DE10359585B4

DE10359585B4 - Steuerung des Selbstzündezeitpunkts eines HCCI-Motors

Info

Publication number: DE10359585B4
Application number: DE10359585A
Authority: DE
Inventors: Jialin Canton Yang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2003-01-13
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: DE10359585A1; US20060288966A1; US7093568B2; US20040134449A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Viertakt-Verbrennungsmotors, der im Kompressionsselbstzündungsmodus betrieben wird und ein Ansaugventil in der Ansaugöffnung, ein Abgasventil in der Abgasöffnung und eine Brennkammer aufweist, mit: Einstellen des Ansaugventils relativ zum Abgasventil, um die Ansaugventilöffnungszeit relativ zum oberen Totpunkt über aufeinanderfolgende Motorzyklen zu variieren, um den Selbstzündungszeitpunkt entsprechend einem vom Betreiber angeforderten Motordrehmoment zu ändern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines 4-Takt Verbrennungsmotors, der im Kompressionsselbstzündungs-Modus mit homogener Charge betrieben wird.
Konventionelle, benzinbetriebene Verbrennungsmotoren verwenden Zündfunkenzündung, wobei Treibstoff und Luft vorgemischt werden und der Funken eine Flamme initiiert, die durch die Luft/Treibstoffmischung in der Brennkammer propagiert. Der andere Verbrennungsmotortyp verwendet Kompressionsselbstzündung, wobei Luft und Treibstoff bis kurz vor dem oberen Totpunkt im Motor, wo die Temperatur der Luft in der Brennkammer aufgrund der Kompression hoch ist, absichtlich von einander getrennt gehalten werden. Der Treibstoff wird sodann schnell in die Brennkammer als sehr feiner Nebel injiziert, der sich teilweise mit Luft mischt und in der Brennkammer selbst entzündet. Die Steuerung des Treibstoffeinspritzens steuert somit den Zeitpunkt der Selbstzündung. Typisch für diese Art Kompressionsselbstzündungs-Motoren sind Dieselmotoren.
Verbrennungsmotoren mit Kompressionsselbstzündung bei homogenen Chargen (HCCI) sind bekannt und bieten ein Potential, Treibstoffverbrauch und NOx Emissionen zu verringern. Ein HCCI Motor verwendet eine vorgemischte Luft/Treibstoff-charge zur Brennkammer wie in einem zündfunkengezündeten Motor, wobei die Charge durch Kompressionszündung gezündet wird, wie in einem Dieselmotor, wo die Temperatur der Luft/Treibstoffcharge die Selbstentzündungs-Temperatur in der Brennkammer erreicht. HCCI Motoren werden typischerweise mit konventionellen Zündkerzen für jeden Zylinder ausgerüstet und relativ geringen Kompressionsver-hältnissen, die typisch für gezündete Motoren (SI-Motoren) sind, wodurch der Motor vom HCCI-Betriebszustand bei niedrigeren Motorlasten in den SI-Betriebszustand bei höheren Motorlasten ohne Klopfen des Motors umgeschaltet werden kann.
Die zeitliche Steuerung der Selbstzündung eines HCCI Motors ist schwieriger als in einem Diesel Motor, der den Treibstoff-Injektionszeitpunkt zur Steuerung des Selbstzündezeitpunktes steuert. Bei einem HCCI Motors muss die Zusammensetzung und Temperatur der Treibstoff/Gas Mischung in der Brennkammer zur Steuerung des Selbstzündezeitpunkts gesteuert werden.
Es ist vorgeschlagen worden, den HCCI Selbstzündezeitpunkt zu steuern in dem eine als negative Ventilüberlappungsstrategie bezeichnete Methode verwendet wird, die Abgasrückführung in die Brennkammer umfasst. Eine negative Ventilüberlappungssteuerungsstrategie umfasst das Rückhalten heisser verbrannter Restgase im Zylinder, um diese später mit in die Brennkammer eingeführter Frischluft zu mischen. Die zurückgehaltenen verbrannten Gase erhöhen die Temperatur der Luft/verbrannte Gase Mischung und fördern die Selbstzündung. Der Selbstzündungszeitpunkt (Verzögerung) wird durch die Gleichung: t = A exp (E/RT) repräsentiert, wobei t die Zeit ist, die die Mischung in der Brennkammer zur Selbstzündung benötigt, die auch häufig als Zündverzögerung bezeichnet wird, A eine empirische Konstante, E die Aktivierungsenergie und eine Funktion der Zusammensetzung der Mischung, wie des Treibstofftyps, der Treibstoff/Luft Mischung, Menge Reststoff usw., und R die universelle Gaskonstante. Da die Gleichung eine exponentielle Beziehung ausdrückt, spielt offensichtlich die Temperatur der Mischung eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung, falls und insbesondere wann die Selbstzündung auftreten wird.
Nach der negativen Ventilüberlappungssteuerungsstrategie schliesst das Abgasventil vor dem oberen Totpunkt (TDC) und das Ansaugventil öffnet nach dem oberen Totpunkt, sodass beide Ventile am oberen Totpunkt des Abgashubs geschlossen sind. Eine derartige Steuerungsstrategie steuert das Rückhalten heisser verbrannter Restgase in der Brennkammer, um wiederum den Selbstzündezeitpunkt zu steuern. 5 zeigt mehrere Ansaug- und Abgasventilhubkurven, aufgetragen gegen den Kurbelwellenwinkel für einen HCCI Motor, um die negative Ventilüberlappungsstrategie zu illustrieren, bei der verschiedene negative Ventilüberlappungen zum Einsatz bei verschiedenen Motordrehmomenten gezeigt werden. Insbesondere werden für verschiedene Motordrehmomente verschiedene Paare Ansaug- und Abgasventilhubkurven (beispielsweise Kurven 1I, 1E; 2I, 2E; 3I, 3E; usw.) verwendet, die miteinander koordiniert sind, um die erwünschte negative Überlappung für ein spezielles Motordrehmoment zu schaffen. Dies bedeutet, dass Ansaug- und Abgasventilhubkurven 1I, 1E koordiniert für ein bestimmtes Motordrehmoment verwendet werden, andere Ansaug- und Abgasventilhubkurven 2I, 2E koordiniert für ein anderes spezifisches Motordrehmoment usw.. Die negative Ventilüberlappungssteuerungsstrategie wird durch Willard et al in "Das Klopfsyndrom – Abhilfen und sein Potential", SAE 982483, 1998, beschrieben. Die Verwendung der negativen Ventilüberlappung als einzige variable Steuerung bei einer HCCI Motorsteuerungs-strategie, um sowohl den Selbstzündezeitpunkt als auch das Luft/Treibstoff Verhält-nis bei verschiedenen Betriebsbe dingungen zu ändern, ist sofern problematisch, als die Verwendung einer einzigen negativen Ventilüberlappung als variable Steuer-strategie unzureichende Freiheitsgrade zur Steuerung des Luft/Treibstoff Verhält-nisses, der Gastemperatur im Zylinder und des Restanteils verbrannter Gase im Zylinder bietet, um günstige Werte für alle dieser Parameter unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu schaffen.
