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AT5300U1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

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AT5300U1
AT5300U1 AT0069401U AT6942001U AT5300U1 AT 5300 U1 AT5300 U1 AT 5300U1 AT 0069401 U AT0069401 U AT 0069401U AT 6942001 U AT6942001 U AT 6942001U AT 5300 U1 AT5300 U1 AT 5300U1
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AT
Austria
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homogeneous
ignition mode
ignition
auto
exhaust gas
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AT0069401U
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English (en)
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Eduard Dipl Ing Unger
Alois Dipl Ing Fuerhapter
Gernot Philipp
Original Assignee
Avl List Gmbh
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, welche in zumindest einem ersten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen selbstgezündet und zumindest in einem zweiten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen fremdgezündet betrieben wird, wobei während des Motorbetriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungsbetrieb und umgekehrt gewechselt wird. Um den Umschaltvorgang zwischen den Motorbetriebsbereichen möglichst motorschonend, verzögerungsfrei und mit geringem Kraftstoffverbrauch und geringen Emissionen zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der homogene Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb und/oder der homogene Femdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb übergangslos von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus gewechselt wird, wobei während des Umschaltvorganges von homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb eine - bezüglich den Erfordernissen für stationären homogenen Selbstzündungsbetrieb - reduzierte Abgasmasse rückgeführt oder im Zylinder belassen wird.

Description


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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, wel- che in zumindest einem ersten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen selbstgezündet und zumindest in einem zweiten Motorbetriebsbereich im We- sentlichen homogen fremdgezündet betrieben wird, wobei während des Motor- betriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homo- genem Fremdzündungsbetrieb und umgekehrt gewechselt wird sowie eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens. 



  Die Verbrennung eines durch Selbstzündung entflammten mageren Kraft- stoff/Luft-Gemisches hat den Vorteil, dass wegen der homogenen Konzentra- tions- und Temperaturverteilung äusserst niedrige Emissionswerte für NOx und Russ erzielt werden. Dieses Verfahren wird im englischen Sprachraum als "HCCI- Verfahren" (Homogenous Charge Compression Ignition) bezeichnet. Der geringe Gehalt an NOx-Abgas resultiert beim HCCI-Verfahren daher, dass die Verbren- nung an einer Vielzahl von Zündorten beginnt, wodurch die Verbrennung mit re- lativ geringer Verbrennungstemperatur abläuft. Benzin hat für das HCCI-Verfah- ren wegen seiner sehr niedrigen Selbstzündungswilligkeit und des niedriger lie- genden Siedebereiches zwischen etwa 30  und 190  grosse Vorteile gegenüber Dieselkraftstoff.

   Das Verdichtungsverhältnis kann hier, ähnlich wie beim Diesel- motor, auf Werte von etwa 15 bis 17 angehoben werden. Da der genaue Zeit- punkt der Entflammung nur bei niedrigem effektivem Mitteldruck in erwünschter Weise kurz vor dem oberen Totpunkt fixiert werden kann, ist allerdings der er- reichbare effektive Mitteldruck beim HCCI-Verfahren in nachteiliger Weise auf den Teillastbereich beschränkt, wie aus der Veröffentlichung "An Experimental Study on Premixed-Charge Compression Ignition Gasoline Engine", Taro Aoyama et al., SAE 960081, hervorgeht. 



  Die DE 199 27 479 Q1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschine, welches vorsieht, dass die Brennkraftmaschine unterhalb eines vordefinierten Grenzwertes des effektiven Mitteldruckes homo- gen selbstgezündet und oberhalb des Grenzwertes fremdgezündet betrieben wird. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile des HCCI-Verfahrens ohne dessen Nachteile nutzen. 



  Die HCCI-Betriebsart ist in erster Linie dafür vorgesehen, das Nieder- und Teil- lastgebiet abzudecken, während der fremdgezündete Motorbetrieb für die höhere Teillast sowie für die Voll last Verwendung findet. Im dynamischen Betrieb einer Brennkraftmaschine ist es aber unumgänglich zwischen beiden Betriebsarten 

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 während des Motorbetriebes zu wechseln ohne gravierende Einbussen bei der Drehmomentabgabe in den Übergangsphasen zu generieren. 



