DE112008001007B4

DE112008001007B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Auswählen eines Verbrennungsmodus für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112008001007B4
Application number: DE112008001007.2T
Authority: DE
Inventors: Jyh-Shin Chen; Jun-Mo Kang; Chen-Fang Chang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2028-03-29
Also published as: CN101657622B; CN101657622A; US20080257306A1; DE112008001007T5; US8887691B2; WO2008130787A1

Abstract

Verfahren zum Auswählen eines bevorzugten Verbrennungsmodus für einen Verbrennungsmotor (10), der selektiv in mehreren Verbrennungsmodi betriebsfähig ist, umfassend, dass: ein Motorbetrieb anhand eines ersten und eines zweiten Parameters definiert wird; der Motorbetrieb in mehrere Zonen aufgeteilt wird, wobei jede Zone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den ersten Parameter definiert werden; jede der Zonen in mehrere Unterzonen aufgeteilt wird, wobei jede Unterzone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den zweiten Parameter definiert werden; jeder der Unterzonen einer der Verbrennungsmodi zugeordnet wird; Zustände für den ersten und den zweiten Parameter ermittelt werden; eine der Zonen basierend auf dem Zustand für den ersten Parameter identifiziert wird; eine der Unterzonen der identifizierten Zone basierend auf dem Zustand für den zweiten Parameter identifiziert wird; und ein bevorzugter Verbrennungsmodus identifiziert wird, der den Verbrennungsmodus umfasst, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist, wobei der erste und der zweite Parameter eine Motordrehzahl und eine Motorlast umfassen, wobei das Aufteilen des Motorbetriebs in mehrere Zonen, wobei jede Zone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den ersten Parameter definiert werden, ferner umfasst, dass eine erste Zone definiert wird, die den Motordrehzahlzustand umfasst, der von einer minimalen Leerlaufdrehzahl bis zu einem ersten Drehzahlschwellenwert (S1) reicht, der durch eine minimale Motordrehzahl für ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft den Betrieb und die Steuerung von Verbrennungsmotoren und insbesondere Motoren, die selektiv in einem Modus mit homogener Kompressionszündung betriebsfähig sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezogen auf die vorliegende Offenbarung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
Verbrennungsmotoren, insbesondere Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, fallen allgemein in eine von zwei Kategorien, Motoren mit Funkenzündung und Motoren mit Kompressionszündung. Herkömmliche Motoren mit Funkenzündung, beispielsweise Benzinmotoren, funktionieren typischerweise durch ein Einleiten eines Kraftstoff/Luftgemischs in die Verbrennungszylinder, das dann in dem Kompressionstakt komprimiert und durch eine Zündkerze gezündet wird. Herkömmliche Motoren mit Kompressionszündung, wie beispielsweise Dieselmotoren, funktionieren typischerweise durch ein Einleiten oder Einspritzen von unter Druck stehendem Kraftstoff in einen Verbrennungszylinder in der Nähe eines oberen Totpunkts (TDC) des Kompressionstakts, welcher Kraftstoff bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für herkömmliche Benzinmotoren als auch Dieselmotoren vorgemischte oder Diffusionsflammen, die durch die Fluidmechanik gesteuert werden. Jeder Motortyp weist Vorteile und Nachteile auf. Im Allgemeinen erzeugen Benzinmotoren geringere Emissionen, sind aber weniger effizient, während Dieselmotoren im Allgemeinen effizienter sind, aber mehr Emissionen erzeugen.
Kürzlich wurden andere Typen von Verbrennungsmethodiken für Verbrennungsmotoren eingeführt. Eines dieser Verbrennungskonzepte ist in der Technik als die homogene Kompressionszündung (HCCI) bekannt. Der HCCI-Verbrennungsmodus umfasst einen verteilten, flammenlosen, Selbstzündungs-Verbrennungsprozess, der eher durch die Oxidationschemie als durch die Fluidmechanik gesteuert wird. Bei einem typischen Motor, der in dem HCCI-Verbrennungsmodus betrieben wird, ist die Zylinderladung zu der Schließzeit des Einlassventils nahezu homogen bezüglich der Zusammensetzung, der Temperatur und des Restniveaus. Da die Selbstzündung ein verteilter kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess ist, arbeitet der Motor mit einem sehr verdünnten Kraftstoff/Luftgemisch (d. h. magerer als am Kraftstoff/Luft-Stöchiometriepunkt) und weist eine relativ niedrige Verbrennungs-Spitzentemperatur auf, wodurch extrem niedrige NO_x-Emissionen gebildet werden. Das Kraftstoff/Luftgemisch für die Selbstzündung ist im Vergleich zu den geschichteten Kraftstoff/Luft-Verbrennungsgemischen, die in Dieselmotoren verwendet werden, relativ homogen, und daher werden die fetten Zonen im Wesentlichen beseitigt, die bei Dieselmotoren Rauch und Partikelemissionen bilden. Aufgrund dieses sehr verdünnten Kraftstoff/Luftgemischs kann ein Motor, der in dem Verbrennungsmodus mit Selbstzündung arbeitet, ungedrosselt arbeiten, um eine dieselähnliche Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erreichen.
Bei mittleren Motordrehzahlen und -lasten wurde gefunden, dass eine Kombination eines Ventilprofils und -timings (beispielsweise einer Abgas-Wiederverdichtung und einer Abgas-Rückatmung) und einer Kraftstoffzufuhr-Strategie effektiv ist, um für ein adäquates Aufheizen der Zylinderladung zu sorgen, so dass die Selbstzündung während des Kompressionstakts zu einer stabilen Verbrennung mit geringem Geräusch führt. Eines der Hauptprobleme für einen effektiven Motorbetrieb in dem Verbrennungsmodus mit Selbstzündung war es, den Verbrennungsprozess korrekt zu steuern, so dass eine robuste und stabile Verbrennung, die zu geringen Emissionen, einer optimalen Wärmefreigaberate und geringem Geräusch führt, über einen Bereich von Betriebsbedingungen erreicht werden kann. Die Vorteile der Selbstzündungsverbrennung sind seit vielen Jahren bekannt. Die hauptsächliche Barriere für eine Produktimplementierung war jedoch die Unfähigkeit, den Selbstzündungs-Verbrennungsprozess zu steuern.