Die EP 0724 067 B1 beschreibt ein Steuersystem für Verbrennungsmotoren, das aber nur für herkömmliche Verbrennungsmotoren mit Zündkerzen geeignet ist. Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf HCCI-Motoren, welche ein anderes Verhalten haben, da bei höheren Kompressionen keine durch Zündkerzen gesteuerte Zündung erfolgt. Demzufolge sind klassische Motorsteuerungen, die von über Zündkerzen gesteuerte Zündzeitpunkte verfügen, nicht einsetzbar. Das EP 1052391 A2 offenbart wiederum eine selbstzündenden Motor, der eine vorreagierte Kraftstoffmischung erhält, aber – im Gegensatz zu HCCI-Motoren, keine Möglichkeit der Umschaltung von Zündung über Zündkerzen bei niedriger Last auf Selbstzündung über Kompression bei hoher Last, wie bei HCCI-Motoren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuerung für HCCI-Motoren anzugeben, welche verminderte Emissionen liefert. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und 6 sowie Einrichtungen mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 und 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Einrichtung, die eine spezielle Ventilzeitgeberstrategie einsetzen, um den Selbstzündezeitpunkt eines im HCCI Modus betriebenen Viertakt-Verbrennungsmotors bei verschiedenen Motornbetriebszuständen zu steuern, wie sie den unterschiedlichen, vom Betreiber (Fahrer) angeforderten Motordrehmomenten entsprechen. Eine spezifische Ventilsteuerstrategie verändert zeitlich den Hub des Ansaugventils relativ zum Abgasventil oder umgekehrt und relativ zum oberen Totpunkt entsprechend einer Änderung des vom Betreiber angeforderten Drehmoments bspw., um die Menge zurückgehaltener verbrannter Restgase in der Brennkammer, die zu einer Ansaug- oder Abgasöffnung fliesst, in und zurück die Brennkammer, wodurch das Restgas thermische Energie verliert und abgekühlt wird, zu ändern. Eine derartige Steuerung des Flusses von Resten verbrannten Gases zwischen der Brennkammer und dem Ansaug- oder Abgasöffnung und demzufolge der Temperatur durch die Ventilsteuerstrategie wird eingesetzt, um die Temperatur der Mischung Frischluft/verbrannte Restgase in der Brennkammer, in die Treibstoff eingemischt wird und demzufolge den Selbstzündezeitpunkt, um einer vorgegebenen Drehmomentanforderung an den Motor zu genügen, zu steuern. Wenn sich die Motorgeschwindigkeit oder das Drehmoment ändert, neigt der Zündzeitpunkt des HCCI Motors dazu, sich zu ändern. Beispielsweise verschiebt sich bei höheren Drehmoment der Zündpunkt nach vorne, was zur erhöhten Wärmeübergangsverlusten, NOx Emissionen und Verbrennungsgeräuschen führt. Das erfindungsgemäße Motorsteuersystem stellt so ein, dass sich der Zündzeitpunkt zum opti-malen Kurbelwellenwinkel zurückbewegt. Bei niedrigerem Motordrehmoment neigt der Zündzeitpunkt dazu, verzögert zu werden, was zu einer Erhöhung der CO-Emissionen und niedrigerer Verbrennungseffizienz führt. Das Motorsteuersystem stellt nun so ein, dass der Selbstzündezeitpunkt sich zum optimalen Kurbelwellenwinkel zurück bewegt.
So kann der Motor mit einem stöchiometrischen Luft/Treibstoffmischungsverhältnis und einem konventionellen Drei-Wege-Katalysator für die Nachbehandlung der Abgase betrieben werden.. Die Steuerung der im Zylinder zurückgehaltenen heissen Restbrenngasmasse bewirkt eine Steuerung des Zündzeitpunkts während des HCCI Motorbetriebszustandes, wobei das Luft/Treibstoff Verhältnis so gesteuert wird, dass ein stöchiometrisches Mischungsverhältnis für den Motorbetriebszustand über einen grossen Bereich klimatischer und Wetterbedingungen geschaffen wird, ohne den Selbstzündezeitpunkt zu ändern.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Abgasventilbestätigungszeit vor dem oberen Totpunkt im wesentlichen über aufeinanderfolgende Motorzyklen im wesentlichen fest, um das Luft/Treibstoff Verhältnis in der Brennkammer zu steuern. Die Öffnungszeit des Ansaugventils wird relativ zum oberen Totpunkt (d.h. in Richtung oberer Totpunkt verschoben) über mehrere Ansaugzyklen so variiert, dass die Temperaturänderungen der Frischluft/verbrannte Restgase Mischung in der Brennkammer, in der der Treibstoff vermischt wird, und demzufolge der Selbstzündezeitpunkt verändert wird. Der Abgasventilbetätigungszeitpunkt und/oder Treibstoffeinspritzpulsbreite kann leicht eingestellt werden, um den Effekt der Temperaturänderung der Mischung auf die in die Brennkammer eingebrachte Frischluftmasse zu kompensieren. Ferner wird für jedes Ansaugereignis bevorzugt ein Anfangsansaugventilöffnungsereignis unmittelbar nach dem Schliessen des Abgasventils und vor Erreichen des oberen Totpunkts vorgesehen, gefolgt durch einen nach dem oberen Totpunkt auftretendes Hauptansaugventilereignis, um die Motorpumpverluste zu reduzieren oder zu minimieren.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ansaugventilhubzeitpunkt im wesentlichen nach dem TDC über aufeinanderfolgende Motornzyklen fest, um das Luft/Treibstoff Verhältnis in der Brennkammer zu steuern. Die Schliessdauer des Abgasventils verändert sich relativ zum TDC (beispielsweise gegenüber TDC verzögert) über aufeinanderfolgende Abgaszyklen, so dass die Temperatur der Frischluft/verbrannte Restgase Mischung in der Brennkammer, in die Treibstoff eingemischt wird, und demzufolge der Selbstzündezeitpunkt verändert wird. Die Ansaugventilbestätigungszeit und/oder Treibstoffeinspritz – Pulsbreite kann je nach Bedarf eingestellt werden, um die Effekte der Temperaturänderung der Mischung auf die in die Brennkammer eingebrachte Frischluftmasse zu kompensieren. Für jedes Abgasereignis wird bevorzugt ein erstes Hauptabgasventilöffnungsereignis vor dem TDC vorgesehen, gefolgt durch ein nachfolgendes Sekundärabgasventilereignis, das nach dem TDC, sofort vor Öffnen des Ansaugventils so erfolgt, dass die Energiepumpverluste reduziert oder minimiert werden. Diese und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors und einer elektronischen Motorsteuerung zur Durchführung einer Ausführung der Erfindung.