  Aus der EP 1 085 192 A2 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, welche im mitt- leren Teillastbereich homogen selbstgezündet und im oberen Teillastbereich, im Volllastbereich, aber auch im untersten Teillastbereich homogen fremdgezündet betrieben wird. Im Bereich des Umschaltens vom fremdgezündeten in den selbstgezündeten Betrieb wird die Menge an rückgeführtem Abgas erhöht, um eine sichere Selbstzündung zu gewährleisten. Umgekehrt wird beim Umschalten vom selbstgezündeten in den fremdgezündeten Betrieb die Menge an rückge- führtem Abgas rechtzeitig reduziert, um Klopferscheinungen zu vermeiden. Beim Wechsel zwischen einer Betriebsart in die andere wird ein Übergangsbetrieb durchgeführt, während der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt und eine geschichtete Ladung erzeugt wird.

   Dadurch soll eine stabile und gleichmä- &num;ige Verbrennung während des Wechsels der Betriebszeiten erreicht werden. Der Übergangsbetrieb wirkt sich allerdings nachteilig auf das Ansprechverhalten und die Emissionen aus. 



  Im homogenen Fremdzündungsbetrieb wird die Füllung üblicherweise über Dros- selung der Frischluftzufuhr mittels eines Drosselorganes in der Frischluftleitung oder über Drosselung der Frischluftzufuhr mittels eines variablen Ventiltriebsme- chanismus realisiert. Betrachtet man einen konstanten Drehzahl-/Lastpunkt in beiden Betriebsarten, so zeigt sich, dass bei gleicher Drehmomentenabgabe im homogenen Fremdzündungsbetrieb wesentlich mehr Energie im Abgas gebunden ist als im HCCI-Betrieb. Diese Tatsache ist von entscheidender Bedeutung, wenn die Betriebsart gewechselt werden soll. Zusätzlich wird der homogene Fremdzün- dungsbetrieb mit wesentlich geringerer Abgasrückführung betrieben als der ho- mogene Selbstzündungsbetrieb. 



  Im HCCI-Betrieb wird die Füllung des Zylinders nicht gedrosselt, sondern der Motor wird in dieser Betriebsart entdrosselt gefahren. Bei Änderung des Be- triebspunktes ändert sich aber sehr wohl die Füllungszusammensetzung, die sich aus der Frischluftmasse, der rückgeführten Abgasmasse der letzten Verbrennung sowie der eingespritzten Kraftstoffmasse zusammensetzt. In diesem Betriebsmo- dus wird die Zylinderladung mit Hilfe des rückgeführten Abgases so konditioniert, dass ein Selbstzündungsprozess stattfinden kann. Die Kompressionszündung er- folgt über die Temperaturerhöhung des Luft-Kraftstoffgemisches während der 
Kompressionsphase, in der die Zylinderladung auf ein minimales Restvolumen komprimiert wird. 



   Wird die Brennkraftmaschine in beiden Betriebsarten stationär gefahren, so wer- den die notwendige Frischluftmasse und die Abgasrückführmasse aus unter Sta- 

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 tionärbedingungen ermittelten Kennfeldsätzen ausgelesen und über Verstellung der Phasenschieber, des variablen Ventiltriebs und/oder des elektrischen Dros- selorganes eingestellt. Nachdem die Temperaturverhältnisse, speziell die Abgas- temperaturen, in den Übergangsphasen aber extrem stark von den Stationär- werten abweichen, muss in diesen Übergängen die Frischluftmasse und die rück- gesaugte oder verdichtete Restgasmasse so korrigiert werden, dass in der Tran- sientphase keine übermässige Beanspruchung der Brennkraftmaschine auftritt. 



  Die Auswahl, welcher Verbrennungsmodus für welchen Betriebspunkt am geeig- netsten ist, wird von einem übergeordneten Betriebsartenkoordinator bestimmt. 



