DE112009000586T5 - Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodusübergängen für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodusübergängen für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Das Überführen zwischen Verbrennungsmodi umfasst einen Zwischenverbrennungsmodus. Die Übergänge werden gemäß einer bevorzugten Kraftstoffmasse und zulässigen Kraftstoffmassenbereichen, die der sich ändernden Einlassluftströmung entsprechen, gesteuert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich auf den Betrieb und auf die Steuerung von Verbrennungsmotoren, die in Verbrennungsmodi mit Funkenzündung und in Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi) betreibbar sind.
  • HINTERGRUND
  • Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
  • Bekannte Motoren mit Funkenzündung (SI-Motoren) leiten in jeden Zylinder ein Luft/Kraftstoff-Gemisch ein, das in einem Verdichtungstakt verdichtet und durch eine Zündkerze gezündet wird. Bekannte Motoren mit Kompressionszündung spritzen in einen Verbrennungszylinder in der Nähe des oberen Totpunkts (TDC) des Verdichtungstakts unter Druck stehenden Kraftstoff ein, der bei der Einspritzung zündet. Die Verbrennung umfasst sowohl für Benzinmotoren als auch von Dieselmotoren vorgemischte Flammen oder Diffusionsflammen, die durch Fluidmechanik gesteuert werden.
  • SI-Motoren können in einer Vielzahl verschiedener Verbrennungsmodi einschließlich eines homogenen SI-Verbrennungsmodus und eines Schichtladungs-SI-Verbrennungsmodus arbeiten. SI-Motoren können derart ausgebildet sein, dass sie unter vorgegebenen Drehzahl/Last-Betriebsbedingungen in einem Verbrennungsmodus mit homogener Kompressionszündung arbeiten, der auch als gesteuerte Selbstzündungsverbrennung bezeichnet wird. Die gesteuerte Selbstzündungsverbrennung umfasst einen verteilten, flammenlosen Selbstzündungsverbrennungsprozess, der durch Oxidationschemie gesteuert wird. Ein Motor, der in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, weist eine Zylinderladung auf, die vorzugsweise hinsichtlich Zusammensetzung, Temperatur und Restabgasen zur Einlassventilschließzeit homogen ist. Die gesteuerte Selbstzündungsverbrennung ist ein verteilter kinetisch gesteuerter Verbrennungsprozess, bei dem der Motor bei einem dichten Luft/Kraftstoff-Gemisch, d. h. mager gegenüber einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Punkt, mit verhältnismäßig niedrigen Spitzenverbrennungstemperaturen arbeitet, was zu niedrigen NOx-Emissionen führt. Das homogene Luft/Kraftstoff-Gemisch minimiert das Auftreten fetter Zonen, die Rauch und Partikelemissionen bilden.
  • In einem Schichtladungs-SI-Verbrennungsmodus arbeitet der Motor bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit der eingespritzten Kraftstoffmasse, die in der Verbrennungskammer mit fetten Schichten in der Nähe der Zündkerzenspitze und Bereichen mit magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnissen distal dazu geschichtet wird. Um zu verhindern, dass sich das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu einem gleichförmig ausgegebenen Gemisch homogenisiert, ist der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorzugsweise zeitlich nahe dem Funkenzeitpunkt. Die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite endet, während das Funkenereignis beginnt oder wesentlich früher. Bei der Zündung verbrennen die fetten Schichten schnell und effizient. Während der Verbrennungsprozess zu den magereren Bereichen fortschreitet, kühlt sich die Flammenfront schnell ab, was die Gesamtverbrennungstemperaturen verringert und die NOx-Bildung verringert.
  • Bekannte Verbrennungsstrategien mit gesteuerter Selbstzündung können die Verwendung einer Abgaswiederverdichtungs-Ventilstrategie umfassen. Die Abgaswiederverdichtungs-Ventilstrategie umfasst das Steuern einer Zylinderladungstemperatur durch Einschließen von heißem Restgas von einem vorherigen Motorzyklus durch Einstellen des Ventilschließzeitpunkts. In der Abgaswiederverdichtungsstrategie schließt das Auslassventil vor dem TDC und öffnet das Einlassventil nach dem TDC, was eine negative Ventilüberlappungsperiode (NVO-Periode) erzeugt, in der sowohl das Auslass- als auch das Einlassventil geschlossen sind, wodurch das Abgas eingeschlossen wird. Die Öffnungszeitpunkte der Einlass- und der Auslassventile sind vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf den TDC. Sowohl eine Zylinderladungszusammensetzung als auch eine Zylinderladungstemperatur werden stark durch die Auslassventil-Schließzeitpunkte beeinflusst. Insbesondere kann bei früherem Schließen des Auslassventils mehr heißes Restgas von einem vorhergehenden Zyklus behalten werden, was weniger Raum für ankommende Frischluftströmung lässt, wodurch die Zylinderladungstemperatur erhöht wird und die Zylindersauerstoffkonzentration verringert wird.
  • Im Motorbetrieb kann die Motorluftströmung durch selektives Einstellen der Position der Drosselklappe und Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlassventile und der Auslassventile gesteuert werden. In damit ausgestatteten Motorsystemen werden das Öffnen und Schließen der Einlassventile und der Auslassventile unter Verwendung eines variablen Ventilbetätigungssystems ausgeführt, das eine variable Nockenphaseneinstellung und einen selektiven mehrstufigen Ventilhub, z. B. mehrstufige Nockenerhebungen, die zwei oder mehr Ventilhubprofile bereitstellen, umfasst. Ein Schalten des Ventilhubs des mehrstufigen Ventilhubmechanismus ist eine diskrete Änderung.
  • Wenn ein Motor in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) arbeitet, umfasst die Motorsteuerung einen Betrieb mit magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit weit offener Drosselklappe, um Motorpumpverluste zu minimieren. Wenn der Motor in dem SI-Verbrennungsmodus arbeitet, umfasst die Motorsteuerung vorzugsweise einen Betrieb mit stöchiometrischem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die Drosselklappe über einen Bereich von Positionen von 0% bis 100% der weit offenen Position gesteuert wird, um die Einlassluftströmung zu steuern.