2 ein Diagramm der Ansaugventil- und Abgasventilhubkurven aufgetragen gegenüber dem Kurbelwellenwinkel (wobei BDC der untere Totpunkt und TDC der obere Totpunkt ist) bei vorgegebener Motorgeschwindigkeit und Drehmoment für eine erfindungsgemässe Ausführungsform.
3 ein Diagramm, das Ansaug- und Abgasventilhubkurven gegen den Kurbelwellenwinkel bei vorgegebener Motorgeschwindigkeit und Drehmoment für eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit doppelten Ansaugventilereignissen zeigt.
5, ein Diagramm konventioneller koordinierter Ansaug- und Abgasventilhubkurven gegen den Kurbelwellenwinkel (wobei BDC der untere Totpunkt und TDC der obere Totpunkt ist) für einen HCCI-Motor bei unterschiedlichen Motordrehmomenten, um unterschiedliche negative Ventilüberlappungen zu schaffen, wobei die Ansaug- und Abgasventilhubkurven 1I, 1E bei einem vorgegebenen Drehmoment, die Kurven 2I, 2E bei einem anderen Drehmoment verwendet werden, usw.
In 1 ist ein Vier-Takt-Verbrennungsmotor 10 dargestellt, der eine durch einen konventionellen Zylinderkopf 13, Zylinder 14 und Kolben 15 gebildete Brennkammer 12 aufweist. Die Brennkammer 12 wird durch den im Motorzylinder 14 hin und her gehenden Kolben 15 vergrössert und verkleinert. Eine Ansaugöffnung 16 und eine Abgasöffnung 18 des Motors 10 sind mit der Brennkammer 12 in konventioneller Weise verbunden. In der Ansaugöffnung 16 ist ein Ansaugventil 20 vorgesehen. Eine Ansaugpassage 22 des Motors ist mit der Ansaugöffnung 16 verbunden. Luft wird von der Ansaugpassage 22 durch die Ansaugöffnung 16 in die Brennkammer 12 gesaugt, wenn das Ansaugventil 20 aufgrund des im Zylinder herabgehenden Kolbens offen ist. Eine Drossel 23 ist in der Ansaugpassage 22 vorgesehen, um die Luftansauggeschwindigkeit im gezündeten (SI) Modus einzustellen. Im HCCI-Modus ist die Drossel 23 bevorzugt vollständig offen, wie in 1 gezeigt. Ein konventioneller Treibstoffeinspritzer 24 und eine Zündkerze 26 sind auf dem Zylinderkopf vorgesehen und mit der Brennkammer 12 verbunden. In die Brennkammer 12 durch den Einspritzer 24 eingespritzter Treibstoff wird mit der von der Ansaugöffnung 16 angesaugten Frischluft sowie einem Teil des im SI-Modus des Motorbetriebs erhaltenen verbrannten Restgases vermischt. Im HCCI-Modus wird der in die Brennkammer 12 ingespritzte Treibstoff mit einer Frischluft/Reste verbrannter Gase Mischung mit einem viel höheren Anteil von Restbrenngasen gemischt, und danach in der Brennkammer 12 durch den Kolben 15 komprimiert. Alternativ kann der Einspritzer 24 auf die gleiche Weise wie bei einem Einspritzmotor in der Ansaugöffnung angebracht werden.
Ein Abgasventil 28 ist in der Abgasöffnung 18 vorgesehen. Verbranntes Gas wird aus der Abgasöffnung 18 durch eine Abgaspassage 30 abgelassen, wenn das Abgasventil 28 während des Abgashubs offen ist.
Variable Ventil-Zeitgeber-Mechanismen 32, 34 sind auf dem Motor vorgesehen, um die Öffnungs-/Schliesszeiten des Ansaugventils 20 und des Abgasventils 28 zu ändern. Der variable Ventilzeitsteuerungsmechanismus 32, 34 kann jeweils einen Mehr-Nockenmechanismus aufweisen, einen Solenoid betätigten Mechanismus oder andere Ventilbetätigungsmechanismen, wie sie aus dem Stand der Technik zur Einstellung der Öffnungs-/Schliesszeiten von Ansaug- und Abgasventilen von Verbrennungsmotoren bekannt sind. Das US-Patent 6 295 964 beschreibt einen geeigneten speziellen variablen Ventilzeitgebermechanismus für einen Verbrennungsmotor. Obwohl nur eine Brennkammer 12 und Zylinder 14 mit Kolben 15 in 1 gezeigt sind, ist dem Fachmann offensichtlich, dass der Motor 10 typischer weise weitere ähnliche Brennkammern/Zylinder/Kolben und dazugehörige Ansaugventile, Abgasventile, Treibstoffeinspritzer und Zündkerzen, wie in 1 gezeigt, umfassen wird. Ferner kann mehr als ein Ansaugventil 20 und mehr als ein Abgasventil 28 pro Brennkammer 12 vorgesehen werden. Zusätzlich wird, obwohl der Einspritzer 24 so dargestellt ist, dass er den Treibstoff direkt in den Zylinder 15 einspritzt, die Erfindung alternativ auch mit Treibstoffeinspritzung in die Ansaugöffnung 16 durchgeführt werden. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 ist vorgesehen, um die eingespritzten Treibstoffmenge, den Einspritzzeitpunkt, die Zündauslösung der Zündkerze 26, die Öffnung der Drossel 23, die Öffnungs-/Schliesszeitsteu-erung des Ansaugventils 20 und Abgasventils 28 durch variable Ventilsteuerme-chanismen 32, 34 zu steuern. Die ECU 40 umfasst einen Mikrocomputer, der eine Zentralrechnereinheit, ein Read-Only-Memory (ROM), ein RAM (random access memory), ein KAV (keep-alive Memory) aufweist, die Informationen bei Ausschalten des Motorzündschlüssels speichert, um sie beim Wiederstart des Motors einzu-setzen, und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle. Die ECU 40 kann ein elektronisch programmierbarer Prozessor, eine Mikrosteuerung, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis oder eine ähnliche Einrichtung, um die vorbestimmte Motor-steuerlogik zu schaffen, sein.