  Kritisch beim Wechsel der Betriebsart ist der Übergang vom homogenen Fremd- zündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb, da bereits im ersten Zyklus nach der Umschaltung die Zylinderladung so zusammengesetzt sein muss, dass eine Verbrennung mit Selbstzündung zur richtigen Kurbelposition stattfindet. Eine sehr entscheidende Grösse, die die Lage der Verbrennung im homogenen Selbstzündungsbetrieb beeinflusst, ist die Mischtemperatur der Zy- linderladung. Ist die Mischtemperatur der Zylinderladung zu hoch, findet die Verbrennung zu früh statt und es ist mit dem Auftreten von sehr hohen Druckan- stiegen zu rechnen. Dies geht mit einer enormen Beanspruchung des Triebwer- kes sowie einem starken Verbrennungsgeräusch einher.

   Ist die Mischtemperatur der Zylinderladung hingegen zu niedrig, findet die Verbrennung entweder zu spät statt oder die Bedingungen für die Selbstzündung werden nicht erreicht und es kommt zu einem Verbrennungsaussetzer. Diese Konstellation soll aber vermie- den werden, um einerseits keinen spürbaren Drehmomenteinbruch an der Kupp- lung zu haben und um andererseits die Emissionen der Verbrennungskraftma- schine niedrig zu halten. 



  Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass ein motorschonender, emissionsarmer und verzögerungsfreier Übergang zwischen den Motorbetriebsbereichen mit homogener Fremdzündung und homogener Selbstzündung möglich ist. 



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der homogene Selbstzün- dungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb und/oder der homogene Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb übergangslos von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus gewechselt wird, wobei während des Umschaltvorganges vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb eine - bezüglich der Erfordernissen für stationären homo- genen Selbstzündungsbetrieb - reduzierte Abgasmasse rückgeführt oder im Zy- linder belassen wird. Durch die Zurücknahme der rückgeführten Abgasmasse während der Umschaltphase kann die Mischtemperatur der Zylinderfüllung er- niedrigt und in weiterer Folge die Verbrennungslage konstant gehalten werden. 

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  Aufgrund der hohen Abgastemperaturen im homogenen Fremdzündungsbetrieb wird für die ersten Zyklen des homogenen Selbstzündungsbetriebes die rückge- führte Abgasmasse zurückgenommen, da andernfalls eine zu frühe Verbrennung stattfindet, bei der mit sehr hohem Druckgradienten im Brennraum zu rechnen ist. Die Anpassung der rückgeführten Abgasmasse kann dadurch erfolgen, dass zur Reduzierung der rückgeführten Abgasmasse die - zwecks innerer Abgas- rückführung während der Einlassphase durchgeführte - Öffnung, zumindest eines Auslassventiles während der Einlassphase verkürzt wird und somit die Mischtem- peratur der Füllung erniedrigt wird.

   Die Anpassung der rückgeführten Abgas- masse kann alternativ dazu auch über eine Kombination der Einlass- und Aus- lasssteuerzeit erfolgen, indem die Einlasssteuerzeit verlängert und die Auslass- steuerzeit verkürzt wird, um einen Füllungsverlust zu kompensieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass zur Reduzierung der zurückbleibenden Abgas- masse die Auslasssteuerzeit während der Auslassphase erhöht wird. Dadurch verbleibt weniger Abgasmasse am Ende der Auslassphase im Zylinder. 



  Um einen nahtlosen Übergang vom Fremdzündungsbetrieb in den Selbstzün- dungsbetrieb zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn nach der umschaltbeding- ten Reduzierung die rückgeführte Abgasmasse in Abhängigkeit der seit der Um- schaltung stattgefundenen Verbrennungszyklen kontinuierlich oder diskontinuier- lich entsprechend den Erfordernissen für homogenen Selbstzündungsbetrieb er- höht wird. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass zum Zeitpunkt der Umschaltung ein Zykluszähler gestartet wird, der die Verbren- nungszyklen seit der letzten homogenen Fremdzündungsverbrennung aufsum- miert und dass die rückgeführte Abgasmasse als Funktion der Zykluszahl ermit- telt wird. 