Um Probleme bezüglich der Verbrennungsstabilität zu behandeln, arbeiten HCCI-Motoren in Abhängigkeit von speziellen Motor-Betriebsbedingungen in verschiedenen Verbrennungsmodi. Die verschiedenen Verbrennungsmodi umfassen unterschiedliche Funkenzündungsmodi und Selbstzündungsmodi.
Die nachveröffentlichte Druckschrift EP 1 867 856 A1 beschreibt ein Verfahren zum Auswählen eines bevorzugten Verbrennungsmodus für einen Verbrennungsmotor, der in zwei Verbrennungsmodi betriebsfähig ist. Ein Motorbetriebsbereich wird anhand der Motordrehzahl und der Motorlast definiert und in zwei Zonen aufgeteilt. Die Zonen weisen Grenzen auf, die durch Schwellenwerte für die Motordrehzahl und die Motorlast definiert sind. Ferner wird jeder der Zonen einer der zwei Verbrennungsmodus zugeordnet. Eine der Zonen wird basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast identifiziert. Schließlich wird ein bevorzugter Verbrennungsmodus ausgewählt, der den Verbrennungsmodus umfasst, welcher der identifizierten Zone zugeordnet ist.
In der US 2004/0182359 A1 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben, wobei jedoch hauptsächlich anhand der Motorlast ein Verbrennungsmodus für einzelne Zylinder ausgewählt wird.
Auch die DE 101 61 551 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren, bei dem die zwei Zonen jedoch nochmals in Unterzonen für einen Zweitakt- und einen Viertaktbetrieb aufgeteilt werden.
Ferner ist auch in der DE 10 2005 046 751 A1 ein Verfahren zum Auswählen eines bevorzugten Verbrennungsmodus anhand mehrerer Betriebsgrößen beschrieben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Motorbetrieb in einem Verbrennungsmodus auszuwählen und zu steuern, der über den Bereich der Motor-Betriebsbedingungen eine robuste und stabile Verbrennung, niedrige Emissionen, eine optimale Wärmefreigaberate und ein geringes Geräusch erreicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 9 oder 13.
Die Auswahl und die Steuerung des Motorbetriebs in einem speziellen Verbrennungsmodus umfasst, dass Entscheidungen relativ schnell getroffen werden, um eine optimale Verbrennung über den gesamten Motorbetriebsbereich aufrecht zu erhalten. Die hierin nachstehend beschriebene Erfindung umfasst ein Verfahren und ein Steuerschema, um einen bevorzugten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors zu ermitteln und den Motor in diesen zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, um einen bevorzugten Verbrennungsmodus für einen Verbrennungsmotor auszuwählen, der selektiv in mehreren Verbrennungsmodi betriebsfähig ist. Das Verfahren umfasst, dass ein Motorbetrieb anhand eines ersten und eines zweiten Motorparameters definiert wird und dass der Motorbetrieb in Zonen aufgeteilt wird, die durch den ersten Parameter definiert werden. Jede der Zonen wird weiter in Unterzonen aufgeteilt, die durch den zweiten Parameter definiert werden. Jeder der Unterzonen wird ein Verbrennungsmodus zugeordnet. Betriebszustände werden für den ersten und den zweiten Parameter ermittelt. Eine der Zonen wird basierend auf dem Zustand für den ersten Parameter identifiziert. Eine der Unterzonen der identifizierten Zone wird basierend auf dem Zustand für den zweiten Parameter identifiziert, und ein bevorzugter Verbrennungsmodus wird basierend auf dem Verbrennungsmodus identifiziert, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist. Der Motor wird in Abhängigkeit von einer Hysterese selektiv in den bevorzugten Verbrennungsmodus gesteuert.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die Beschreibung der Ausführungsformen beschrieben.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann in bestimmten Teilen und einer bestimmten Anordnung von Teilen physikalische Gestalt annehmen, von welchen die Ausführungsformen im Detail beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil hiervon bilden, dargestellt werden, und wobei:
1 eine schematische Zeichnung eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2A, 2B und 3 Datengraphiken gemäß der vorliegenden Erfindung sind; und
4 ein algorithmisches Flussdiagramm gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei die Darstellungen nur zu dem Zweck dienen, die Erfindung zu veranschaulichen, und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, stellt 1 ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors 10 und eines begleitenden Steuermoduls 5 dar, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert wurden.
Der beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der hin und her gehende Kolben 14 aufweist, die in Zylindern verschiebbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder der Kolben ist mit einer rotierenden Kurbelwelle 12 (”CS”) verbunden, durch die dessen linear hin und her gehende Bewegung in eine Drehbewegung übersetzt wird. Es gibt ein Lufteinlasssystem, das Einlassluft an einen Einlasskrümmer liefert, der die Luft in einen Einlasskanal 29 zu jeder Verbrennungskammer 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem und Einrichtungen, um die Luftströmung zu überwachen und zu steuern. Die Einrichtungen umfassen vorzugsweise einen Luftmassenströmungssensor 32, um die Luftmassenströmung (”MAF”) und die Einlasslufttemperatur (”T_IN”) zu überwachen. Es gibt ein Drosselventil 34, vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, welche die Luftströmung zu dem Motor in Ansprechen auf ein Steuersignal (”ETC”) von dem Steuermodul steuert. Es gibt einen Drucksensor 36 in dem Krümmer, der ausgebildet ist, um den Krümmerabsolutdruck (”MAP”) und den barometrischen Druck (”BARO”) zu überwachen. Es gibt einen äußeren Strömungsdurchgang, um Abgase aus dem Motorauslass zu dem Einlasskrümmer zurückzuführen, der ein Strömungssteuerventil aufweist, das als Abgasrückführungsventil (”AGR-Ventil”) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 dient dazu, die Massenströmung des Abgases zu dem Motorlufteinlass zu steuern, indem das Öffnen des AGR-Ventils gesteuert wird.