ECU 40 empfängt mehrere Signale vom Motor 10 über die Eingabe-Ausgabeschnittstelle. Derartige Signale können, sind aber nicht begrenzt auf Signale von einem Luftflussmesser 42, der die Ansaugluft-Flussgeschwindigkeit in der Ansaugpassage 22 detektiert, einen Kurbelwellenwinkel-Sensor 44, der den Kurbelwellenwinkel des Motors detektiert, einen Beschleunigungs-Pedal-Positionssensor 45, der den Grad des Herabdrückens eines Beschleunigungspedals dedektiert und einen Startschalter 56, der das Starten des Motors 10 detektiert.
Die ECU 40 verarbeitet diese von den Motorsensoren empfangenen Signale und liefert entsprechende Signale, wie ein wellenförmiges Treibstoffeinspritzpulssignal, das jedem Treibstoffeinspritzer 24 jedem Zylinders 15 über eine Signalleitung übermittelt wird, um Menge und Zeitpunkt des durch jeden Treibstoffeinspritzer 24 in die Brennkammer 12 abgegebenen Treibstoffes zu steuern. Die ECU 40 liefert entsprechende Signale, um die Zündfunkenabgabe jeder Zündkerze 26, die Öffnung der Drossel 23, und der Öffnungs/Schliesszeit jedes Ansaugventils 20 und Abgasventils 28, jeweils durch variable Ventilsteuermechanismen 32, 34 zu steuern.
In 1 umfasst die ECU 40 eine Auswahlabteilung 50 für Verbrennungsmuster, die durch ein Softwareprogramm oder Programme zur Auswahl einer speziellen Verbrennungsart ausgeführt werden, nämlich einen zündfunkengezündeten Modus 52 oder einen HCCI (Kompressions-Selbstzünde)-Modus 54, abhängig von den Motorbetriebsbedingungen. Beispielsweise kann die ECU 40 einen Verbrennungsmodus abhängig vom Motorgeschwindigkeitssignal des Kurbelwellensensors 44 und dem Beschleunigungs-Pedalpositionssignal (entsprechend der Anforderung am Drehmoment vom Betreiber) vom Pedalstellungssensor 45 auswählen. Die ECU 40 wählt typischer weise den Kompressions-Selbstzünde-Motorbetriebszustand 54 in einem bevorzugten Motorbetriebsbereich, der durch eine relativ geringe Motorgeschwindigkeit und ein mittleres bis niedriges Motorndrehmoment charakterisiert ist und wählt den Zündfunkenzündmodus in einem sehr niedrigen Drehmomentbereich und einem Bereich hoher Motorgeschwindigkeit und/oder hohen Motordrehmoments. Wenn der Kompressions-Selbstzündemodus 54 ausgewählt wird, kann die ECU 40 die Zündkerzen 26 deaktivieren oder alternativ die Zündfunkenabgabe der Zündkerze 26 fortsetzen.
Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Einrichtung, die eine spezielle Ventilhubzeitsteuerungsstrategie einsetzen, um den Selbstzündezeitpunkt und das Luft/Treibstoff Verhältnis während des Motorbetriebs im HCCI-Modus 54 zu steuern. Eine spezielle erfindungsgemässe Ventilzeitgeberstrategie steuert den Hub eines der Ansaugventile relativ zum Abgasventil oder umgekehrt, und relativ zum oberen Totpunkt, um den Selbstzündezeitpunkt bei einer vorgegebenen Motorgeschwindigkeit und einem vom Betreiber angeforderten Drehmoment zu steuern. Das Luft/Treibstoff Verhältnis wird ebenso bei der vorgegebener fester Motorgeschwindigkeit und Drehmoment gesteuert. Wie bekannt, generiert der Kolben 15 maximale Kompression der Gase in der Brennkammer 12 beim TDC, dem Maximums seines Hubs. Vor dem TDC bewegt sich der Kolben 15 in Richtung der Brennkammer 12 und nach dem TDC bewegt sich der Kolben 15 von der Brennkammer 12 hinweg.
2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei das Luft/Treibstoff Verhältnis durch Steuerung der Masse des in der Brennkammer 12 zurückgehaltenen verbrannten Restgases, die sich mit der eingeführten Frischluft zeitlich vor dem Kompressionshub des Motors 10 mischt, falls der Motor mit einem festen geometrischen Kompressionsverhältnis (beispielsweise beim Verhältnis 10:1 oder 15:1) betrieben wird, gesteuert wird. In 2 ist der Abgasventilhub (repräsentiert durch die Kurve EV) vom Öffnungszeitpunkt EVO zum Schliesszeitpunkt EVC gegen den Kurbelwellenwinkel des Motors 10 aufgetragen. Wie gezeigt, sind die Abgasventilöffnungs- und Schlusszeiten unter festen Betriebsbedingungen von Motorgeschwindigkeit und Drehmoment im wesentlichen fest oder konstant relativ zum TDC für jeden Abgashub. Bei fester Abgasventilöffnungs- und Schliesszeit ist die Menge verbrannten Restgases, die nicht in die Abgasöffnung 18 fliesst, wiederum unabhängig vom Ansaugventilöffnungszeitpunkt fest. Dies bedeutet, dass bei einem festen Ansaug-(in den Zylinder)druck die in die Brennkammer 12 gesaugte Frischluftmasse im wesentlichen fest ist, so dass das Luft/Treibstoff Verhältnis gesteuert werden kann. Bei einer vorgegebenen Motorgeschwindigkeit wird die Abgasventilsteuerung dazu verwendet, das Luft/Treibstoff Verhältniss in der Brennkammer 12 zu steuern, das wiederum den Betreiber (Fahrer) mit dem erwünschtem Motordrehmoment versorgt. Hier bedeutet im wesentlichen feste Frischluftmasse, dass höchstens eine geringfügige Änderung der Frischluftmasse, die in die Brennkammer 12 gesaugt wird, als Resultat der Temperaturänderung des verbrannten Gases, mit dem die Luft in der Brennkammer 12, wie oben beschrieben, gemischt wird, auftritt. Diese geringfügige Änderung in der Frischluftmasse kann, wie weiter unten beschrieben, berücksichtigt werden.