  Beim Übergang vom homogenen Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb können die Ventilsteuerzeiten sprungartig von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus geändert werden. Um während der Umschalt- phase eine Kompensation des Drehmomentes durchführen zu können, kann während der Umschaltung der Zündzeitpunkt in Richtung des oberen Totpunktes der Zündung verstellt werden. 



   Der erste Motorbetriebsbereich ist der homogenen Selbstzündung, der zweite 
Motorbetriebsbereich der homogenen Fremdzündung zugeordnet. 



   Die Durchführung des Verfahrens erfolgt vorteilhafterweise mit einer mit Otto- 
Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine, bei der vorgesehen ist, dass die 
Brennkraftmaschine eine voll variable Ventilbetätigungseinrichtung und eine Ein- richtung zur gesteuerten Rückführung von Abgas aufweist, so dass übergangslos zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungs- 

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 betrieb und/oder zwischen homogenem Fremdzündungsbetrieb und homogenem Selbstzündungsbetrieb gewechselt werden kann. 



  Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutern. Es zeigen Fig. la bis Fig. lh einen zyklusaufgelösten Umschaltvorgang vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb ohne Korrek- turfunktion, Fig. 2a bis Fig. 2b einen zyklusaufgelösten Umschaltvorgang vom homogenen Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb, Fig. 3a bis Fig. 3d einen zyklusaufgelösten Umschaltvorgang vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb mit aktiver Korrekturfunktion für die rückgeführte Abgasmasse, Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der Korrekturfunktion, Fig. 5a bis Fig. 5e verschiedene Motorparameter beim Umschaltvorgang in den homogenen Selbstzündungsbetrieb, Fig. 6 ein Motor- kennfeld mit den unterschiedlichen Motorbetriebsbereichen, Fig.

   7 einen sche- matischen Hubverlauf der Gaswechselventile im Selbstzündungsbetrieb gemäss einer ersten erfindungsgemässen Ausführung und einen schematischen Hubver- lauf der Gaswechselventile im Selbstzündungsbetrieb gemäss einer zweiten erfin- dungsgemässen Ausführung. 



  Die prinzipielle Abfolge eines Umschaltvorganges vom homogenen Fremdzün- dungsbetrieb SI in den homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI ist in Fig. 1 für den Fall dargestellt, dass hart zwischen beiden Moden umgeschaltet wird und keine Korrekturfunktion während der Umschaltung aktiv ist. In der Fig. 1 sind über dem Kurbelwinkel CDM der Zylinderdruck P der Heizverlauf Q und der in- tegrale Heizverlauf DQ dargestellt. Die Berechnung der notwendigen Gasmassen- ströme sowie der notwendigen Kraftstoffmasse werden für die jeweils inaktive Betriebsart immer parallel im Hintergrund mitberechnet, so dass jederzeit ein Umschaltvorgang möglich ist, soferne die Randbedingungen einen Betriebsar- tenwechsel freigeben.

   Innerhalb eines Arbeitsspiels wird bei einem Umschaltvor- gang die gewünschte Frischluftmasse mat die rückgeführte Abgasmasse mE so- wie die Kraftstoffmasse für die gewünschte Betriebsart als Stellgrösse ausgege- ben. 



  Um bei der Umschaltung vom homogenen Fremdzündungsbetrieb SI in den ho- mogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI die Mischtemperatur Tmisch der Zylinder- füllung zu vermindern und in weiterer Folge die Verbrennungslage MFB50% kon- stant halten zu können, wird während der Umschaltphase die rückgeführte Ab- gasmasse mE entsprechend zurückgenommen. Aufgrund der hohen Abgastem- peraturen im homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI wird für die ersten Zyklen des HCCI-Betriebes die rückgeführte Abgasmasse mE zurückgenommen, da an- dernfalls eine zu frühe Verbrennung stattfindet, bei der mit sehr hohen Druck- gradienten im Brennraum zu rechnen ist.