  • In einem Motor, der für den Betrieb im SI-Verbrennungsmodus und im Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) ausgebildet ist, kann der Übergang zwischen den Verbrennungsmodi komplex sein. Um für die verschiedenen Modi ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen, muss das Motorsteuermodul die Betätigung mehrerer Vorrichtungen koordinieren, um die Verbrennungsstabilität aufrechtzuerhalten. Während eines Übergangs zwischen dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und dem SI-Verbrennungsmodus findet das Schalten des Motorventilhubs nahezu momentan statt, während das Einstellen der variablen Nockenphasensteller und der Drosselklappe Ansprechzeiten einführt, was zu langsamerer Dynamik führt.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Betreiben eines Direkteinspritzungs-Verbrennungsmotors mit Funkenzündung, der einen steuerbaren Ventiltrieb mit Einlass- und Auslassventilen aufweist und zum Betrieb in mehreren Verbrennungsmodi ausgebildet ist, umfasst das Betreiben des Motors in einem ersten Verbrennungsmodus, das Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung, das Initiieren eines Übergangs vom Betreiben des Motors in dem ersten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus, wobei der Übergang das Betreiben des Motors in einem Zwischenverbrennungsmodus umfasst. Es wird eine bevorzugte Kraftstoffmasse bestimmt, die dem Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus zum Erzielen der Betreiberdrehmomentanforderung zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Übergehen vom Betreiben des Motors in dem ersten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in dem Zwischenverbrennungsmodus und das Einstellen einer eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt. Das Verfahren umfasst ferner das Übergehen vom Betreiben des Motors in dem Zwischenverbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus und das Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich für den zweiten Verbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es werden nun eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Motorsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 graphisch beispielhafte Drehzahl- und Lastbetriebszonen für verschiedene Verbrennungsmodi gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 3 ein Steuerschema gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 4A, 4B Steuerschemata gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
  • 5 graphisch Aktuatorbefehle und entsprechende Zustände von Motorparametern während Verbrennungsmodusübergängen gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
  • 6 graphisch beispielhafte zulässige Kraftstoffmassenbereiche für mehrere Verbrennungsmodi gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
  • 7 graphisch die Kraftstoffmasse als eine Funktion der Zeit während eines Verbrennungsmodusübergangs gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigt 1 schematisch einen Verbrennungsmotor 10 und ein begleitendes Steuermodul 5, die gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung konstruiert worden sind. Der Motor 10 ist selektiv in mehreren Verbrennungsmodi einschließlich eines Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus), eines homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und eines Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) betreibbar. Der Motor 10 ist selektiv bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und bei einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das primär mager gegenüber der Stöchiometrie ist, betreibbar. Die Offenbarung kann auf verschiedene Verbrennungsmotorsysteme und Verbrennungszyklen angewendet werden.
  • In einer Ausführungsform kann der Motor 10 mit einer Getriebevorrichtung (nicht gezeigt) gekoppelt werden, um an einen Endantrieb eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) Traktionsleistung zu übertragen. Das Getriebe kann ein Hybridgetriebe umfassen, das Drehmomentmaschinen aufweist, die zum Übertragen von Traktionsleistung an einen Endantrieb betreibbar sind.
  • Der beispielhafte Motor 10 umfasst einen Mehrzylinder-Viertaktverbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der Hubkolben 14 aufweist, die in Zylindern 15 bewegbar sind, die Verbrennungskammern 16 mit variablem Volumen definieren. Jeder Kolben 14 ist mit einer sich drehenden Kurbelwelle 12 verbunden, durch die die lineare Hubbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Ein Lufteinlasssystem liefert Einlassluft an einen Einlasskrümmer 29, der Luft in Einlassleitungen der Verbrennungskammern 16 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungskanalsystem und Vorrichtungen zum Überwachen und Steuern der Luftströmung. Vorzugsweise umfassen die Lufteinlassvorrichtungen einen Luftmassenströmungssensor 32 zum Überwachen der Luftmassenströmung und der Einlasslufttemperatur. Eine Drosselklappe 34 umfasst vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Vorrichtung, die zum Steuern der Luftströmung zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (ETC) von dem Steuermodul 5 verwendet wird. Ein Drucksensor 36 in dem Einlasskrümmer 29 ist zum Überwachen des Krümmerabsolutdrucks und des atmosphärischen Drucks ausgebildet. Ein externer Strömungsdurchgang führt Abgase vom Motorauslass zu dem Einlasskrümmer 29 zurück, wobei er ein Strömungssteuerventil aufweist, das als ein Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) 38 bezeichnet wird. Das Steuermodul 5 ist zum Steuern der Massenströmung von Abgas zu dem Einlasskrümmer 29 durch Steuern des Öffnens des AGR-Ventils 38 betreibbar.
  • Die Luftströmung von dem Einlasskrümmer 29 in die Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 20 gesteuert. Die Abgasströmung aus der Verbrennungskammer 16 wird durch ein oder mehrerer Auslassventil(e) 18 zu einem Auslasskrümmer 39 gesteuert. Der Motor 10 ist mit Systemen zum Steuern und Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 ausgestattet. In einer Ausführungsform kann das Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 durch Steuern der Vorrichtungen zur variablen Einlass- und Auslass-Nockenphasenein-stellung/variablen Hubsteuerung (VCP/VLC-Vorrichtungen) 22 bzw. 24 gesteuert und eingestellt werden. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 sind zum Steuern und Betreiben einer Einlassnockenwelle 21 bzw. einer Auslassnockenwelle 23 ausgebildet. Die Drehungen der Einlass- und der Auslass-Nockenwelle 21 und 23 sind mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und indexiert, sodass das Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 mit den Positionen der Kurbelwelle 12 und der Kolben 14 verknüpft ist.
  • Die Einlass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 weist vorzugsweise einen Mechanismus auf, der zum Schalten und Steuern des Ventilhubs des Einlassventils (der Einlassventile) 20 und zum variablen Einstellen und Steuern der Phaseneinstellung der Einlassnockenwelle 21 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (EINLASS) von dem Steuermodul 5 betreibbar ist. Die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 24 umfasst vorzugsweise einen steuerbaren Mechanismus, der zum variablen Schalten und Steuern des Ventilhubs des Auslassventils (der Auslassventile) 18 und zum variablen Einstellen und Steuern der Phaseneinstellung der Auslassnockenwelle 23 für jeden Zylinder 15 in Ansprechen auf ein Steuersignal (AUSLASS) von dem Steuermodul 5 betreibbar ist.
  • Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 weisen jeweils vorzugsweise einen steuerbaren zweistufigen Steuermechanismus für variablen Hub (VLC-Mechanismus) auf, der zum Steuern des Betrags des Ventilhubs oder der Öffnung des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 bzw. 18 auf eine von zwei diskreten Stufen betreibbar ist. Die zwei diskreten Stufen umfassen vorzugsweise eine offene Ventilposition mit niedrigem Hub (in einer Ausführungsform etwa 4–6 mm), vorzugsweise für den Betrieb mit niedriger Drehzahl und niedriger Last, sowie eine offene Ventilposition mit hohem Hub (in einer Ausführungsform etwa 8–13 mm), vorzugsweise für den Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 umfassen vorzugsweise jeweils einen Mechanismus für variable Nockenphaseneinstellung (VCP-Mechanismus) zum Steuern und Einstellen der Phaseneinstellung (d. h. der relativen Zeitpunkte) des Öffnens und Schließens des Einlassventils (der Einlassventile) 20 bzw. des Auslassventils (der Auslassventile) 18. Das Einstellen der Phaseneinstellung bezieht sich auf das Verschieben der Öffnungszeiten des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 und 18 relativ zu Positionen der Kurbelwelle 12 und des Kolbens 14 in dem jeweiligen Zylinder 15. Die VCP-Mechanismen der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 haben jeweils vorzugsweise einen Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung von etwa 60°–90° der Kurbeldrehung und lassen somit zu, dass das Steuermodul 5 das Öffnen und Schließen des Einlass- oder des Auslassventils (der Einlass- oder der Auslassventile) 20 und 18 relativ zur Position des Kolbens 14 für jeden Zylinder 15 nach früh oder spät verstellt. Der Autoritätsbereich auf die Phaseneinstellung wird durch die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 definiert und begrenzt. Die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 weisen Nockenstellungs-Positionssensoren (nicht gezeigt) zum Bestimmen der Drehstellungen der Einlass- und der Auslass-Nockenwelle 21 und 23 auf. Die VCP/VLC-Vorrichtungen 22 und 24 werden unter Verwendung elektrohydraulischer oder hydraulischer oder elektrischer Steuerkraft betätigt, die durch das Steuermodul 5 gesteuert wird.