2 illustriert eine variierende (beispielsweise steigende) Ansaugventilöffnung (IVO) des Ansaugventils 20 nach Schliessen des Abgasventils 28, wie durch die Ventilhubkurven 1, 2, 3, 4, 5 und 6 für aufeinanderfolgende Ansaugereinisse angegeben. Eine derartige variierende (beispielsweise steigende) Ansaugventil-Öffnungszeit ändert graduell (beispielsweise reduziert) die Temperatur der Frischluft/verbrannte Restgas Mischung, in die der Treibstoff in der Brennkammer 12 eingemischt wird und demzufolge den Selbstzündezeitpunkt vor Kompression. Der Selbstzündezeitpunkt kann entsprechend Änderungen in vom Betreiber angeforderten Motorndrehmoment geändert werden, in dem eine derartige Ventilsteuerung eingesetzt wird. Die Ansaugventilhubkurven IV, mit 1–6 durchnumeriert, illustrieren Ansaugventilhübe vom IVO zur Ansaugventilschliess IVC-Zeit dieser Ausführungsform der Erfindung. Die Kurve EV repräsentiert gemeinsam mit der Kurve 0 einen negative Ventilüberlappungszustand, wobei keinerlei zurückgehaltenes verbranntes Restgas aus der Brennkammer 12 ausfliesst, so dass die Luft/verbrannte Restgase Mischung die höchste Mischungstemperatur vor der Kompression hat.
Tatsächlich erhöht eine Veränderung (beispielsweise Vorwärtsverschiebung) der Öffnungszeit des Ansaugventils 20, wie durch die Ventilhubkurven 1, 2, 3, 4, 5 und 6 aufeinanderfolgender Ansaugereignisse angegeben, graduell die Ansaugdauer, um mehr und mehr zurückgehaltenes verbranntes Restgas aus der Brennkammer 12 in die Ansaugöffnung 16 nach Schluss des Abgasventils stossen zu lassen, und dann in die Brennkammer zurückzufliessen, falls sich das Ansaugventil öffnet und der Kolben heruntergeht. Dies bedeutet, dass immer mehr heißes ursprünglich zurückgehaltenes verbranntes Restgas dazu veranlasst wird, in die Ansaugöffnung 16 (durch höheren Zylinderdruck durch Kompression im Abgashub nach Schluss des Abgasventils), wie durch die nach vorne verschobene Öffnung des Ansaugventils 20 ermöglicht, um dann durch den Ansaughub von der Ansaugöffnung 16 in die Brennkammer 12 zurück zufließen. Eine derartige Übermittlung verbrannten Restgases zwischen der Brennkammer und der Ansaugöffnung reduziert die thermische Energie des verbrannten Restgases durch Wärmeübergang auf anliegende Ansaugöffnungswände, ohne die Menge des verbrannten Restgases in der Brennkammer 12 zu reduzieren. Eine derartige Übertragung bewirkt, dass das Massenverhältnis des ursprünglichen Teils an zurückgehaltenen Restgases zum kühleren rückgeführten verbrannten Gas gesteuert wird, um schrittweise die Temperatur der Frischluft/verbrannte Restgase Mischung zu verringern (oder zu steigern), in die Treibstoff in der Brennkammer vor Kompression eingemischt wird. Die Selbstzündezeitsteuerung kann dadurch durch graduelle Änderung der Ansaugventilöffnungszeit über aufeinanderfolgende Motorzyklen (ein Motorzyklus entspricht vier Hüben oder zwei Umdrehungen) relativ zur Abgasventilöffnungszeit entsprechend Änderungen in dem vom Betreiber angeforderten Motorndrehmoment verändert werden. Typischer weise wird die Selbstzündezeit gesteuert, dass sie nahe des TDC auftritt, so dass beispielsweise eine 50%ige Verbrennung im Bereich von 5–10° nach TDC auftritt.
Falls die Temperatur des verbrannten Restgases in der Brennkammer 12 verändert wird, ändert sich demzufolge auch die angesaugte Frischluftmasse, die in die Brennkammer eingesaugt und mit der Mischung verbrannter Restgase vermischt wird, geringfügig, obwohl Ansaug (zum Zylinder) druck und das geometrische Kompressionsverhältnis des Motors unverändert bleibt. Die Erfindung betrachtet die ECU 40 als etwas, das die Abgasventilschlusszeit und/oder die Treibstoffeinspritzpulsbreite einstellt, während des Zeitraums, in dem die Ansaugventilöffnungszeit geändert wird, wie es für die Kompensation dieser Wirkung der Temperaturänderung der Masse verbrannter Restgase auf die in die Brennkammer 12 eingeführte Frischluft notwendig sein kann. Bespielsweise kann die ECU 40 die Abgasventilschliesszeit näher zum TDC in dem Zeitraum, in dem die Ansaugventilöffnungszeit so geändert wird, dass Masse von der Brennkammer 12 ausgestossenen heissen zurückgehaltenen verbrannten Restgases und demzufolge die eingesaugte Frischluftmasse erhöht wird, verschieben.
Gemäss dieser Ausführungsform der Erfindung kann bei jeder festen Motorgeschwindigkeit das Treibstoffverhältnis der Brennkammer 12 auf stöchiometrisches Verhältnis durch die ECU 40 gesteuert werden, indem das Motordrehmoment und die Abgasventilöffnungsdauer und Schliessdauer wie oben beschrieben, entsprechend dem erwünschtem Motordrehmoment gesteuert wird. Der Selbstzündezeitpunkt wird durch die ECU 40 eingestellt, indem graduell die Ansaugventilöffnungszeit, wie beispielsweise in 2 durch die Kurven 1–6 über aufeinanderfolgende Ansaugereignisse dargestellt verändert wird.
Die 3 zeigt eine andere ähnliche Ventilzeitgeberstrategie, die Motorpumpverluste unter Steuerung des Selbstzündens oder des Luft/Treibstoff Verhältnisses minimiert oder eliminiert.