   Die Anpassung der rückgeführten Ab- 

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 gasmasse mE kann dadurch erfolgen, dass nur über Verringerung der Auslass- steuerzeit der rückgeführte Abgasmassenstrom mE verringert wird und somit die Mischtemperatur   Tmisch   der Füllung erniedrigt wird oder über eine Kombination der Einlass- und Auslasssteuerzeit, indem die Einlasssteuerzeit verlängert und die Auslasssteuerzeit verkürzt wird, um einen Füllungsverlust zu kompensieren. 



  Um einen stetigen Übergang vom SI-Betrieb in den HCCI-Betrieb zu ermöglichen, wird die Abgasmasse mE nach der Zurücknahme während der Umschaltung wie- der allmählich entsprechend einer Korrekturfunktion erhöht. 



  Das Prinzip der Realisierung der Korrekturfunktion ist in Fig. 4 dargestellt. Die Parameter für die Freigabe des Öffnungsquerschnittes der Gaswechselventile im stationären HCCI-Betrieb und im Fremdzündungsbetrieb SI sind in Kennfeldern AV-HCCI und AV-SI abgelegt, die über der Motordrehzahl n und dem Lastmo- ment M aufgespannt sind. Tritt nun eine Anforderung B-HCCI für die Umschal- tung in den homogenen Selbstzündungsbetrieb HCCI auf, wird ein Zykluszähler Z gestartet, der die Arbeitsspiele seit der letzten homogenen Fremdzündungs- verbrennung SI aufsummiert. Mit dessen Hilfe wird ein Kennfeld oder eine Kenn- linie AV-COR adressiert, um in Abhängigkeit der Zykluszahl die rückzuführende Abgasmasse mE durch die Öffnungsdauer AV der Gaswechselventile während der Umschaltung beeinflussen zu können. 



  Die Abfolge der Verbrennungszyklen mit der aktiven Korrekturfunktion ist in Fig. 3a bis Fig. 3d dargestellt, wobei hier ausgehend von der fremdgezündeten Betriebsart SI (Fig. 3a) die folgenden Verbrennungszyklen bereits im Selbstzün- dungsmodus HCCI arbeiten. Durch die Korrekturfunktion wird vermieden, dass der Energieumsatz der ersten Verbrennungen im HCCI-Modus schon vor dem oberen Totpunkt OT der Zündung stattfindet. 



   Die Anpassung der rückgeführten Abgasmasse   mE   kann aber auch in Kombina- tion mit einem Abgastemperaturmodell und einem schnellen Abgastemperatur- sensor realisiert werden. Das Abgastemperaturmodell stellt für jeden Drehzahl- /Lastpunkt die unter stationären Verhältnissen sich ergebende Abgastemperatur zur Verfügung. Der schnelle Abgastemperatursensor hingegen misst die tatsäch- liche Abgastemperatur. Die Differenz der beiden Temperaturen kann als Re- gelabweichung verwendet werden, um unter Instationärverhältnissen die Misch- temperatur Tmisch so anzupassen, dass keine zu hohen Mischtemperaturwerte 
Tmisch der Füllung auftreten. Die Temperaturverhältnisse bzw. die Ladungszu- sammensetzung bei einem Umschaltvorgang W sind in den Fig. 5a bis Fig. 5e über der Zeit t zusammengestellt.

   Fig. 5a stellt dabei den Umschaltbefehl B-HCCI dar, Fig. 5b den Frischluftmassenstrom mfL, Fig. 5c die rückgeführte Abgasmasse mE, Fig. 5d die Mischtemperatur   Tmisch   und Fig. 5e den 50%-Massenumsatzpunkt 
MFB50% in Grad-Kurbelwinkel dar. Strichliert ist die Umschaltung W ohne Kor- 

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 rekturfunktion, voll die Umschaltung W mit Korrekturfunktion dargestellt. Erst wenn einige HCCI-Verbrennungen stattgefunden haben, kann dieser Korrektur- eingriff wieder zurückgenommen werden, da sich nach einer   Stabilisierungsphase   wieder stationäre Verhältnisse einstellen. 