  • Der Motor 10 weist ein Kraftstoffeinspritzsystem auf, das mehrere Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils zum direkten Einspritzen einer Kraftstoffmasse in eine der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal von dem Steuermodul 5 ausgebildet sind. Den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 28 wird unter Druck stehender Kraftstoff von einem Kraftstoffverteilungssystem (nicht gezeigt) zugeführt.
  • Der Motor 10 weist ein Funkenzündungssystem (nicht gezeigt) auf, durch das einer Zündkerze 26 Funkenenergie zugeführt werden kann, um Zylinderladungen in jeder der Verbrennungskammern 16 in Ansprechen auf ein Signal (IGN) von dem Steuermodul 5 zu zünden oder ihr Zünden zu unterstützen.
  • Der Motor 10 ist mit verschiedenen Detektionsvorrichtungen zum Überwachen des Motorbetriebs einschließlich eines Kurbelsensors 42 mit einer Ausgabe RPM, der zum Überwachen der Kurbelwellendrehposition, d. h. Kurbelwinkel und -drehzahl, betreibbar ist, in einer Ausführungsform mit einem Verbrennungssensor 30, der zum Überwachen der Verbrennung ausgebildet ist, und mit einem Abgassensor 40, der zum Überwachen von Abgasen ausgebildet ist, üblicherweise einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ausgestattet. Der Verbrennungssensor 30 umfasst eine Sensorvorrichtung, die zum Überwachen eines Zustands eines Verbrennungsparameters betreibbar ist, und ist als ein Zylinderdrucksensor gezeigt, der zum Überwachen des Verbrennungsdrucks im Zylinder betreibbar ist. Die Ausgaben des Verbrennungssensors 30 und des Kurbelsensors 42 werden durch das Steuermodul 5 überwacht, das für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus die Verbrennungsphaseneinstellung, d. h. den Zeitpunkt des Verbrennungsdrucks relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle 12, bestimmt. Der Verbrennungssensor 30 kann auch durch das Steuermodul 5 überwacht werden, um für jeden Zylinder 15 für jeden Verbrennungszyklus einen mittleren effektiven Druck (IMEP) zu bestimmen. Vorzugsweise sind der Motor 10 und das Steuermodul 5 zum Überwachen und Bestimmen der Zustande des IMEP für jeden der Motorzylinder 15 während jedes Zylinderzündereignisses mechanisiert. Alternativ können andere Detektionssysteme innerhalb des Umfangs der Offenbarung zum Überwachen von Zuständen anderer Verbrennungsparameter verwendet werden, z. B. Zündungssysteme mit Ionendetektion und nicht eingreifende Zylinderdrucksensoren.
  • Das Steuermodul 5 ist vorzugsweise ein Universaldigitalcomputer, der einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien, die nichtflüchtigen Speicher einschließlich Nur-Lese-Speicher und elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher umfassen, Direktzugriffsspeicher, einen schnellen Taktgeber, Analog-Digital- und Digital-Analog-Schaltungen und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen und geeignete Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungsanordnungen umfasst. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während im Voraus festgelegter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden durch die Zentraleinheit ausgeführt und sind betreibbar, um Eingaben von den oben erwähnten Detektionsvorrichtungen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der Aktuatoren unter Verwendung im Voraus festgelegter Kalibrierungen auszuführen. Die Schleifenzyklen können während des andauernden Motor- und Fahrzeugbetriebs in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, ausgeführt werden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • Im Betrieb überwacht das Steuermodul 5 Eingaben von den oben erwähnten Sensoren, um Zustände von Motorparametern zu bestimmen. Das Steuermodul 5 ist zum Empfangen von Eingangssignalen von einem Betreiber (z. B. über ein Fahrpedal und ein Bremspedal, nicht gezeigt) zum Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung ausgebildet, und das Steuermodul 5 überwacht die Sensoren, die die Motordrehzahl und die Einlasslufttemperatur und die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben.
  • Das Steuermodul 5 führt darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die oben erwähnten Aktuatoren zum Bilden der Zylinderleitung zu steuern, einschließlich des Steuerns der Drosselposition, des Funkenzündungszeitpunkts, der Kraftstoffeinspritzmasse und des Kraftstoffeinspritzzeitpunkts, der AGR-Ventilposition zum Steuern der Strömung zurückgeführter Abgase und des Einlass- und/oder Auslassventil-Zeitpunkts und der Einlass- und/oder Auslassventil-Phaseneinstellung an damit ausgestatteten Motoren. In einer Ausführungsform können der Ventilzeitpunkt und die Ventilphaseneinstellung die NVO und den Hub der Auslassventil-Wiederöffnung (in einer Abgas-Rückatmungsstrategie) umfassen. Das Steuermodul 5 kann arbeiten, um den Motor 10 während des andauernden Fahrzeugbetriebs ein- und auszuschalten, und es kann arbeiten, um einen Abschnitt der Verbrennungskammern 15 oder einen Abschnitt der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 durch Steuerung des Kraftstoffs und des Funkens und der Ventildeaktivierung selektiv zu deaktivieren. Das Steuermodul 5 kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage einer Rückkopplung von dem Abgassensor 40 steuern.
  • Während des Motorbetriebs ist die Drosselklappe 34 in den Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodi), z. B. Einzel- und Doppeleinspritzungs-Verbrennungsmodi mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI), vorzugsweise im Wesentlichen weit offen, wobei der Motor 10 mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird. Eine im Wesentlichen weit offene Drosselklappe kann den vollständig ungedrosselten oder den leicht gedrosselten Betrieb umfassen, um in dem Einlasskrümmer 29 einen Unterdruck zu erzeugen, um eine AGR-Strömung zu bewirken. In einer Ausführungsform wird die AGR-Masse im Zylinder auf eine hohe Verdünnungsrate, z. B. höher als 40% der Zylinderluftladung, gesteuert. Die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 sind in der Ventilposition mit niedrigem Hub und der Einlass- und der Auslasshubzeitpunkt arbeiten mit NVO. Während eines Motorzyklus können eines oder mehrere Kraftstoffeinspritzereignisse einschließlich wenigstens einer Einspritzung während einer Verdichtungsphase ausgeführt werden.
  • Während des Motorbetriebs in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) wird die Drosselklappe 34 zum Regulieren der Motorluftströmung gesteuert. Der Motor 10 wird auf ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert und die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 sind in der offenen Ventilposition mit hohem Hub und die Einlass- und die Auslass-Nockenphaseneinstellung arbeiten mit einer positiven Ventilüberlappung. Vorzugsweise wird während der Verdichtungsphase jedes Motorzyklus, vorzugsweise im Wesentlichen vor dem TDC, ein Kraftstoffeinspritzereignis ausgeführt. Um nach der Kraftstoffeinspritzung ein mittleres bestes Drehmoment zu erzielen, wenn die Luftladung innerhalb des Zylinders im Wesentlichen homogen ist, wird die Funkenzündung vorzugsweise bei einem vorgegebenen Zeitpunkt relativ zum TDC entladen.
  • Ein Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) umfasst den im Wesentlichen mageren Betrieb gegenüber der Stöchiometrie. Um zu verhindern, dass sich das Luft/Kraftstoff-Gemisch zu einem gleichförmig ausgegebenen Gemisch homogenisiert, liegt der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt vorzugsweise zeitlich nahe dem Funkenzündungszeitpunkt. Die eingespritzte Kraftstoffmasse wird in die Verbrennungskammer 15 mit fetten Schichten um die Zündkerze und magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bereichen weiter außen zum Zeitpunkt der Funkenzündung eingespritzt.
