen Winkel des Drosselventils 34 (ETC) über einen
Bereich von einer weit offenen Drosselposition (WOT) bis zu einer
geschlossenen Drosselposition (0) und die eingespritzte Kraftstoffmasse
(Kraftstoffmasse) von der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 28.
Entsprechende Motorbetriebszustände
umfassen die Zylinderladungsverdünnung
(Verdünnung
%), die Motorluftmassenströmung
(MAF) und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) über einen
Bereich von einem mageren über
ein stöchiometrisches
bis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Bei einem Wechsel zwischen
dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus)
in dem Zustand mit niedrigem Hub mit NVO (HCCI-NVO) und dem Betrieb
in dem Zustand mit hohem Hub mit PVO (HCCI-PVO), wenn die Einlass-
und die Auslass-VLC-Einrichtung
gleichzeitig zwischen den Zuständen
mit niedrigem Hub (LL) und den Zuständen mit hohem Hub (HL) wechseln
und die Nockenphaseneinstellungswinkel der Einlass- und der Auslass-VCP-Einrichtung
bei bevorzugten Phaseneinstellungswinkeln gehalten werden, wird
der Drosselventilwinkel 34 bei WOT gehalten, und die eingespritzte
Kraftstoffmasse wird konstant gehalten, die Zylinderladungsverdünnung (Verdünnung %),
die Motorluftmassenströmung
(MAF) und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis sind unverändert. Die
Ventilüberlappung
wechselt zwischen der NVO und der PVO, wenn die Einlass- und die
Auslass-VLC-Einrichtung wechseln.
Wenn der Motor 10 in dem Zustand mit hohem Hub mit PVO
arbeitet (HCCI-PVO), kann er in den Betrieb in dem Verbrennungsmodus
mit homogener Funkenzündung
(SI-H-Verbrennungsmodus) wechseln, indem die Nockenphaseneinstellung
und der Zündungszeitpunkt
eingestellt werden und die Funkenzündung aktiviert wird. Während eines
nachfolgenden Wechsels in den Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit
homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus)
können
sich die Zustände
für die
Motoraktuatoren in Abhängigkeit
von anderen Betriebsbedingungen und von Änderungen in den Motorbetriebszuständen ändern, wie
es gezeigt ist. Dies umfasst, dass bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis gearbeitet
wird, das überstöchiometrisch
ist, und das alternativ in einen Betrieb bei Stöchiometrie gewechselt wird.
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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 Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