  Fig. 6 zeigt ein Motorkennfeld mit den unterschiedlichen Betriebsbereichen HCCI und SI, wobei der indizierte Mitteldruck p, über der Motordrehzahl n aufgetragen ist. Der homogene Selbstzündungsbetrieb HCCI ist dem unteren Teillastbereich, der homogene Fremdzündungsbereich SI dem mittleren und oberen Teillast- so- wie dem Volllastbereich zugeordnet. Mit G2 G3, G4, G5 sind Betriebslinien ver- schiedener Getriebestufen eingezeichnet. 



  Wird die Lastanforderung zu hoch, so dass der Betriebsbereich der Selbstzün- dung verlassen werden muss, kann mit Hilfe des variablen Ventiltriebes die Zy- linderfüllung von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus in dem Masse verändert werden, dass hier ohne weiteres die Betriebsart sprungartig gewechselt werden kann. Während der Umschaltphase ist es auch möglich, mit Hilfe eines Zündwin- keleingriffes (Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung des oberen Totpunk- tes OT der Zündung) einen Momentenkompensation durchführen zu können. 



  Die prinzipiellen Zusammenhänge während eines solchen Umschaltvorganges sind in Fig. 2a und Fig. 2b dargestellt. Wie aus diesen Figuren erkennbar ist, fin- det die Verbrennung bereits im ersten Zyklus nach der Umschaltung bei der rich- tigen Kurbelwinkellage statt. 



  Die Zumessung des rückgeführten Abgases kann mit Hilfe eines variablen Ventil- triebs prinzipiell auf zwei verschiedene Arten erfolgen, welche anhand der Fig. 7 und Fig. 8 erläutert werden. In strichlierten Linien ist in den Fig. 7 und Fig. 8 je- weils der normierte Ventilhub h des oder der Auslassventile A, in voll ausgezoge- nen Linien der Ventilhub h des oder der Einlassventile E über dem Kurbelwinkel a dargestellt. Mit   @Aol,   ÓAoz bzw. ÓAC1, sind Auslassventilöffnungswinkel, mit ÓAol aAC2 und aAC sind Auslassschliesswinkel, mit aEO Einlassöffnungswinkel und mit aEc Einlasschliesswinkel bezeichnet. Die Steuerzeiten für das Prinzip 1 sind in Fig. 7 dargestellt. Bei diesem Verfahren wird zunächst das Abgas während der Phase   AV-D1   ausgeschoben und in der Phase AV-D2 wieder in den Brennraum ange- saugt.

   Der Auslassventilöffnungswinkel ÓAC1 bewegt sich im Bereich von 570  bis 
510  Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, der Auslassven- tilschliesswinkel ÓAC2 in einem Bereich von 390  bis 330  Kurbelwinkel. Der Aus- lassventilöffnungswinkel Ó Ao2 bewegt sich im Bereich von 340 bis 280 Grad Kur- belwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Auslassventilöffnungs- dauer der Phase AV-D2 in einem Bereich von 20  bis   1000   Kurbelwinkel. Das 
Einlassventil öffnet in der Phase EV-D in einem Bereich von 380  bis 280  Kur- 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 belwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Einlassventilöffnungs- dauer EV-D beträgt 30  bis 150  Kurbelwinkel. Eine Reduzierung der rückge- führten Abgasmasse kann durch Verkürzung der Auslasssteuerzeit der Phase AV- D2 erfolgen. 



  Wird allerdings nach dem Prinzip 2 der sogenannten Restgasverdichtung gear- beitet, wie in Fig. 8 dargestellt, verbleibt nach Beendigung der Auslassphase ein Teil der Abgasmasse im Zylinder. Eine Verkürzung der Auslasssteuerzeit AV-D der Auslassphase führt dadurch zu einer Erhöhung der rückgeführten Abgas- masse, da mehr Abgas im Zylinder verbleibt und somit zu einer Erhöhung der Mischtemperatur im Zylinder. Eine Verlängerung führt entsprechend zu einer Verringerung der rückgeführten Abgasmasse. Der Auslassventilöffnungswinkel ÓAO bewegt sich bei dieser Variante im Bereich von 600  bis 500  Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Auslassventilöffnungsdauer AV- D in einem Bereich von 20  bis 150  Kurbelwinkel.