  • 2 zeigt schematisch bevorzugte Verbrennungsmodi, die die Verbrennungsmodi mit Funkenzündung und mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Modi), die den identifizierten Motorbetriebszonen zugeordnet sind, umfassen. Die Motorbetriebszonen sind durch Zustände von Motorparametern, die in dieser Ausführungsform die Motordrehzahl und -last umfassen, definiert und entsprechen ihnen. Die Motorlast kann von Motorparametern abgeleitet werden, die die Kraftstoffströmung und den Einlasskrümmerdruck umfassen. Die Verbrennungsmodi umfassen vorzugsweise den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus), einen ersten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (HCCI-1), einen zweiten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (HCCI-2) und einen dritten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (HCCI-3). Der erste, der zweite und der dritte Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) werden durch die Kraftstoffeinspritzstrategien unterschieden. Vorzugsweise ist jedem Verbrennungsmodus eine Kraftstoffeinspritzstrategie zugeordnet, wobei z. B. dem ersten Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) eine Einzeleinspritzungs-Kraftstoffeinspritzstrategie zugeordnet sein kann. Der bevorzugte Verbrennungsmodus, der der Motorbetriebszone zugeordnet ist, wird auf der Grundlage einer spezifischen Bauteileanwendung und von Motorbetriebsparametern einschließlich der Verbrennungsstabilität, des Kraftstoffverbrauchs, der Emissionen, der Motordrehmomentausgabe und anderen vorgegeben. In einer Ausführungsform werden vorzugsweise Grenzen für die Motorbetriebszonen, die den bevorzugten Verbrennungsmodus definieren, vorkalibriert und in dem Steuermodul 5 gespeichert. Das Steuermodul 5 überführt den Motorbetrieb zu dem bevorzugten Verbrennungsmodus, der dem Motor 10 zugeordnet ist, um Kraftstoffeffizienzen und Motorstabilität zu erhöhen und/oder Emissionen zu verringern. Eine Änderung eines der Motorparameter, z. B. Drehzahl und Last, kann eine Änderung der Motorbetriebszone bewirken. Das Steuermodul 5 weist eine Änderung des bevorzugten Verbrennungsmodus an, der eine Änderung der Motorbetriebszone zugeordnet ist.
  • Während Verbrennungsmodusübergängen wird der Motor 10 zum Arbeiten bei einem bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert und wird die Einlassluftströmung zum Erzielen des bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Dies umfasst das Schätzen einer Zylinderluftladung auf der Grundlage des Motorbetriebs in dem ausgewählten Verbrennungsmodus. Die Drosselklappe 34 und die Einlass- und die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 werden auf der Grundlage der geschätzten Zylinderluftladung einschließlich während eines Übergangs zwischen dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und dem mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zum Erzielen einer Einlassluftströmung gesteuert. Die Luftströmung wird durch Einstellen der Drosselklappe 34 und der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 zum Steuern des Öffnungszeitpunkts und der Öffnungsprofile des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 und 18 gesteuert. Der Betrieb in zwei Verbrennungsmodi erfordert hinsichtlich des Ventilzeitpunkts und der Ventilprofile des Einlass- und des Auslassventils (der Einlass- und der Auslassventile) 20 und 18 und der Drosselklappe 34 für die Drosselposition verschiedene Einstellungen für die Einlass- und für die Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24.
  • Während eines Übergangs von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) geht der Motor 10 zum Betrieb bei einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis über und wird die Luftströmung zum Erzielen des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Das Steuermodul 5 weist die Drosselklappe 34 zum Initiieren einer vorgegebenen Schließtrajektorie an und weist das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 zum Einstellen der Einlass- und der Auslass-Nockenphasensteller zum Einstellen des Zeitpunkts des Öffnens und des Schließens der Einlass und der Auslassventile 20 und 18 und dadurch zum Verringern des Krümmerdrucks an. Das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 schalten die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit niedrigem Hub zu einer Ventilposition mit hohem Hub und erhöhen dadurch die Luftströmung. Die eingespritzte Kraftstoffmasse entspricht der Motorlast.
  • Während eines Übergangs von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) geht der Motor 10 zum Betrieb mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis über und wird die Luftströmung zum Erzielen des mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gesteuert. Das Steuermodul 5 weist die Drosselklappe 34 zum Initiieren einer vorgegebenen Öffnungstrajektorie an und erhöht dadurch den Krümmerdruck. Nachfolgend nimmt die Luftströmung wegen des zunehmenden Krümmerdrucks zu, bis der VLC-Abschnitt des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit hohem Hub zu der Ventilposition mit niedrigem Hub schaltet. Die eingespritzte Kraftstoffmasse entspricht der Motorlast.
  • 3 zeigt einen Steuerablaufplan für bevorzugte Verbrennungsmodusübergänge zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus). Der Motor 10 geht gemäß vorgegebenen Sequenzen zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) über. Für Übergänge von dem Verbrennungsmodus mit homogener Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) geht der Motor 10 gemäß einer ersten vorgegebenen Sequenz über. Die erste vorgegebene Sequenz umfasst das Betreiben des Motors 10 in einem Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Zwischenverbrennungsmodus). Außerdem kann die erste vorgegebene Sequenz das Verzögern des Funkenzeitpunkts zum Erzielen einer gleichbleibenden Drehmomentausgabe in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus), d. h. einen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung mit Verstellung des Zündfunkens nach spät (SI m. Zündf.-Verst n. spät), umfassen. Für Übergänge von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) geht der Motor 10 gemäß einer zweiten vorgegebenen Sequenz über. Die zweite vorgegebene Sequenz umfasst das Betreiben des Motors 10 in einem Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus). Außerdem kann die zweite vorgegebene Sequenz das Betreiben des Motors 10 in dem Verbrennungsmodus mit Funkenzündung mit Verstellung des Zündfunkens nach spät (SI m. Zündf.-Verst n. spät) umfassen.
  • Das Steuermodul 5 überführt den Motorbetrieb in den dem Motor 10 zugeordneten bevorzugten Verbrennungsmodus, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeiten und die Motorstabilität zu erhöhen und/oder um die Emissionen zu verringern. Eine Änderung eines der Motorparameter, z. B. Drehzahl und Last, kann eine Änderung der Motorbetriebszone bewirken. Das Steuermodul 5 weist eine Änderung des bevorzugten Verbrennungsmodus an, der einer Änderung der Motorbetriebszone zugeordnet ist. Jeder Übergang zwischen dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und dem Verbrennungsmodus mit Selbstzündung umfasst einen Zwischenbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus).