Die Luftströmung aus dem Einlasskanal 29 in jede der Verbrennungskammern 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventile 20 gesteuert. Die Strömung der verbrannten Gase aus jeder der Verbrennungskammern über Abgaskanäle 39 wird durch ein oder mehrere Auslassventile 18 gesteuert. Das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile wird vorzugsweise mit einer doppelten Nockenwelle gesteuert (wie dargestellt), deren Drehungen mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und indiziert sind. Der Motor ist mit Einrichtungen ausgestattet, um den Ventilhub der Einlass- und Auslassventile zu steuern, was als variable Hubsteuerung (”VLC”) bezeichnet wird. Das variable Ventilhubsystem umfasst Einrichtungen, die dazu dienen, den Ventilhub oder die Ventilöffnung auf eine von zwei diskreten Stufen zu steuern, z. B. eine Ventilöffnung mit niedrigem Hub (ungefähr 4–6 mm) für einen Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last und eine Ventilöffnung mit hohem Hub (ungefähr 8–10 mm) für einen Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Der Motor ist ferner mit Einrichtungen zum Steuern einer Phaseneinstellung (d. h. des relativen Timings) des Öffnens und Schließens der Einlassventile und der Auslassventile ausgestattet, was als variable Nockenphaseneinstellung (”VCP”) bezeichnet wird, um die Phaseneinstellung über diejenige hinaus zu steuern, die durch den zweistufigen VLC-Hub bewirkt wird. Es gibt ein VCP/VLC-System 22 für den Motoreinlass und ein VCP/VLC-System 24 für den Motorauslass. Die VCP/VLC-Systeme 22, 24 werden von dem Steuermodul gesteuert und liefern eine Signalrückkopplung an das Steuermodul, die aus einer Kurbelwellen-Drehposition für die Einlassnockenwelle und die Auslassnockenwelle besteht. Wenn der Motor in einem Selbstzündungsmodus mit einer Abgas-Wiederverdichtungs-Ventilstrategie arbeitet, wird typischerweise der Betrieb mit niedrigem Hub verwendet, und wenn der Motor in einem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung arbeitet, wird typischerweise der Betrieb mit hohem Hub verwendet. Wie Fachleuten bekannt ist, weisen VCP/VLC-Systeme einen begrenzten Einflussbereich auf, über den das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile gesteuert werden kann. Variable Nocken-Phaseneinstellungssysteme dienen dazu, den Ventilöffnungszeitpunkt relativ zu der Kurbelwellen- und Kolbenposition zu verschieben, was als Phaseneinstellung bezeichnet wird. Das typische VCP-System weist vorzugsweise einen Einflussbereich auf die Phaseneinstellung von ungefähr 30°–50° der Kurbelwellendrehung auf, wodurch ermöglicht wird, dass das Steuersystem das Öffnen und Schließen der Motorventile nach früh oder nach spät verstellt. Der Einflussbereich auf die Phaseneinstellung wird durch die Hardware der VCP und das Steuersystem, das die VCP betätigt, definiert und begrenzt. Das VCP/VLC-System 22 und 24 wird unter Verwendung einer elektrohydraulischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerkraft betätigt, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
Der Motor weist ein Kraftstoffeinspritzsystem auf, das mehrere Hochdruck-Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in Ansprechen auf ein Signal (”INJ_PW”) von dem Steuermodul in eine der Verbrennungskammern direkt einzuspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem (nicht gezeigt) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt.
Der Motor weist ein Funkenzündungssystem auf, durch das Funkenenergie an eine Zündkerze 26 geliefert wird, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern in Ansprechen auf ein Steuersignal (”IGN”) von dem Steuermodul zu zünden oder bei dem Zünden zu unterstützen. Die Zündkerze 26 verbessert der Zündzeitpunkt-Steuerung des Motors unter bestimmten Bedingungen (beispielsweise während eines Kaltstarts und in der Nähe einer Niedriglast-Betriebsgrenze).
Der Motor ist mit verschiedenen Detektionseinrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs ausgestattet, einschließlich eines Kurbelwellen-Drehzahlsensors 42 mit einer Ausgabe RPM, eines Sensors 30 mit einer Ausgabe VERBRENNUNG, der ausgebildet ist, um die Verbrennung zu überwachen, und eines Sensors 40 mit einer Ausgabe EXH, der ausgebildet ist, um das Abgas zu überwachen, typischerweise ein Sensor für das Luft/Kraftstoffverhältnis mit weitem Messbereich. Der Verbrennungssensor umfasst eine Sensoreinrichtung, die dazu dient, einen Verbrennungsparameter zu überwachen, und ist als ein Zylinderdrucksensor dargestellt, um den zylindereigenen Verbrennungsdruck zu überwachen. Es versteht sich, dass andere Detektionssysteme, die verwendet werden, um den Zylinderdruck oder einen anderen Verbrennungsparameter zu überwachen, die in eine Verbrennungs-Phaseneinstellung übersetzt werden können, in dem Umfang der Erfindung eingeschlossen sind, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion.