Die Ventilzeitsteuerstrategie der 3 ähnelt der in 2, mit unter Einschluss eines zusätzlichen Anfangsansaugereignisses IV2 vor dem TDC. Ähnlich der 2 kann das Luft/Treibstoffverhältnis in der Brennkammer 12 auf stöchiometrisches Verhältnis durch die ECU 40 gesteuert werden, indem das Motordrehmoment bestimmt und die Abgasventilzeit, wie oben entsprechend dem geforderten Motordrehmoment, gesteuert wird. Die Steuerung der Selbstzündung wird durch Verlängerung der Ansaugventilöffnungszeit IVO, wie durch die Kurven 1, 2, 3 in 3 relativ zum TDC illustriert, erzielt. Um Motorpumpverluste zu vermeiden, wird ein zusätzliches Ansaugereignis IV2 sofort nach Schliessen des Abgasventils 28 im Abgashub, wie in 3 gezeigt, vorgesehen, um etwas Restgas in die Ansaugöffnung 16 aufgrund einer fortgesetzten nach oben Bewegung des Kolbens 14 im Abgashub drücken zu können. Die Ansaugventilschliesszeit IVC des Ansaugereignisses IV2, vor dem TDC, variiert entsprechend dem Betrag der Vergrösserung der Ansaugventilöffnungszeit des Hauptansaugereinisses IV nach dem TDC. Dies bedeutet, dass die Kurve 1' für das zusätzlichen Ansaugereignis verwendet wird, falls die Kurve 1 das Hauptansaugereignis, das nach dem TDC auftritt, repräsentiert, Kurve 2' des zusätzlichen Ansaugereignisses würde eingesetzt, wenn Kurve 2 des Hauptansaugereinis, nach dem TDC, repräsentiert usw. Wie aus 3 ersichtlich, sollte der Kurbelwellenwinkel vom Ende des zusätzlichen Anfangs- Ansaugereignisses IV2 (Kurve 1', 2' oder 3') zum TDC und der Kurbelwellenwinkel vom TDC bis zum Beginn des darauffolgenden Hauptansaugereignisses (Kurve 1, 2 oder 3) im wesentlichen gleich sein, um Motorpumpverluste zu minimieren.
In den Ausführungsformen der 2 und 3 ist die Kraftstoffeinspritzer-Zeitabstimmung durch die ECU 40 so gesteuert, dass sie typischerweise nach dem TDC auftritt, da die Gase nach dem TDC in die Brennkammer aufgrund der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens fliessen. Falls ein Motor eine direkte Einspritzung in den Zylinder verwendet, kann die Treibstoffeinspritzzeitsteuerung, durch ECU 40, eine Rolle in der Steuerung der Mischungstemperatur spielen und somit des Selbstzündezeitpunktes aufgrund des Chargen Abkühlungseffekts der Treibstoffverdampfung. Allgemein resultiert spätere Treibstoffinjektion in niedrigerer Mischungstemperatur vor Kompression. Das bedeutet, dass die Charge vor der Treibstoffeinspritzung (d. h. ohne Chargenkühlung durch Treibstoffverdampfung) heisser ist, wodurch der Wärmeübergang von den heissen Verbrennungsgasen auf die Öffnungswände gesteigert wird. Die zeitliche Steuerung der Treibstoffeinspritzung ist durch die Erfordernisse der Treibstoff/Luftmischung begrenzt. Treibstofftröpfchen benötigen Zeit, um zu verdampfen und mit Luft zu mischen.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Ansaugventilöffnungszeit IVO so gesteuert wird, dass das Luft/Treibstoffmischungsverhältnis in der Brennkammer 12 gesteuert und die Schliesszeit EVC des Abgasventils 28 relativ zum TDC (nämlich in Richtung TDC verzögert), über aufeinander folgende Abgaszyklen derart variiert wird, dass Änderungen der Temperatur und der Luft/verbrannte Restgase Mischung, in die der Treibstoff in der Brennkammer 12 eingemischt wird und demzufolge der Zeitpunkt der Selbstzündung verändert wird, auftreten.
Beispielsweise erläutert 4 eine Ausführungsform der Erfindung, wobei die angesaugte Luftmasse so lange durch die Ansaugventilöffnungs- und Schliesszeit gesteuert wird, als der Zylinderdruck zum Zeitpunkt der Ansaugventilöffnung fest ist. Wie gezeigt, sind die Ansaugsventilöffnungs- und -schliesszeiten IVO, IVC unter festen Betriebsbedingungen der Motorgeschwindigkeit und des Drehmomentes im wesentlichen fest oder konstant relativ zum TDC für jeden Ansaughub. Bei einer vorgegebenen Motorgeschwindigkeit kann das Luft/Treibstoff Verhältnis in der Brennkammer 12 auf das stöchiometrische Verhältnis durch die ECU 40 gesteuert werden, in dem das Motordrehmoment bestimmt und die Ansaugventilöffnungsdauer entsprechend dem bestimmten Motordrehmoment gesteuert wird. Die zeitliche Steuerung des Ventilhubs wird dazu verwendet, die Temperatur der Frischluft/verbrannte Restgase-Mischung in der Brennkammer 12 zu steuern und demzufolge die Selbstzündetemperatur von der Kompression. Wenn die Abgasventilschlusszeit über aufeinanderfolgende Abgashübe relativ zum TDC verzögert ist, wie durch die Kurven 1, 2 und 3 des Anfangsabgasereignisses EV der 4 repräsentiert ist, kann immer mehr heisses zurückgehaltenes verbranntes Restgas aus der Brennkammer 12 in die Abgasöffnung 18 und dann zurück in die Brennkammer während des nachfolgenden zweiten Abgasereignisses EV2, nach dem TDC, repräsentiert durch die Kurven 1, 2', 3', zurückfliessen, um die thermische Energie durch Wärmeübergang zu verringern und so die Temperatur der Mischung verbrannter Gase im Zylinder zu steuern. Die Masse des restlichen verbrannten Gases, die sich mit in die Brennkammer 12 eingeführter Frischluft mischt, bleibt im wesentlichen unverändert, trotz der Änderung der Abgasventilschliesszeit. Das zweite Abgasereignis EV2 endet dann, wenn sich das Ansaugventil 20 öffnet, um den Druck im Zylinder zum Zeitpunkt des Ansaugventilöffnens zu steuern. Dies ermöglicht eine Steuerung der angesaugten Luftmasse durch zeitliche Steuerung der Ansaugventilöffnung, wie oben für Luft/Treibstoff Verhältnis-Steuerung beschrieben.
Bei der Ausführungsform der 4 wird die Treibstoffeinspritzzeitgebung durch die ECU 40 gesteuert, so dass sie typischerweise nach dem TDC auftritt, da nach dem TDC die Gase aufgrund der nach unten gerichteten Bewegung des Kolbens in die Brennkammer fliessen. Demzufolge wird der eingespritzte Treibstoff nach dem TDC nicht aus der Brennkammer zur Abgasöffnung fliessen, obwohl die Abgasöffnung offen ist. Die Einspritzabstimmung kann durch die ECU 40 eingestellt werden, um so die Mischungstemperatur, wie oben für eine direkte Einspritzung in einen Zylinder beschrieben, zu beeinflussen.