  • 4A und 4B sind Steuerablaufpläne, die ein erstes und ein zweites Steuerschema 100 und 200 für die Überführung des Motorbetriebs zwischen den Verbrennungsmodi zeigen. Eine Änderung der Motorbetriebszone z. B. wegen einer Änderung einer Betreiberdrehmomentanforderung kann einen Übergang vom Betrieb der Motors 10 in einem ersten Verbrennungsmodus zum Betrieb des Motors 10 in einem zweiten Verbrennungsmodus initiieren. Jeder Übergang umfasst den Betrieb in einem Zwischenverbrennungsmodus. Der Motorbetrieb umfasst das Bestimmen einer vorgegebenen Kraftstoffmasse, die dem Betrieb des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus zugeordnet ist, um die Betreiberdrehmomentanforderung zu erzielen. Im Betrieb werden Übergänge der Einlass- und der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 angewiesen, die dem Betrieb in der zweiten Verbrennungsmodus zugeordnet sind, sodass die Einlassluftströmung beeinflusst wird. Die eingespritzte Kraftstoffmasse wird zum Aufrechterhalten der Verbrennungsstabilität während des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus und entsprechend einem zulässigen Kraftstoffmassenbereich für den Betrieb in dem ersten Verbrennungsmodus eingestellt. 6 beschreibt für jeden der Verbrennungsmodi zulässige Kraftstoffmassenbereiche.
  • Der Motor 10 geht zum Betrieb in dem Zwischenverbrennungsmodus, d. h. dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) über, der das Einstellen des eingespritzten Kraftstoffs in der Weise umfasst, dass er der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn die bevorzugte Kraftstoffmasse für den Zwischenverbrennungsmodus, der bei der gegenwärtig auftretenden Einlassluftströmung arbeitet, innerhalb eines zulässigen Kraftstoffmassenbereichs liegt. In der Einlass- und in der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24 werden weiter Übergänge angewiesen, die dem Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus zugeordnet sind, sodass die Einlassluftströmung weiter beeinflusst wird. Die eingespritzte Kraftstoffmasse wird zum Aufrechterhalten der Verbrennungsstabilität, während in dem Zwischenverbrennungsmodus gearbeitet wird und entsprechend einem zulässigen Kraftstoffmassenbereich für das Betreiben in dem Zwischenverbrennungsmodus, eingestellt.
  • Der Motor 10 geht in den Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus über, der das Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise umfasst, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn die bevorzugte Kraftstoffmasse für den zweiten Verbrennungsmodus, der bei der gegenwärtig auftretenden Einlassluftströmung arbeitet, innerhalb eines zulässigen Kraftstoffmassenbereichs liegt. In der Einlass- und in der Auslass-VCP/VLC-Vorrichtung 22 und 24, die dem Betrieb in dem zweiten Verbrennungsmodus zugeordnet sind, werden weiter Übergänge angewiesen, sodass die Einlassluftströmung weiter beeinflusst wird. Die eingespritzte Kraftstoffmasse wird zum Aufrechterhalten der Verbrennungsstabilität während des Betriebs in den zweiten Verbrennungsmodus und entsprechend einem zulässigen Kraftstoffmassenbereich für den Betrieb in dem Zwischenverbrennungsmodus eingestellt. Der Funkenzündungszeitpunkt kann zum Verringern der Motordrehmomentausgabe eingestellt werden.
  • Es sollte anerkannt werden, dass die ausgeführten Funktionen in einer oder mehreren Vorrichtungen kombiniert werden können, wobei sie z. B. in Software, in Hardware, in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltungsanordnung und/oder in einem oder mehreren Steueralgorithmen und zugeordneten Kalibrierungen, die in einer Speichervorrichtung gespeichert sind und in dem Steuermodul 5 ausgeführt werden, implementiert werden können.
  • 4A zeigt das erste Steuerschema 100, das einen Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) beschreibt. Das erste Steuerschema 100 überwacht Betreibereingaben und Motorbetriebsbedingungen (102). Das Überwachen der Motorbetriebsbedingungen umfasst das Überwachen eines Motorarbeitspunkts, der Motordrehzahl und -last umfasst. Alternativ können die gewünschte Motordrehzahl und -last überwacht werden. Betreibereingabeeinrichtungen können z. B. ein Fahrpedal zum Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung wie oben beschrieben umfassen. Der Motor 10 arbeitet in einem gegenwärtig ausgewählten Verbrennungsmodus, z. B. in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) 104.
  • Ein bevorzugter Verbrennungsmodus, der einer bevorzugten Betriebszone zugeordnet ist, wird auf der Grundlage der überwachten Motordrehzahl und -last oder alternativ der gewünschten Motordrehzahl und -last bestimmt (106). Das erste Steuerschema 100 bestimmt auf der Grundlage des bevorzugten Verbrennungsmodus, der der bevorzugten Betriebszone und der gegenwärtigen Betriebszone zugeordnet ist, ob der Motorbetrieb von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu überführen ist (108). Falls die gegenwärtige Betriebszone der bevorzugten Betriebszone entspricht, d. h., falls sowohl die vorliegende Betriebszone als auch die bevorzugte Betriebszone demselben Verbrennungsmodus entspricht, wird kein Verbrennungsmodusübergang initiiert. Falls die vorliegende Betriebszone nicht der bevorzugten Betriebszone entspricht, wird ein Verbrennungsmodusübergang initiiert. Während des Übergangs koordiniert das Steuermodul 5 die Betätigung mehrerer Vorrichtungen einschließlich des Signalisierens der Drosselklappe 34, des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 zum Einstellen der Einlass- und der Auslass-Nockenphasensteller und der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18. Ventilhubschaltungen finden nahezu gleichzeitig statt, während die Einlass- und die Auslass-Nockenphasensteller und der Druck in dem Krümmer eine langsamere Dynamik aufweisen.
  • 4B zeigt das zweite Steuerschema 200, das einen Übergang von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) beschreibt. Das zweite Steuerschema 200 überwacht Betreibereingaben und Motorbetriebsbedingungen (202). Das Überwachen von Motorbetriebsbedingungen umfasst das Überwachen eines Motorarbeitspunkts, der Motordrehzahl und -last umfasst. Alternativ können die gewünschte Motordrehzahl und -last überwacht werden. Betreibereingabeeinrichtungen können z. B. ein Fahrpedal zum Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung wie oben beschrieben umfassen. Der Motor 10 arbeitet in einem gegenwärtig ausgewählten Verbrennungsmodus, z. B. in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) 204.
  • Ein bevorzugter Verbrennungsmodus, der einer bevorzugten Betriebszone zugeordnet ist, wird auf der Grundlage der überwachten Motordrehzahl und -last oder alternativ der gewünschten Motordrehzahl und -last bestimmt (206). Das zweite Steuerschema 200 bestimmt auf der Grundlage des bevorzugten Verbrennungsmodus, der der bevorzugten Betriebszone und einer gegenwärtigen Betriebszone zugeordnet ist, ob ein Motorbetrieb von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu überführen ist (208). Falls die gegenwärtige Betriebszone der bevorzugten Betriebszone entspricht, d. h., falls sowohl die gegenwärtig ausgewählte Betriebszone als auch die bevorzugte Betriebszone demselben Verbrennungsmodus entspricht, wird kein Verbrennungsmodusübergang initiiert. Falls die gegenwärtige Betriebszone nicht der bevorzugten Betriebszone entspricht, wird ein Verbrennungsmodusübergang initiiert. Während des Übergangs koordiniert das Steuermodul 5 die Betätigung mehrerer Vorrichtungen einschließlich des Signalisierens der Drosselklappe 34, des Einlass- und des Auslass-VCP/VLC-Systems 22 und 24 zum Einstellen der Einlass- und der Auslass-Nockenphasensteller und der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18. Ventilhubschaltungen finden nahezu momentan statt, während die Einlass- und die Auslass-Nockenphasensteller und der Druck in dem Krümmer eine langsamere Dynamik aufweisen.