Der Motor ist ausgestaltet, um ungedrosselt mit Benzin oder ähnlichen Kraftstoffmischungen über einen erweiterten Bereich von Motordrehzahlen und -lasten mit Selbstzündungsverbrennung zu arbeiten. Der Funkenzündungs- und drosselgesteuerte Betrieb kann jedoch mit herkömmlichen oder modifizierten Steuerverfahren unter Bedingungen verwendet werden, die dem Selbstzündungsbetrieb und dem Erreichen der maximalen Motorleistung, um eine Drehmomentanforderung eines Betreibers zu erfüllen, nicht förderlich sind. Die Kraftstoffzufuhr umfasst vorzugsweise eine Kraftstoff-Direkteinspritzung in jede der Verbrennungskammern. Weithin verfügbare Sorten von Benzin und leichten Ethanolmischungen mit diesem sind bevorzugte Kraftstoffe; es können jedoch auch alternative flüssige und gasförmige Kraftstoffe, wie beispielsweise höhere Ethanolmischungen (z. B. E80, E85), reines Ethanol (E99), reines Methanol (M100), Erdgas, Wasserstoff, Biogas, verschiedene Reformate, Synthesegase und andere, bei der Implementierung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Das Steuermodul 5 ist vorzugsweise ein Allzweck-Digitalcomputer, der im Wesentlichen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, Speichermedien, die einen nicht flüchtigen Speicher einschließlich eines Festwertspeichers (ROM) und eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers (EPROM) umfassen, einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung (A/D) und zur Digital-Analog-Umsetzung (D/A) und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen umfasst. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers zu schaffen. Die Algorithmen werden typischerweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal pro Schleifenzyklus ausgeführt wird. Die Algorithmen werden von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den zuvor erwähnten Detektionseinrichtungen zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der Aktuatoren unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Die Schleifenzyklen werden typischerweise während des laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
Das Steuermodul 5 führt einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die zuvor erwähnten Aktuatoren zum Steuern des Motorbetriebs zu steuern, einschließlich der Drosselposition, des Zündfunkenzeitpunkts, der Masse und des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung, des Timings und der Phaseneinstellung des Einlass- und/oder Auslassventils und der AGR-Ventilposition, um die Strömung der zurückgeführten Abgase zu steuern. Das Ventiltiming und die Ventil-Phaseneinstellung umfassen eine negative Ventilüberlappung (NVO, bei einer Abgas-Wiederverdichtungsstrategie) und einen Hub einer Auslassventil-Wiederöffnung (bei einer Abgasrückatmungsstrategie). Das Steuermodul ist ausgebildet, um Eingabesignale von einem Betreiber (beispielsweise eine Gaspedalposition und eine Bremspedalposition), um eine Drehmomentanforderung des Betreibers (T_{O_REQ}) zu ermitteln, und von Sensoren zu empfangen, welche die Motordrehzahl (RPM) und die Ansauglufttemperatur (T_IN) sowie die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben. Das Steuermodul 5 arbeitet, um momentane Steuereinstellungen für den Zündfunkenzeitpunkt (falls erforderlich), für die AGR-Ventilposition, für Einstellpunkte des Einlass- und Auslassventil-Timings und/oder -Hubs und für den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung aus Nachschlagetabellen in dem Speicher zu ermitteln, und berechnet Anteile des verbrannten Gases in den Einlass- und Auslasssystemen.
Die hierin beschriebene Erfindung umfasst ein Verfahren zum Identifizieren eines bevorzugten Motor-Verbrennungsmodus und zum Steuern des Motorbetriebs in dem bevorzugten Motor-Verbrennungsmodus. Dies umfasst, dass ein Verbrennungsmodus anhand eines ersten und eines zweiten Motorparameters ausgewählt wird, beispielsweise der Motordrehzahl und -last. Das Motor-Betriebsgebiet wird basierend auf dem ersten Parameter in mehrere Zonen aufgeteilt. Jede der Zonen wird basierend auf dem zweiten Parameter in mehrere Unterzonen aufgeteilt, und jeder der Unterzonen wird einer der Verbrennungsmodi zugeordnet.
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist der beispielhafte Motor selektiv in einem der Verbrennungsmodi basierend auf Zuständen von Motorparametern betriebsfähig, die in dieser Ausführungsform die Drehzahl (RPM) und die Last (LAST) umfassen, die von Motor-Betriebsparametern wie beispielsweise einer Motor-Kraftstoffströmung (INJ-PW in Milligramm) oder des Krümmerdrucks (MAP) ableitbar sind.
Wie in 2A und 2B dargestellt, umfassen die Motor-Verbrennungsmodi einen Modus mit sprühungsgeführter Funkenzündung (SI-G-Modus), einen Modus mit gesteuerter Selbstzündung bei einzelner Einspritzung (HCCI-SI-Modus) und einen Modus mit gesteuerter Selbstzündung bei doppelter Einspritzung (HCCI-DI-Modus) sowie einen homogenen Funkenzündungsmodus (SI-H-Modus). Ein bevorzugter Drehzahl- und Last-Betriebsbereich für jeden der Verbrennungsmodi basiert auf optimalen Motor-Betriebsparametern, einschließlich der Verbrennungsstabilität, des Kraftstoffverbrauchs, der Emissionen, der Motordrehmomentabgabe und anderer. Grenzen, welche die bevorzugten Drehzahl- und Lastbetriebsbereiche definieren, um die Verbrennungsmodi abzubilden, werden typischerweise während der Motorkalibrierung und -entwicklung in der Vorproduktion ermittelt und in dem Motorsteuermodul als Zonen und Unterzonen ausgeführt, wie nachstehend beschrieben. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird der Drehzahl-Betriebsbereich in vier Zonen geteilt, wie in 2A gezeigt. Es gibt eine erste Zone, die durch eine Motordrehzahl definiert wird, die von einer minimalen Leerlaufdrehzahl bis zu einem ersten Drehzahlschwellenwert S1 reicht, der durch eine minimale Motordrehzahl für den HCCI-SI-Modus definiert ist. Es gibt eine zweite Zone, die durch eine Motordrehzahl definiert ist, die von dem ersten Drehzahlschwellenwert S1 bis zu dem zweiten Drehzahlschwellenwert S2 reicht. Der zweite Drehzahlschwellenwert S2 ist durch eine maximale Motordrehzahl für den SI-G-Betrieb definiert. Es gibt eine dritte Zone, die durch eine Motordrehzahl definiert ist, die von dem zweiten Drehzahlschwellenwert S2 bis zu dem dritten Drehzahlschwellenwert S3 reicht, der durch eine maximale Motordrehzahl für den Selbstzündungsbetrieb definiert ist. Es gibt eine vierte Zone, die durch eine Motordrehzahl definiert ist, die oberhalb des dritten Drehzahlschwellenwerts S3 liegt.