Falls sich die Temperatur der verbrannten Restgase in der Brennkammer 12 ändert, wird sich die angesaugte Frischluftmasse, die in die Brennkammer eingeführt und mit der Mischung verbrannter Gase vermischt wird auch geringfügig ändern, obwohl der Ansaug-(in den Zylinder)-druck und das effektive Kompressionsverhältnis des Motors unverändert bleiben. Die Erfindung betrachtet, die ECU 40 als etwas, das die Ansaugventilöffnungszeit und/oder die Treibstoffeinspritzpulsbreite während des Zeitraums, in dem die Abgasventilschlusszeit nach Anforderung verändert, etwas einstellt, um diese Auswirkung der Temperaturänderung durch die Mischung verbrannter Gase auf die in die Brennkammer 12 eingeführte Frischluftmasse zu kompensieren. Beispielsweise kann die ECU 40 die Ansaugventilöffnungszeit näher zum TDC während des Zeitraums der Änderung der Abgasventilschliesszeit, um die in die Brennkammer 12 eingeführte Masse Frischluftmasse zu erhöhen, verschieben.
Um Motorpumpverluste zu vermeiden, wird das zusätzliche Abgasereignis EV2 sofort, nach Schluss des Abgasventils 28 im Abgashub und nach dem TDC, wie in 4 gezeigt vorgesehen, um es etwas verbranntem Restgas zu ermöglichen, aus der Abgasöffnung 18 durch die Kolbenbewegung herausgezogen zu werden.
Die Abgasventilöffnungszeit EVO des zweiten Abgasereignisses IV2, nach dem TDC, wird entsprechend des Fortschritts der Abgasventilschliesszeit EVC des Hauptansaugereignisses EV, vor dem TDC, variiert. Dies bedeutet, dass die Kurve 1' des zusätzlichen Abgasereignisses eingesetzt wird, wenn die Kurve 1 das Hauptansaugereignis, nach dem TDC, repräsentiert, die Kurve 2' eines zusätzlichen Ansaugereignisses wird eingesetzt, wenn die Kurve 2 das Hauptansaugereignis nach dem TDC repräsentiert etc. Wie aus 4 ersichtlich, sollten der Kurbelwellenwinkel vom Ende des Anfangs-Hauptabgasereignisses EV (Kurven 1, 2, 3) zum TDC und der Kurbelwellenwinkel vom TDC bis zum Beginn des nachfolgenden Abgasereignisses EV2 (Kurven 1', 2', 3') im wesentlichen gleich sein, um Motorpumpverluste zu minimieren.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann bei jeglicher festen Motorgeschwindigkeit das Luft/Treibstoff Verhältnis in der Brennkammer 12 auf das stöchiometrische Verhältnis durch die ECU gesteuert werden, indem das Motordrehmoment bestimmt wird und die Ansaugventilöffnungs-Schliesszeit, wie oben beschrieben, zeitlich entsprechend dem angeforderten Motordrehmoment gesteuert wird. Die Selbstzündung wird durch die ECU 40 eingestellt, indem die Abgasventilschlusssteuerung, wie beschrieben, geändert wird, bspw. in 4 durch die Kurven 1–3 über aufeinanderfolgende Abgasereignisse.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 hinsichtlich der Steuerung des Ansaugventils 20 und Abgasventils 28 beschrieben wurde, ist dem Fachmann offensichtlich, dass mehr als ein Ansaugventil (bspw. zwei Ansaugventile) und mehr als ein Abgasventil (bspw. 2 Abgasventile) so gesteuert werden können, dass die Vorteile der Erfindung erzielt werden. Bspw. kann bei einem Motor mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder die Öffnungs-Schließzeit der Ansaugventile oder Abgasventile eines Zylinders entweder einheitlich oder unterschiedlich gesteuert werden. Bspw. zeigt die 3 zwei Ansaugereignisse pro Zyklus. Für einen Motor mit vier Ventilen pro Zylinder können die beiden Ansaugventile zu unterschiedlichen Zeiten öffnen und schliessen, sodass das Anfangsansaugereignis IV2 durch ein Ansaugventil und das Hauptansaugereignis IV durch das andere Ansaugventil realisiert wird. In ähnlicher Weise können die beiden Abgasventile gesteuert werden, sich zu unterschiedlichen Zeiten zu öffnen und zu schliessen, falls dort zwei Abgasereignisse, wie in 4 dargestellt, vorliegen, so dass das Hauptabgasereignis EV durch das eine Abgasventil und das nachfolgende Abgasereignis EV2 durch das andere Abgasventil realisiert wird.

10: Vier-Takt-Verbrennungsmotor
12: Brennkammer
13: Zylinderkopf
14: Zylinder
15: Kolben
16: Ansaugöffnung
18: Abgasöffnung
20: Ansaugventil
22: Ansaugpassage
23: Drossel
24: Treibstoffeinspritzer
26: Zündkerze
28: Abgasventil
30: Abgaspassage
32: Ventil-Zeitgeber-Mechanismus
34: Ventil-Zeitgeber-Mechanismus
40: ECU
42: Luftflußmesser
44: Kurbelwellewinkel-Sensor
45: Beschleunigungs-Pedal-Positionssensor
50: Verbrennungsmuster-Auswahlabteilung
52: Modus
54: (Kompressions-Selbstzündungs)-Modus

Claims

Verfahren zum Steuern eines Viertakt-Verbrennungsmotors, der im Kompressionsselbstzündungsmodus betrieben wird und ein Ansaugventil in der Ansaugöffnung, ein Abgasventil in der Abgasöffnung und eine Brennkammer aufweist, mit: Einstellen des Ansaugventils relativ zum Abgasventil, um die Ansaugventilöffnungszeit relativ zum oberen Totpunkt über aufeinanderfolgende Motorzyklen zu variieren, um den Selbstzündungszeitpunkt entsprechend einem vom Betreiber angeforderten Motordrehmoment zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schließzeit des Abgasventils im wesentlichen vor dem TDC fest ist und die Öffnungszeit des Ansaugventils nach dem TDC über aufeinanderfolgende Motorzyklen variiert wird, um aufeinanderfolgende Ansaugereignisse, die die Selbstzündungszeit ändern, zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein zweites Ansaugereignis vor dem TDC, das jedem Ansaugereignis nach dem TDC vorangeht, wobei der Kurbelwellenwinkel von einem Ende des zweiten Ansaugereignisses zum TDC und der Kurbelwellenwinkel vom TDC zum Beginn des Ansaugereignisses im allgemeinen gleich sind, um Motorpumpverluste zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einstellen der Schließzeit des Abgasventils über einen Zeitraum, in dem die Öffnungszeit des Ansaugventils geändert wird, um die in die Brennkammer eingeführte Frischluftmasse zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einstellen des Abgasventils auf ein vorgegebenes Motordrehmoment relativ zum oberen Totpunkt, um das Luft/Treibstoff Verhältnis in der Brennkammer zu steuern.