  • 5 stellt graphisch Motorbetriebsbedingungen, Motorbetätigungsbefehle und Motorbetätigungspositionen während Verbrennungsmodusübergängen dar. Wie 5 zeigt, nimmt während eines Übergangs von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) die Luftströmung vorübergehend zu. Die erhöhte Luftströmung wird durch zunehmenden Krümmerdruck verursacht. Anschließend nimmt die Luftströmung ab, wenn das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit hohem Hub zu der Ventilposition mit niedrigem Hub schalten. Ähnlich schalten das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 während eines Übergangs von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) die Einlass- und die Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit niedrigem Hub zu einer Ventilposition mit hohem Hub und erhöhen dadurch vorübergehend die Luftströmung. Die Luftströmung nimmt sowohl in dem Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) als auch in dem von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) vorübergehend zu. Während dieser vorübergehenden Perioden erhöhter Luftströmung wird der Motor 10 vorzugsweise in einem Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) betrieben.
  • 6 zeigt graphisch beispielhafte zulässige Kraftstoffmassenbereiche für mehrere Verbrennungsmodi einschließlich des homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (SI-Kraftstoff), des Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI) (HCCI-Kraftstoff) und des Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) (Geschichteter Kraftstoff). Jedem Verbrennungsmodus ist ein bevorzugter Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bereich zugeordnet. Somit kann auf der Grundlage der überwachten Massenluftströmung für jeden bevorzugten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Bereich ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich bestimmt werden. Vorzugsweise überwacht das Steuermodul die zulässigen Kraftstoffmassenbereiche, z. B. einen Kraftstoffbereich mit gesteuerter Selbstzündung für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus), einen Schichtladungs-Kraftstoffbereich mit Funkenzündung für den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) und einen Kraftstoffbereich mit Funkenzündung für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus). In einer Ausführungsform ist jeder bevorzugte Kraftstoffbereich ein Kraftstoffmassenbereich zwischen einer minimalen Kraftstoffmasse und einer maximalen Kraftstoffmasse.
  • Wie oben beschrieben wurde, schwankt die Luftströmung vorübergehend während Verbrennungsmodusübergängen. Vorzugsweise schwanken die zulässigen Kraftstoffmassebereiche gleichzeitig mit der schwankenden Luftströmung, wobei z. B. erhöhte Luftströmung die zulässigen Kraftstoffmassebereiche erhöht. Die zulässigen Kraftstoffmassenbereiche werden vorzugsweise auf der Grundlage von Sensordaten von dem Luftmassenströmungssensor 32 bestimmt. Für eine bestimmte Bauteileanwendung können ein Satz von Sensorausgaben und ein korrelierender Kraftstoffzufuhrbereich bestimmt und in einer Speichervorrichtung in dem Steuermodul 5 gespeichert werden. Wenn das Steuermodul 5 während des Motorbetriebs die Sensorausgaben empfängt, können die Sensorausgaben bestimmt werden und die entsprechenden zulässigen Kraftstoffmassenbereiche für jeden der mehreren Verbrennungsmodi bestimmt werden. Wie 6 zeigt, ändern sich die Kraftstoffzufuhrbereiche für die jeweiligen Verbrennungsmodi, wenn das Steuermodul 5 bestimmt, dass eine Luftströmungsänderung aufgetreten ist.
  • 7 zeigt graphisch die Kraftstoffmasse als eine Funktion der Zeit während eines Verbrennungsmodusübergangs von dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (Gebiet I) zu einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (Gebiet III) mit einem Schichtladungs-Zwischenverbrennungsmodus mit Funkenzündung (Gebiet II). 7 zeigt eine bevorzugte Kraftstoffmasse und eine tatsächliche Kraftstoffmasse über den Verbrennungsmodusübergang. Das erste und das zweite Steuerschema 100 und 200 bestimmen eine bevorzugte Kraftstoffmasse für die Kraftstoffzufuhr des Motors 10 während eines Verbrennungsmodusübergangs. Die bevorzugte Kraftstoffmasse ist eine gewünschte Menge Kraftstoff, die während jedes dem Betrieb des Motors 10 in dem bevorzugten Verbrennungsmodus zugeordneten Motorzyklus eingespritzt wird, um die Betreiberdrehmomentanforderung zu erzielen. Die bevorzugte Kraftstoffmasse ist vorzugsweise eine feste Menge Kraftstoffmasse, die über einen gesamten Verbrennungsmodusübergang eingespritzt wird, kann aber wie hier beschrieben schwanken.
  • 4A zeigt Verbrennungsmodusübergänge unter Verwendung der zweiten vorgegebenen Sequenz wie zuvor beschrieben. Der Motor 10 wird anfangs in einem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) betrieben (104). Das Steuermodul 5 bestimmt den bevorzugten Verbrennungsmodus (106) und bestimmt, ob ein Verbrennungsmodusübergang anzuweisen ist (108). Wenn ein Übergang zum Betrieb in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) angewiesen wird, initiiert das Steuermodul 5 das Schließen der Drosselklappe 34 und weist Einstellungen an dem Einlass- und an dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 an, um die Einlass- und die Auslass-Nockenphasensteller entsprechend dem Betrieb in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) einzustellen, was zu einer Verringerung des Krümmerdrucks und zu einer Zunahme der Luftmassenströmung führt (109). Das Steuermodul 5 bestimmt auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung die bevorzugte Kraftstoffmasse (110). Das Steuermodul 5 steuert der Motor 10 in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (112) und führt den Motor 10 in Ansprechen auf die Einlassluftströmung Kraftstoff zu, wobei sich diese mit den Einstellungen an dem Einlass- und dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 ändert (114).
  • Das Steuermodul 5 überwacht die Einlassluftmassenströmung, die bevorzugte Kraftstoffmasse und die zulässigen Kraftstoffmassenbereiche für den Schichtladungsverbrennungsmodus mit Funkenzündung und für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus). Während die Luftmassenströmung zunimmt, nehmen die zulässigen Kraftstoffmassenbereiche für den Schichtladungsverbrennungsmodus mit Funkenzündung und für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu. Das Steuermodul 5 bestimmt auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse und des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für die Schichtladungsfunkenzündung, ob der Motorbetrieb zu dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) zu überführen ist (116). Wenn der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, unterbricht das Steuermodul 5 den Motorbetrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) und initiiert den Motorbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) (118). Andernfalls wird der Motorbetrieb innerhalb des Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI) fortgesetzt.
  • Beim Übergang von dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI) zu dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) (118) weist das Steuermodul 5 das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 zum Schalten der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit niedrigem Hub zu der Ventilposition mit hohem Hub während des Betriebs in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) an und stellt somit die Luftmassenströmung ein. Das Steuermodul 5 arbeitet in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) und stellt die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse entsprechend Änderungen der Luftmassenströmung ein (120). Das Steuermodul 5 bestimmt auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse und des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus), ob der Motorbetrieb zu dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zu überführen ist (122). Wenn der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, unterbricht das Steuermodul 5 den Betrieb des Motors 10 in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) und initiiert den Betrieb des Motors 10 in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus (132). Falls dagegen während des Betriebs des Motors 10 in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) der zulässige Kraftstoffmassenbereich für die Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) auf weniger als die bevorzugte Kraftstoffmasse abnimmt (124), kann das Steuermodul 5 unter Verwendung der Funkenverstellung nach spät zum Betrieb in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) übergehen (126). Andernfalls wird der Motorbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) fortgesetzt (118).