Wieder auf 2A Bezug nehmend, wird jede der Zonen, die durch den Drehzahlparameter definiert werden, basierend auf der Motorlast in Unterzonen geteilt. Die erste Zone wird bei einem Lastpunkt in zwei Unterzonen geteilt, der durch das Leistungsvermögen des Motors definiert wird, in dem SI-G-Modus zu arbeiten, so dass dann, wenn die Motorlast unter dem Lastpunkt liegt, der bevorzugte Verbrennungsmodus den SI-G-Modus umfasst, wohingegen dann, wenn die Motorlast oberhalb des Lastpunkts liegt, der bevorzugte Verbrennungsmodus den Si-H-Modus umfasst. Die zweite Zone wird bei Lastpunkten in drei Unterzonen geteilt, die durch die Fähigkeit des Motors definiert werden, in dem HCCI-SI-Modus zu arbeiten. Wenn der Motor bei Bedingungen mit niedriger Last in der zweiten Zone arbeitet, wird der SI-G-Verbrennungsmodus befohlen; bei Bedingungen mit mittlerer Last wird der HCCI-SI-Verbrennungsmodus befohlen; und bei Bedingungen mit hoher Last wird der SI-H-Verbrennungsmodus befohlen. Die dritte Zone wird bei Lastpunkten in drei Unterzonen geteilt, die durch die Fähigkeit des Motors definiert werden, in dem HCCI-SI-Modus zu arbeiten. Wenn der Motor bei Bedingungen mit niedriger Last in der dritten Zone arbeitet, wird der HCCI-DI-Verbrennungsmodus befohlen; bei Bedingungen mit mittlerer Last wird der HCCI-SI-Verbrennungsmodus befohlen; und bei Bedingungen mit hoher Last wird der SI-H-Verbrennungsmodus befohlen. Wenn der Motor in der vierten Zone arbeitet, wird unabhängig von der Motorlast der SI-H-Modus befohlen. Das Steuerschema zum Steuern des Motorbetriebs in einem der Verbrennungsmodi verwendet eine Hysterese um die Drehzahlschwellenwerte und Lastpunkte, um ein unnötiges Wechseln und Schwanken zu vermeiden, wenn sich der Motorbetrieb in der Nähe eines der Drehzahlschwellenwerte oder Lastpunkte befindet. Daher kann das Steuermodul, obwohl ein bevorzugter Verbrennungsmodus identifiziert sein kann, einen Befehl zum Wechseln aus einem Verbrennungsmodus in einen zweiten Verbrennungsmodus infolge der Hysterese verzögern oder vollständig ignorieren.
Für den typischen HCCI-Motor ist das Drehzahl/Last-Betriebsgebiet für jeden Modus nicht notwendigerweise rechteckig. Jede der Grenzen weist eine Hysterese auf, um ein Vor- und Zurückschwingen zwischen zwei Verbrennungsmodi zu vermeiden, wenn der Motor in der Nähe einer der Grenzen arbeitet. Das beschriebene Verfahren, das als ein Algorithmus ausgeführt wird, wählt den bevorzugten Verbrennungsmodus für einen gegebenen Motorbetrieb aus, der durch die Drehzahl und die Last definiert ist. Der Algorithmus ist relativ effizient und leicht zu implementieren.
Der HCCI-SI-Modus umfasst einen einzelnen Kraftstoff-Einspritzungspuls pro Verbrennungszyklus, der rechtzeitig für die Selbstzündungsverbrennung eingespritzt wird, und er wird vorzugsweise bei Bedingungen in einem mittleren Bereich der Motordrehzahl und -last verwendet. Der HCCI-DI-Modus umfasst doppelte Kraftstoff-Einspritzungspulse pro Verbrennungszyklus, einschließlich eines frühen Kraftstoff-Reformierungspulses während der Dauer der negativen Ventilüberlappung, die verursacht wird, indem die Betätigung des Einlass- und Auslassventiltimings gesteuert wird. Diesem folgt ein Kraftstoff-Hauptpuls, der für die Selbstzündungsverbrennung eingespritzt wird, und der Modus wird vorzugsweise bei Bedingungen mit niedrigen Lasten und mittlerer Motordrehzahl verwendet. Wenn er in einem der Selbstzündungsmodi arbeitet, wird der Motor vorzugsweise gesteuert, um bei einem Luft/Kraftstoffverhältnis, das überstöchiometrisch ist, mit der Motordrossel in einer weit offenen Drosselposition zu arbeiten, um Motor-Pumpverluste zu minimieren. Der SI-G-Modus umfasst eine rechtzeitige Kraftstoffeinspritzung gleichzeitig mit der Funkenzündungsenergie und wird vorzugsweise bei Nicht-Leerlauf-Motordrehzahlen und niedrigen bis mittleren Motorlasten verwendet. Der SI-H-Modus umfasst eine frühe Kraftstoffeinspritzung, um eine homogene Verbrennungsladung zu bilden, bevor die Zündkerze gezündet wird, und er wird vorzugsweise bei Bedingungen mit mittleren bis hohen Motordrehzahlen und -lasten verwendet. Wenn er in einem der beiden Funkenzündungsmodi arbeitet, wird der Motor vorzugsweise basierend auf den Motorbedingungen und der Drehmomentanforderung des Betreibers zu einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis mit teilweise geschlossener Drossel gesteuert.
Im Betrieb umfasst das Steuermodul vorzugsweise eine vorprogrammierte Kalibrierungstabelle oder Gleichungen, welche die Drehzahlschwellenwerte und Lastpunkte bereitstellen, die die Grenzen für ein Wechseln zwischen den Verbrennungsmodi umfassen. Der Motorbetrieb wird überwacht, um Motorzustände zu ermitteln, die durch den ersten und den zweiten Parameter definiert sind. Eine der mehreren Zonen wird basierend auf dem Motorzustand für den ersten Parameter, d. h. für die Drehzahl, identifiziert. Eine der Unterzonen der identifizierten Zone wird dann basierend auf dem Motorzustand für den zweiten Parameter identifiziert. Ein bevorzugter Verbrennungsmodus wird basierend auf dem Verbrennungsmodus identifiziert, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist. Der Motorbetrieb wird in dem bevorzugten Verbrennungsmodus gesteuert.