Verfahren zum Steuern eines Viertakt-Verbrennungsmotors, der im Selbstzündungskompressionsmodus betrieben wird und ein Ansaugventil in der Ansaugöffnung, ein Abgasventil in der Abgasöffnung und eine Brennkammer aufweist, mit den Schritten: Einstellen des Abgasventils relativ zum Ansaugventil, um die Abgasventilschlusszeit relativ zum oberen Totpunkt über aufeinanderfolgende Motorzyklen zu variieren, um den Selbstzündungszeitpunkt entsprechend einer vom Betreiber angeforderten Drehmomentänderung zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungszeit des Ansaugventils nach TDC im wesentlichen fest ist und die Abgasventilschlusszeit vor dem TDC über aufeinanderfolgende Motorzyklen variiert wird, um aufeinanderfolgende Abgasereignisse zu schaffen, die den Selbstzündungszeitpunkt ändern.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Vorsehen eines zweiten Abgasereignisses nach dem TDC, der jedem Abgasereignis vor dem TDC folgt, wobei der Kurbelwellenwinkel vor Ende des Abgasereignisses zum TDC und der Kurbelwellenwinkel vom TDC bis zum Beginn des zweiten Abgasereignisses allgemein gleich sind, um Motorpumpverluste zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Einstellen der Öffnungszeit des Ansaugventils über einen Zeitraum, in dem die Abgasventilschließzeit variiert wird, um die in die Brennkammer eingesaugte Frischluftmasse zu ändern.
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Steuern des Ansaugventils bei einem vorgegebenen Drehmoment relativ zum oberen Totpunkt, um das Luft/Treibstoff Verhältnis in der Brennkammer zu steuern.
Einrichtung zum Steuern eines Viertakt-Verbrennungsmotors (10), der im Kompressionsselbstzündermodus arbeitet und ein Ansaugventil (20), ein Abgasventil (28) und eine Brennkammer aufweist, das aufweist: – einen ersten variablen Zeitgebermechanismus, der die Öffnungs- und Schlusszeit des Abgasventils (28) steuert, und – einen zweiten variablen Ventilzeitgebermechanismus, der die Öffnungszeit und Schlusszeit des Ansaugventils (20) ändert, um die Ansaugventilöffnungszeit relativ zum oberen Totpunkt über aufeinanderfolgende Motorzyklen zu Va riieren, um den Selbstzündungszeitpunkt entsprechend einer Änderung im vom Betreiber angeforderten Drehmoment zu ändern.
Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Steuerlogik, die das Motordrehmoment bestimmt und den zweiten variablen Ventilzeitgebermechanismus steuert, um den Selbstzündezeitpunkt entsprechend einer Änderung im vom Betreiber angeforderten Motordrehmoment zu steuern.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste variable Ventilzeitgebermechanismus die Öffnungszeit und die Schließzeit des Abgasventils (20) so steuert, dass es im wesentlichen vor dem TDC fest einstellt und der zweite Ventilzeitgebermechanismus die Öffnungszeit des Ansaugventils (20) nach dem oberen Totpunkt über aufeinanderfolgende Motorzyklen variiert, um aufeinanderfolgende Ansaugereignisse, die den Selbstzündungszeitpunkt ändern, zu schaffen.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite variable Ventilzeitgebermechanismus ein zweites Ansaugereignis, vor dem TDC, schafft, welches jeglichem Ansaugen nach dem TDC vorangeht, wobei der Kurbelwellenwinkel Ende des zweiten Ansaugereignisses zum TDC und der Kurbelwellenwinkel vom TDC zum Beginn des Ansaugereignisses generell gleich sind, um Motorpumpverluste zu reduzieren.
Einrichtung zum Steuern eines Viertakt-Verbrennungsmotors (10), der im Selbstzündekompressionsmodus arbeitet und ein Ansaugventil (20), ein Abgasventil (28) und eine Brennkammer (12) aufweist, mit: – einem ersten variablen Ventilzeitgebermechanismus, der die Öffnungs- und Schließzeit des Abgasventils (28) steuert, um die Abgasventilschließdauer relativ zum oberen Totpunkt über aufeinanderfolgende Motorzyklen variiert, um den Selbstzündungszeitpunkt entsprechend Änderungen im vom Betreiber geforderten Motordrehmoment zu steuern, und – einen zweiten variablen Ventilzeitgebermechanismus, um die Öffnungs- und Schlusszeit des Ansaugventils (20) zu steuern.
Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Steuerlogik, die das Motordrehmoment bestimmt und den ersten variablen Ventilzeitgebermechanismus so steuert, dass der Selbstzündezeitpunkt entsprechend einer Änderung im vom Betreiber angeforderten Motordrehmoment geändert wird.
Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite variable Ventilzeitgebermechanismus die Öffnungs- und Schlusszeit des Ansaugventils (20) so steuert, dass diese im wesentlichen fest vor dem TDC ist und dass der erste variable Ventilzeitgebermechanismus die Schließzeit des Abgasventils (28) nach dem TDC über aufeinanderfolgende Motorzyklen variiert, um aufeinanderfolgende Abgasereignisse zu schaffen, die den Selbstzündezeitpunkt ändern.
Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste variable Ventilzeitgebermechanismus ein zweites Abgasereignis nach dem TDC schafft, das vor jedem Abgasereignis vor dem TDC auftritt, wobei der Kurbelwellenwinkel vom Beginn des zweiten Abgasereignisses bis zum TDC und der Kurbelwellenwinkel vom Beginn des Abgasereignisses bis zum TDC im allgemeinen gleich sind, um Motorpumpverluste zu reduzieren.
Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite variable Ventilzeitgebermechanismus die Öffnungszeit des Ansaugventils (20) über einen Zeitraum einstellt, in dem die Schließzeit des Abgasventils (28) geändert wird, um die in die Brennkammer (12) eingeführte Frischluftmasse zu ändern.