   Das Einlassventil öffnet in der Phase EV-D in einem Bereich von 330  bis 230  Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt ZOT der Zündung, die Einlassventilöffnungsdauer EV-D beträgt 30  bis 150  Kurbelwinkel.

Claims (10)

  1. ANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, welche in zumindest ei- nem ersten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen homogen selbstgezündet und zumindest in einem zweiten Motorbetriebsbereich im Wesentlichen ho- mogen fremdgezündet betrieben wird, wobei während des Motorbetriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb und homogenem Fremdzündungsbetrieb und umgekehrt gewechselt wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass der homogene Selbstzündungsbetrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb und/oder der homogene Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzündungsbetrieb übergangslos von einem Zyklus auf den nächsten Zyklus gewechselt wird,
    wobei während des Umschaltvorgan- ges vom homogenen Fremdzündungsbetrieb in den homogenen Selbstzün- dungsbetrieb eine - bezüglich den Erfordernissen für stationären homoge- nen Selbstzündungsbetrieb - reduzierte Abgasmasse rückgeführt oder im Zylinder belassen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während der Einlassphase zur inneren Abgasrückführung zumindest ein Auslassventil geöffnet wird, dadurch ge- kennzeichnet, dass zur Reduzierung der rückgeführten Abgasmasse die Auslasssteuerzeit während der Einlassphase verkürzt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Einlasssteuerzeit verlängert wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach dem Ende der Auslassphase zumindest ein Teil des Abgases im Zylinder belassen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der zurückbleibenden Abgasmasse die Auslasssteuerzeit während der Auslassphase erhöht wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach der umschaltbedingten Reduzierung die rückgeführte Abgas- masse in Abhängigkeit der seit der Umschaltung stattgefundenen Verbren- nungszyklen kontinuierlich oder diskontinuierlich entsprechend den Erfor- dernissen für homogenen Selbstzündungsbetrieb erhöht wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zeit- punkt der Umschaltung ein Zykluszähler gestartet wird, der die Verbren- nungszyklen seit der letzten homogenen Fremdzündungsverbrennung auf- summiert und dass die rückgeführte Abgasmasse als Funktion der Zyklus- zahl ermittelt wird. <Desc/Clms Page number 10>
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest beim Umschaltvorgang vom homogenen Selbstzündungs- betrieb in den homogenen Fremdzündungsbetrieb die Ventilsteuerzeiten zumindest eines Gaswechselventiles sprungartig von einem Verbrennungs- zyklus auf den nächsten Verbrennungszyklus entsprechend den jeweiligen Betriebserfordernissen geändert werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umschaltvorganges vom homogenen Selbstzündungsbetrieb in den homo- genen Fremdzündungsbetrieb der Zündzeitpunkt in Richtung des oberen Totpunktes verstellt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motorbetriebsbereich der unteren Teillast und der zweite Motorbetriebsbereich der mittleren und oberen Teillast sowie der Volllast zugeordnet wird.
  10. 10. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An- sprüche 1 bis 9, welche bei Teillast homogen selbstgezündet und bei Volllast und/oder hoher Motorlast homogen fremdgezündet betreibbar ist, wobei während des Betriebes lastabhängig zwischen homogenem Selbstzündungs- betrieb (HCCI) und homogenem Fremdzündungsbetrieb (SI) und umgekehrt gewechselt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraft- maschine eine voll variable Ventilbetätigungseinrichtung und eine Einrich- tung zur gesteuerten Rückführung von Abgas aufweist, so dass übergangs- los zwischen homogenem Selbstzündungsbetrieb (HCCI) und homogenem Fremdzündungsbetrieb (SI) und/oder zwischen homogenem Fremdzün- dungsbetrieb (SI) und homogenem Selbstzündungsbetrieb (HCCI) gewech- selt werden kann.
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