Nun auf 3 und 4 Bezug nehmend, wird nun ein beispielhaftes Steuerschema gemäß der Erfindung beschrieben. Das Steuerschema ist unter Bezugnahme auf 4 dargestellt und wird als einer oder mehrere Algorithmen in dem Steuermodul ausgeführt. Die Datengraphik von 3 stellt eine vorbestimmte Kalibrierung dar, die Grenzen abbildet, um für die Verbrennungsmodi die bevorzugten Betriebsbereiche anhand der Drehzahl (U/min) und der Last (Kraftstoff) zu definieren, was die Zonen und die Unterzonen umfasst. Die Grenzen werden basierend auf der Motorlast durch f_i(Last) beschrieben, wobei jede Drehzahlzone basierend auf der verbleibenden unabhängigen Variablen, d. h. der Last in diesem Beispiel, weiter in Unterzonen aufgeteilt wird. Die Grenze jeder Unterzone wird als eine Funktion der Drehzahl, h_ij(RPM), beschrieben. In der Darstellung werden vier Zonen basierend auf der Drehzahl definiert, die durch die Ziffern 1, 2, 3 und 4 identifiziert werden. Die Unterzonen werden ebenso durch Ziffern definiert, was zu den Unterzonen 11, 12, 21, 22, 23, 31, 32, 33 und 41 führt. Die Ziffern, die jeder der Unterzonen zugewiesen werden, sind spezifisch und intentional, da sie in den logischen Gleichungen verwendet werden, die hierin unten beschrieben und unter Bezugnahme auf 4 dargestellt werden. Jede der Unterzonen weist einen bevorzugten Motor-Verbrennungsmodus auf, der dieser wie folgt zugeordnet ist: 11: SI-G; 12: SI-H 21: SI-G; 22: HCCI-SI; 23: SI-H; 31: HCCI-DI; 32: HCCI-SI; 33: SI-H und 41: SI-H. Die Hysteresewerte für die Drehzahl und die Last sind vordefiniert und umfassen r_i und s_i, die kleine positive Zahlen sind, beispielsweise in dem Bereich von 50–100 U/min für die Motordrehzahl und 2–5 kPa für die Motorlast. Eine Variable, die als ”zuletzt” definiert ist, umfasst den Motor-Betriebsmodus, der während des letzten Zyklus ermittelt wurde, d. h. den Motor-Betriebsmodus, der durch die letzte Ausführung des hierin beschriebenen Algorithmus befohlen wird.
Wieder auf 4 Bezug nehmend, umfasst das Steuerschema eine Entscheidungslogik, die als algorithmischer Code ausgeführt wird, um den bevorzugten Motor-Betriebsmodus basierend auf der Motordrehzahl und -last unter Verwendung der vorbestimmten Kalibrierung zu ermitteln, welche die Grenzen abbildet, um für die Verbrennungsmodi die bevorzugten Betriebsbereiche anhand der Drehzahl (U/min) und der Last (Kraftstoff) zu definieren, was die Zonen und Unterzonen mit den zugewiesenen Ziffern umfasst, wie beschrieben. Eine Variable, die als ”zuletzt” definiert ist, umfasst den Motor-Betriebsmodus, der während des letzten Zyklus definiert wurde, d. h. den Motor-Betriebsmodus, der durch die letzte Ausführung des hierin beschriebenen Algorithmus befohlen wurde. Bei der Ausführungsform ist die Motordrehzahl in Einheiten von ”U/min” dargestellt, und die Motorlast ist in Einheiten von ”Kraftstoff” dargestellt. Daher überprüft der Algorithmus für eine gegebene Betriebsdrehzahl (RPM), Last (KRAFTSTOFF) und den vorhergehenden Motor-Betriebsmodus, der während des letzten Zyklus ermittelt wurde, d. h. ”zuletzt”, die Betriebsdrehzahl (U/min) und den vorhergehenden Motor-Betriebsmodus (zuletzt). Die Entscheidungslogik arbeitet wie folgt, um zuerst eine der Zonen und dann eine der Unterzonen zu identifizieren:

Wenn RPM < f₁(KRAFTSTOFF) oder (zuletzt < 20 und RPM < f₁(KRAFTSTOFF) + r₁)
und wenn KRAFTSTOFF < h₁₁ (RPM) oder (zuletzt < 12 und KRAFTSTOFF < h₁₁(RPM) + s₁);
dann wird die Unterzone als die Unterzone 11 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist.
Ansonsten wird die Unterzone als die Unterzone 12 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist.
Wenn diese Bedingungen jedoch nicht erfüllt sind, dann:

Wenn RPM < f₂(KRAFTSTOFF) oder (zuletzt < 30 und RPM < f₂(KRAFTSTOFF) + r₂)
und wenn KRAFTSTOFF < h₂₁(RPM) oder (zuletzt < 22 und KRAFTSTOFF < h₂₁(RPM) + s₂);
dann wird die Unterzone als die Unterzone 21 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist; ansonsten,
wenn RPM < f₂(KRAFTSTOFF) oder (zuletzt < 30 und RPM < f₂(KRAFTSTOFF) + r₂)
und wenn KRAFTSTOFF < h₂₂(RPM) oder (zuletzt < 23 und KRAFTSTOFF < h₂₂(RPM) + s₂);
dann wird die Unterzone als die Unterzone 22 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist. Ansonsten wird die Unterzone als die Unterzone 23 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist.
Wenn diese Bedingungen jedoch nicht erfüllt sind, dann:

Wenn RPM < f₃(KRAFTSTOFF) oder (zuletzt < 40 und RPM < f₃(KRAFTSTOFF) + r₂)
und wenn KRAFTSTOFF < h₃₁(RPM) oder (zuletzt < 32 und KRAFTSTOFF < h₃₁(RPM) + s₂);
dann wird die Unterzone als die Unterzone 31 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist; ansonsten,
wenn RPM < f₃(KRAFTSTOFF) oder (zuletzt < 40 und RPM < f₃(KRAFTSTOFF) + r₂)
und wenn KRAFTSTOFF < h₃₂(RPM) oder (zuletzt < 33 und KRAFTSTOFF < h₃₂(RPM) + s₂);
dann wird die Unterzone als die Unterzone 32 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist. Ansonsten wird die Unterzone als die Unterzone 33 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist.
Wenn diese Bedingungen jedoch nicht erfüllt sind, dann wird die Unterzone als die Unterzone 41 identifiziert, und der Verbrennungs-Betriebsmodus wird auf den Betriebsmodus festgelegt, der dieser zugeordnet ist.