  • Bei dem Übergang von dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) zum homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) unter Verwendung der Funkenverstellung nach spät führt das Steuermodul 5 dem Motor 10 auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse Kraftstoff zu (128). Das Steuermodul 5 stellt das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 weiter ein und unterbricht die Verstellung des Funkens nach spät, wenn die Einlassluftmassenströmung so eingestellt wird, dass der Motorbetrieb bei der bevorzugten Kraftstoffmasse zugelassen wird, d. h., wenn der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt (130).
  • 4B zeigt Verbrennungsmodusübergänge unter Verwendung der wie zuvor beschriebenen ersten vorgegebenen Sequenz. Der Motor 10 arbeitet anfangs in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (204). Das Steuermodul 5 bestimmt den bevorzugten Verbrennungsmodus (206) und bestimmt, ob ein Verbrennungsmodusübergang anzuweisen ist (208). Wenn ein Übergang zum Betreiben in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI) angewiesen wird, initiiert das Steuermodul 5 das Öffnen der Drosselklappe 34 und weist Einstellungen an den VCP/VLC-Systemen 22 und 24 zum Einstellen der Einlass- und der Auslass-Nockenphasensteller entsprechend dem Betrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) an, was zu einer Zunahme des Krümmerdrucks und der Luftmassenströmung führt (209). Das Steuermodul 5 bestimmt auf der Grundlage der Betreiberdrehmomentanforderung die bevorzugte Kraftstoffmasse (210). Das Steuermodul 5 steuert den Motor 10 in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (212) und führt dem Motor 10 in Ansprechen auf die Einlassluftströmung, die sich mit den Einstellungen an dem Einlass- und an dem Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 ändert, Kraftstoff zu (214).
  • Das Steuermodul 5 überwacht die Einlassluftmassenströmung, die bevorzugte Kraftstoffmasse und die zulässigen Kraftstoffmassenbereiche für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und für die Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus). Während die Luftmassenströmung zunimmt, nehmen die zulässigen Kraftstoffbereiche für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung und für den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI) zu. Das Steuermodul 5 bestimmt auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse und des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI), ob der Motorbetrieb zu dem Schichtladungsverbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) zu überführen ist (216). Wenn der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, unterbricht das Steuermodul 5 den Motorbetrieb in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) und initiiert den Motorbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI) (226). Das Steuermodul 5 führt dem Motor 10 auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse Kraftstoff zu (228).
  • Wenn dagegen während des Betriebs des Motors 10 in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) der zusätzliche Kraftstoffbereich für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) größer als die bevorzugte Kraftstoffmasse wird (218), kann das Steuermodul 5 den Funkenzeitpunkt nach spät verstellen und in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) unter Verwendung der Funkenverstellung nach spät arbeiten (220). Das Steuermodul 5 führt dem Motor 10 auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse und des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) Kraftstoff zu (222). Das Steuermodul 5 überwacht weiter den zulässigen Schichtladungs-Kraftstoffbereich mit Funkenzündung (SC-SI-Kraftstoffbereich) und unterbricht die Verstellung der Funkenzündung nach spät und initiiert den Motorbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus), wenn der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt (224).
  • Das Steuermodul 5 weist das Einlass- und das Auslass-VCP/VLC-System 22 und 24 während des Betriebs in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) zum Schalten der Einlass- und der Auslassventile 20 und 18 von der Ventilposition mit hohem Hub zu der Ventilposition mit niedrigem Hub an und stellt somit die Luftmassenströmung ein. Das Steuermodul 5 arbeitet in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) und stellt die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmasse entsprechend Änderungen der Luftmassenströmung ein. Das Steuermodul 5 bestimmt auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse und des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für den gesteuerten Selbstzündungskraftstoffbereich (230), ob der Motorbetrieb zu dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) zu überführen ist. Wenn die Einlassluftmassenströmung so eingestellt wird, dass der Motorbetrieb bei der bevorzugten Kraftstoffmasse ermöglicht wird, d. h., wenn der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, unterbricht das Steuermodul 5 den Motorbetrieb in dem Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) und initiiert den Motorbetrieb in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) (232).
  • Wieder auf 7 Bezug nehmend, werden Übergänge der tatsächlich während des Verbrennungsmodus in den Motor 10 eingespritzten Kraftstoffmasse entweder für die erste oder für die zweite vorgegebene Sequenz auf der Grundlage der vorgegebenen Kraftstoffmasse und des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs des gegenwärtigen Verbrennungsmodus entsprechend der Luftmassenströmung bestimmt. Wenn der bevorzugte Kraftstoffbereich des gegenwärtigen Verbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, kann die tatsächliche Kraftstoffmasse auf die bevorzugte Kraftstoffmasse eingestellt werden. Wenn die bevorzugte Kraftstoffmasse kleiner als der bevorzugte Kraftstoffbereich des gegenwärtigen Verbrennungsmodus ist, ist die tatsächliche Kraftstoffmasse eine Kraftstoffmasse, die einer minimalen Kraftstoffmasse des bevorzugten Kraftstoffbereichs des gegenwärtigen Verbrennungsmodus entspricht. Wenn die bevorzugte Kraftstoffmasse größer als der bevorzugte Kraftstoffbereich des gegenwärtigen Verbrennungsmodus ist, ist die tatsächliche Kraftstoffmasse eine Kraftstoffmasse, die einer maximalen Kraftstoffmasse des bevorzugten Kraftstoffbereichs des gegenwärtigen Verbrennungsmodus entspricht. Mit anderen Worten, die in den Motor 10 eingespritzte tatsächliche Kraftstoffmasse ist keine Kraftstoffmasse außerhalb des bevorzugten Kraftstoffbereichs des gegenwärtigen Verbrennungsmodus.
  • Wie 7 zeigt, nimmt der tatsächlich in den Motor 10 eingespritzte Kraftstoff während des Betriebs in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) (Gebiet I) zu, nachdem der bevorzugte Kraftstoffbereich für den homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SI-H-Verbrennungsmodus) zugenommen hat. Nachdem der Motor in den Schichtladungs-Verbrennungsmodus mit Funkenzündung (SC-SI-Verbrennungsmodus) übergegangen ist (Gebiet II), ist der tatsächlich eingespritzte Kraftstoff gleich der minimalen Kraftstoffmasse in dem Schichtladungs-Kraftstoffbereich mit Funkenzündung. Nachdem der Motorbetrieb in den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) übergegangen ist (Gebiet III), ist der tatsächlich eingespritzte Kraftstoff gleich der bevorzugten Kraftstoffmasse, wenn der zulässige Kraftstoffbereich für den Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung (HCCI-Verbrennungsmodus) mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt.
  • Alternative Ausführungsformen umfassen andere Verbrennungsmotoren, die eine steuerbare Ventilöffnungssteuerung aufweisen, einschließlich jenen, die mehrstufige Ventilöffnungen nutzen und/oder die eine variable Nockenphaseneinstellung nur für die Einlassventile oder nur für die Auslassventile oder kontinuierlich variable Ventilhub-, Phasen- und Dauersteuerungen aufweisen.
  • Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können Anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle Ausführungsform bzw. die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung, der einen steuerbaren Ventiltrieb mit Einlass- und Auslassventilen aufweist und zum Betrieb in mehreren Verbrennungsmodi ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben des Motors in einem ersten Verbrennungsmodus; Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung; Initiieren eines Übergangs vom Betreiben des Motors in dem ersten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in einem zweiten Verbrennungsmodus, wobei der Übergang das Betreiben des Motors in einem Zwischenverbrennungsmodus umfasst; Bestimmen einer bevorzugten Kraftstoffmasse, die dem Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus zum Erzielen der Betreiberdrehmomentanforderung zugeordnet ist; Übergehen vom Betreiben des Motors in dem ersten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in dem Zwischenverbrennungsmodus und Einstellen einer eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt; und Übergehen vom Betreiben des Motors in dem Zwischenverbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich für den zweiten Verbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile während des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus; und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse entsprechend Änderungen der Luftströmung, die dem eingestellten Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile während des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus zugeordnet sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile während des Betriebs in dem Zwischenverbrennungsmodus; und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse entsprechend Änderungen der Luftströmung, die dem eingestellten Öffnen und Schließen des Motors [engl.: ”of the of the engine”] während des Betriebs in dem Zwischenverbrennungsmodus zugeordnet sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse auf der Grundlage der bevorzugte Kraftstoffmasse und eines zulässigen Kraftstoffmassenbereichs, der dem ersten Verbrennungsmodus zugeordnet ist, eingestellt wird, wenn der Motor in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den ersten Verbrennungsmodus ein Bereich zwischen einer minimalen Kraftstoffmasse und einer maximalen Kraftstoffmasse ist und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die bevorzugte Kraftstoffmasse ist, wenn in dem ersten Verbrennungsmodus gearbeitet wird und der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den ersten Verbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die minimale Kraftstoffmasse ist, wenn in dem ersten Verbrennungsmodus gearbeitet wird und die bevorzugte Kraftstoffmasse kleiner als der zulässige Kraftstoffmassenbereich ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die maximale Kraftstoffmasse ist, wenn in dem ersten Verbrennungsmodus gearbeitet wird und die bevorzugte Kraftstoffmasse größer als der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den ersten Verbrennungsmodus ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse auf der Grundlage des zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für den Zwischenverbrennungsmodus eingestellt wird, wenn der Motor in dem Zwischenverbrennungsmodus arbeitet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus ein Bereich zwischen einer minimalen Kraftstoffmasse und einer maximalen Kraftstoffmasse ist und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die bevorzugte Kraftstoffmasse ist, wenn in dem Zwischenverbrennungsmodus gearbeitet wird und der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die minimale Kraftstoffmasse ist, wenn in dem Zwischenverbrennungsmodus gearbeitet wird und die bevorzugte Kraftstoffmasse kleiner als der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die maximale Kraftstoffmasse ist, wenn in dem Zwischenverbrennungsmodus gearbeitet wird und die bevorzugte Kraftstoffmasse größer als der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus auf der Grundlage eines vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs für den Zwischenverbrennungsmodus und einer überwachten Lufteinlassströmung bestimmt wird und wobei der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den zweiten Verbrennungsmodus auf der Grundlage eines vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisbereichs für den zweiten Verbrennungsmodus und der überwachten Einlassluftströmung bestimmt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Verbrennungsmodus ein homogener Verbrennungsmodus mit Funkenzündung ist und wobei der zweite Verbrennungsmodus ein Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung ist.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit Funkenzündung und Direkteinspritzung, der einen steuerbaren Ventiltrieb mit Einlass- und Auslassventilen aufweist und zum Betrieb in mehreren Verbrennungsmodi ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben des Motors in einem ersten Verbrennungsmodus; Bestimmen einer Betreiberdrehmomentanforderung; Überwachen einer Einlassluftströmung; Initiieren eines Übergangs vom Betreiben des Motors in dem ersten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in einem zweiten Verbrennungsmodus, wobei der Übergang das Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile umfasst; Bestimmen einer bevorzugten Kraftstoffmasse, die dem Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus zum Erzielen der Betreiberdrehmomentanforderung zugeordnet ist; Übergehen vom Betreiben des Motors in dem ersten Verbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in einem Zwischenverbrennungsmodus und Einstellen einer eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich bei der überwachten Einlassluftströmung für den Zwischenverbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt; und Übergehen vom Betreiben des Motors in dem Zwischenverbrennungsmodus zum Betreiben des Motors in dem zweiten Verbrennungsmodus und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse in der Weise, dass sie der bevorzugten Kraftstoffmasse entspricht, wenn ein zulässiger Kraftstoffmassenbereich bei der überwachten Einlassluftströmung für den zweiten Verbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile während des Betreibens in dem ersten Verbrennungsmodus; und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse entsprechend Änderungen der Luftströmung, die dem eingestellten Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile während des Betriebs in dem ersten Verbrennungsmodus zugeordnet sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: Einstellen des Öffnens und Schließens der Einlass- und der Auslassventile während des Betriebs in dem Zwischenverbrennungsmodus; und Einstellen der eingespritzten Kraftstoffmasse entsprechend Änderungen der Luftströmung, die dem eingestellten Öffnen und Schließen der Einlass- und der Auslassventile während des Betriebs in dem Zwischenverbrennungsmodus zugeordnet sind.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse auf der Grundlage der bevorzugten Kraftstoffmasse und eines zulässigen Kraftstoffmassenbereichs, der dem ersten Verbrennungsmodus zugeordnet ist, eingestellt wird, wenn der Motor in dem ersten Verbrennungsmodus arbeitet, und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse auf der Grundlage eines zulässigen Kraftstoffmassenbereichs für den Zwischenverbrennungsmodus eingestellt wird, wenn der Motor in dem Zwischenverbrennungsmodus arbeitet.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den ersten Verbrennungsmodus ein Bereich zwischen einer minimalen Kraftstoffmasse und einer maximalen Kraftstoffmasse ist und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die bevorzugte Kraftstoffmasse ist, wenn in dem ersten Verbrennungsmodus gearbeitet wird und der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den ersten Verbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die minimale Kraftstoffmasse ist, wenn in dem ersten Verbrennungsmodus gearbeitet wird und die bevorzugte Kraftstoffmasse kleiner als der zulässige Kraftstoffmassenbereich ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus ein Bereich zwischen einer minimalen Kraftstoffmasse und einer maximalen Kraftstoffmasse ist und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die bevorzugte Kraftstoffmasse ist, wenn in dem Zwischenverbrennungsmodus gearbeitet wird und der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus mit der bevorzugten Kraftstoffmasse zusammenfällt, und wobei die eingespritzte Kraftstoffmasse die minimale Kraftstoffmasse ist, wenn in dem Zwischenverbrennungsmodus gearbeitet wird und die bevorzugte Kraftstoffmasse kleiner als der zulässige Kraftstoffmassenbereich für den Zwischenverbrennungsmodus ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Verbrennungsmodus ein Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung ist und wobei der zweite Verbrennungsmodus ein homogener Verbrennungsmodus mit Funkenzündung ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst: Überwachen eines Motorarbeitspunkts; und wobei das Initiieren eines Übergangs auf der Grundlage des Motorarbeitspunkts stattfindet.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Initiieren eines Übergangs vom Betreiben des Motors in dem Verbrennungsmodus mit gesteuerter Selbstzündung zum Betreiben des Motors in dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung stattfindet, wenn des Motorarbeitspunkt einer vorgegebenen Motorbetriebszone entspricht, die dem homogenen Verbrennungsmodus mit Funkenzündung zugeordnet ist.
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