Der bevorzugte Verbrennungsmodus wird basierend auf der Drehzahl/Last-Unterzone ermittelt, in welcher der Motor arbeitet. Die Lastfunktionen f_i(LAST) und die Drehzahlfunktionen h_ij(RPM) zur Ermittlung einer Unterzone können in der Form von Gleichungen oder von vorkalibrierten Tabellen vorliegen, die basierend auf der Information abgeleitet werden, die in 2 und 3 dargestellt ist. Im Betrieb wird anfänglich auf eine Zone fokussiert, bevor die gesamte Grenze eines Verbrennungsmodus auf einmal betrachtet wird. Der Algorithmus ist für zwei unabhängige Variablen dargestellt, die Drehzahl (U/min) und die Last (Kraftstoff). Es versteht sich, dass eine dritte unabhängige Variable, z. B. die Motor-Betriebstemperatur, mit begrenzten Änderungen in dem analytischen Rahmen oder dem Vorkalibrierungsaufwand in dieser Analyse umfasst werden kann. Auf diese Weise kann der selektive Betrieb des beispielhaften Verbrennungsmotors in einem der Verbrennungsmodi gesteuert werden.
Die vorstehend beschriebene Erfindung umfasst das Verfahren zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors in dem bevorzugten Verbrennungsmodus, basierend auf einem Motorbetrieb, der anhand der Betriebsparameter Drehzahl und Last charakterisiert ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst das vorstehend beschriebene Verfahren einen Motorbetrieb, der anhand mehrerer Motor-Betriebsparameter charakterisiert ist und unter Verwendung eines mehrdimensionalen Betriebsraums beschrieben wird. Der mehrdimensionale Betriebsraum ist vorzugsweise anhand Parametern definiert, welche die Motordrehzahl und -last umfassen, wie zuvor beschrieben, und er umfasst ferner einen oder mehrere Motorparameter, einschließlich der Motortemperatur, der Umgebungstemperatur, des barometrischen Drucks und der verstrichenen Betriebszeit, um den Motorbetrieb zu beschreiben und zu definieren. Der mehrdimensionale Raum wird in mehrere mehrdimensionale Segmente aufgeteilt, wobei jedes Segment Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für die Motor-Betriebsparameter definiert werden, analog zu denen, die oben bezogen auf 2A und 2B beschrieben sind. Jedem der mehrdimensionalen Segmente wird ein Verbrennungsmodus zugeordnet, vorzugsweise während der Motor-Entwicklung und -Kalibrierung in der Vorproduktion. Zustände für die Motor-Betriebsparameter werden unter Verwendung der zuvor erwähnten Sensoren und anderer geeigneter Sensoren oder Algorithmen ermittelt. Eines der mehrdimensionalen Segmente wird identifiziert, indem iterativ aufeinanderfolgende Teilmengen der mehrdimensionalen Segmente unter Verwendung der Logik selektiv identifiziert werden, wie sie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben ist, angepasst an mehrdimensionale Segmente. Dies umfasst beispielsweise, dass eine erste Teilmenge der Segmente basierend auf der Motordrehzahl ausgewählt wird, dass dann eine Teilmenge der ersten Teilmenge der Segmente basierend auf der Motorlast ausgewählt wird, dass dann eine Teilmenge der zweiten Teilmenge der Segmente basierend auf der Motortemperatur ausgewählt wird; dass dann eine Teilmenge der dritten Teilmenge der Segmente basierend auf dem Umgebungsdruck ausgewählt wird. Dieser Segmentierungs- und Auswahlprozess wird ausgeführt, bis ein einzelnes der Segmente identifiziert ist. Ein bevorzugter Verbrennungsmodus wird ermittelt, der den Verbrennungsmodus umfasst, der dem einzelnen identifizierten der Segmente zugeordnet ist. Der Betrieb des Verbrennungsmotors wird in Abhängigkeit von Hysteresefaktoren in den bevorzugten Verbrennungsmodus gesteuert, wie zuvor beschrieben.
Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass Änderungen innerhalb des Geistes und des Umfangs des beschriebenen erfinderischen Konzepts durchgeführt werden können. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsformen beschränkt wird, sondern dass sie den vollen Umfang aufweist, der durch den Wortlaut der nachfolgenden Ansprüche zugelassen wird.

Claims

Verfahren zum Auswählen eines bevorzugten Verbrennungsmodus für einen Verbrennungsmotor (10), der selektiv in mehreren Verbrennungsmodi betriebsfähig ist, umfassend, dass: ein Motorbetrieb anhand eines ersten und eines zweiten Parameters definiert wird; der Motorbetrieb in mehrere Zonen aufgeteilt wird, wobei jede Zone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den ersten Parameter definiert werden; jede der Zonen in mehrere Unterzonen aufgeteilt wird, wobei jede Unterzone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den zweiten Parameter definiert werden; jeder der Unterzonen einer der Verbrennungsmodi zugeordnet wird; Zustände für den ersten und den zweiten Parameter ermittelt werden; eine der Zonen basierend auf dem Zustand für den ersten Parameter identifiziert wird; eine der Unterzonen der identifizierten Zone basierend auf dem Zustand für den zweiten Parameter identifiziert wird; und ein bevorzugter Verbrennungsmodus identifiziert wird, der den Verbrennungsmodus umfasst, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist, wobei der erste und der zweite Parameter eine Motordrehzahl und eine Motorlast umfassen, wobei das Aufteilen des Motorbetriebs in mehrere Zonen, wobei jede Zone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den ersten Parameter definiert werden, ferner umfasst, dass eine erste Zone definiert wird, die den Motordrehzahlzustand umfasst, der von einer minimalen Leerlaufdrehzahl bis zu einem ersten Drehzahlschwellenwert (S1) reicht, der durch eine minimale Motordrehzahl für einen Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung definiert ist, wobei der bevorzugte Verbrennungsmodus in der ersten Zone einen sprühungsgeführten Funkenzündungsmodus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motor-Verbrennungsmodi umfassen: einen Selbstzündungsmodus mit einzelner Einspritzung, einen Selbstzündungsmodus mit doppelter Einspritzung, den sprühungsgeführten Funkenzündungsmodus und einen Funkenzündungsmodus mit homogener Ladung.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass der bevorzugte Verbrennungsmodus identifiziert wird, der den Verbrennungsmodus, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist, und eine diesem zugeordnete Hysterese umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass eine zweite Zone definiert wird, die den Motordrehzahlzustand umfasst, der von dem ersten Drehzahlschwellenwert (S1) bis zu einem zweiten Drehzahlschwellenwert (S2) reicht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der bevorzugte Verbrennungsmodus den Verbrennungsmodus mit Selbstzündung umfasst, wenn die Motorlast kleiner als ein Lastschwellenwert ist, der durch eine maximale Motorlast für den Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung definiert ist, und die Motordrehzahl zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahlschwellenwert (S1, S2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, dass eine dritte Zone definiert wird, die einen Motordrehzahlzustand umfasst, der von dem zweiten Drehzahlschwellenwert (S2) bis zu einem dritten Drehzahlschwellenwert (S3) reicht, der durch eine maximale Motordrehzahl für den Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst, dass eine vierte Zone einen Motordrehzahlzustand umfasst, der größer als die maximale Motordrehzahl für den Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der bevorzugte Verbrennungsmodus einen homogenen Funkenzündungsmodus umfasst, wenn die Motordrehzahl die maximale Motordrehzahl für den Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung überschreitet.
Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Verbrennungsmotors (10), der selektiv in einem von mehreren Motor-Verbrennungsmodi betriebsfähig ist, umfassend, dass: ein Motor-Betriebsgebiet anhand eines ersten und eines zweiten Parameters definiert wird; wobei das Motor-Betriebsgebiet basierend auf dem ersten Parameter in mehrere Zonen aufgeteilt wird; wobei jede der Zonen basierend auf dem zweiten Parameter in mehrere Unterzonen aufgeteilt wird; jeder der Unterzonen einer der Verbrennungsmodi zugeordnet wird; ein Motorbetrieb überwacht wird, um Zustände für den ersten und den zweiten Parameter zu ermitteln; eine der mehreren Zonen basierend auf dem Zustand für den ersten Parameter identifiziert wird und eine der mehreren Unterzonen der identifizierten Zone basierend auf dem Zustand für den zweiten Parameter identifiziert wird; ein bevorzugter Verbrennungsmodus identifiziert wird, der den Verbrennungsmodus umfasst, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist; und der Motorbetrieb in dem bevorzugten Verbrennungsmodus gesteuert wird, wobei der erste und der zweite Parameter eine Motordrehzahl und eine Motorlast umfassen, wobei das Aufteilen des Motorbetriebs in mehrere Zonen, wobei jede Zone Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für den ersten Parameter definiert werden, ferner umfasst, dass eine erste Zone definiert wird, die den Motordrehzahlzustand umfasst, der von einer minimalen Leerlaufdrehzahl bis zu einem ersten Drehzahlschwellenwert (S1) reicht, der durch eine minimale Motordrehzahl für einen Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung definiert ist, wobei der bevorzugte Verbrennungsmodus in der ersten Zone einen sprühungsgeführten Funkenzündungsmodus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Motor-Verbrennungsmodi umfassen: einen Selbstzündungsmodus mit einzelner Einspritzung, einen Selbstzündungsmodus mit doppelter Einspritzung, den sprühungsgeführten Funkenzündungsmodus und einen homogenen Funkenzündungsmodus.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Steuern des Motorbetriebs in dem bevorzugten Verbrennungsmodus ferner umfasst, dass der Zeitpunkt und die Masse der Kraftstoffeinspritzung oder die Energie und der Zeitpunkt der Funkenzündung oder die Öffnungs- und Schließzeitpunkte von Einlass- und Auslassventilen gesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst, dass der bevorzugte Verbrennungsmodus basierend auf dem Verbrennungsmodus, welcher der identifizierten Unterzone zugeordnet ist, und einer diesem zugeordneten Hysterese identifiziert wird.
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10), wobei der Motor (10) in mehreren Verbrennungsmodi selektiv betriebsfähig ist, umfassend, dass: ein Motorbetrieb anhand eines mehrdimensionalen Raums charakterisiert wird, wobei jede Dimension durch einen von mehreren Motor-Betriebsparametern definiert wird; der mehrdimensionale Raum in mehrere mehrdimensionale Segmente aufgeteilt wird, wobei jedes Segment Grenzen aufweist, die durch Schwellenwerte für die Motor-Betriebsparameter definiert werden; jedem der mehrdimensionalen Segmente ein Verbrennungsmodus zugeordnet ist; Zustände für die Motor-Betriebsparameter ermittelt werden; eines der Segmente identifiziert wird, indem iterativ aufeinanderfolgende Teilmengen der mehrdimensionalen Segmente selektiv identifiziert werden, wobei jede aufeinanderfolgende Teilmenge basierend auf dem Zustand eines der Motor-Betriebsparameter ausgewählt wird; ein bevorzugter Verbrennungsmodus identifiziert wird, der den Verbrennungsmodus umfasst, der dem einen identifizierten der Segmente zugeordnet ist; und der Betrieb des Verbrennungsmotors (10) in dem bevorzugten Verbrennungsmodus gesteuert wird, wobei die Motor-Betriebsparameter eine Motordrehzahl und eine Motorlast umfassen, wobei das Aufteilen des mehrdimensionalen Raums ferner umfasst, dass eine erstes Segment definiert wird, das den Motordrehzahlzustand umfasst, der von einer minimalen Leerlaufdrehzahl bis zu einem ersten Drehzahlschwellenwert (S1) reicht, der durch eine minimale Motordrehzahl für einen Betrieb mit Selbstzündungsverbrennung definiert ist, wobei der bevorzugte Verbrennungsmodus in dem ersten Segment einen sprühungsgeführten Funkenzündungsmodus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Motor-Verbrennungsmodi umfassen: einen Selbstzündungsmodus mit einzelner Einspritzung, einen Selbstzündungsmodus mit doppelter Einspritzung, den sprühungsgeführten Funkenzündungsmodus und einen Funkenzündungsmodus mit homogener Ladung.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst, dass der bevorzugte Verbrennungsmodus identifiziert wird, der den Verbrennungsmodus, welcher dem identifizierten Segment zugeordnet ist, und eine diesem zugeordnete Hysterese umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mehreren Motorparameter zusätzlich einen oder mehrere umfassen von: Motortemperatur, Umgebungstemperatur, barometrischer Druck und verstrichene Betriebszeit.