DE112004001538T5

DE112004001538T5 - Anordnung und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE112004001538T5
Application number: DE112004001538T
Authority: DE
Inventors: Johan Linderyd; Fredrik Agrell
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-10-19
Also published as: US7261084B2; US20060225704A1; SE0302247L; WO2005019627A1; SE525677C2; SE0302247D0

Abstract

Anordnung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Verbrennungskammer (3), einen bewegbaren Kolben (4), der zum Komprimieren eines Kraftstoffgemisches in der Verbrennungskammer (3) ausgelegt ist, so dass eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches stattfindet, eine Kurbelwelle (5), die durch Bewegungen des Kolbens (4) angetrieben ist, ein Einlassventil (8) zu der Verbrennungskammer (3) und ein Auslassventil (11) von der Verbrennungskammer (3), wobei die Anordnung eine Steuereinheit (19) umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines Lastbereichs (L_tot) zu steuern/zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastbereich (L_tot) in wenigstens zwei Teilbereiche (L_II, L_III) unterteilbar ist und dass die Steuereinheit (19) dazu ausgelegt ist, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches in Richtung auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines der Teilbereiche (L_II) mittels einer Strategie (II) zu steuern/zu regeln, die eine Veränderung des effektiven Kompressionsverhältnisses (c) in dem Zylinder (2) innerhalb eines Bereichs bedingt, der nach...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 11.
Eine typische Art derartiger Verbrennungsmotoren wird HCCI (englisch: Homogeneous Charge Compression Ignition; deutsche Übersetzung: homogene Aufladungs-Kompressionszündung); Motoren bezeichnet und kann als eine Kombination eines Ottomotors und eines Dieselmotors angesehen werden. In HCCI Motoren wird eine homogene Mischung aus Kraftstoff und Luft in einer Verbrennungskammer komprimiert, bis eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches stattfindet. Vorteile derartiger Motoren bestehen darin, dass sie weniger Ausstöße an Stickoxiden NO_X und Rußpartikeln erzeugen, während sie gleichzeitig sehr effizient arbeiten. Ein Grund dafür, dass HCCI Motoren nicht konventionell in großem Umfang eingesetzt werden, besteht darin, dass es schwierig ist, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches mit einem korrekten Kurbelwellenwinkel zu steuern.
Es sind zwei verschiedene Ventilsteuerstrategien zum Steuern der Selbstzündung des Kraftstoffgemisches unter Laborbedingungen bekannt. Die erste Strategie bezieht sich auf das Schließen des Auslassventils, bevor die Verbrennungskammer von Abgasen aus dem vorangehenden Verbrennungsprozess geleert wurde, und auf das Öffnen des Einlassventils zu einem späteren Zeitpunkt, als gewöhnlich. Ein derartiges sogenanntes negatives Überlappen führt dazu, dass eine variable Menge an Abgasen in der Verbrennungskammer für einen nachfolgenden Verbrennungsprozess zurückgehalten wird. Die heißen Abgase, die in der Verbrennungskammer zurückgehalten werden, heben die Temperatur des Kraftstoffgemisches für den folgenden Verbrennungsprozess an. Eine geeignete Menge an zurückgehaltenen Abgasen kann somit bewirken, dass das Kraftstoffgemisch eine derartige Anfangstemperatur aufweist, dass es sich bei einem im Wesentlichen optimalen Kurbelwellenwinkel selbst zündet.
Die zweite Strategie bezieht sich auf das Steuern des Verschließens des Einlassventils. Das Kompressionsverhältnis in dem Zylinder kann durch Variieren des Kurbelwellenwinkels verändert werden, bei welchem sich das Einlassventil schließt. Je später sich das Einlassventil schließt, desto kürzer ist die für die Kompression des Kraftstoffgemisches erforderliche Kolbenbewegung. Ein Verändern des Schließens des Einlassventils und damit des wirksamen Kompressionsverhältnisses in dem Zylinder macht es mög lich, dass die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches bei einem im Wesentlichen optimalen Kurbelwellenwinkel stattfindet.
Ein Nachteil der vorstehend erwähnten Strategien besteht darin, dass sie eine Steuerung der Selbstzündung in einem HCCI Motor nur innerhalb eines relativ beschränkten Lastbereiches ermöglichen. Die meisten technischen Anwendungen benötigen einen Motor, der über einen relativ breiten Lastbereich eingesetzt werden kann.
ABRISS DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer wirksamen Steuerung/Regelung der Selbstzündung eines Verbrennungsmotors der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, so dass dieser über einen verhältnismäßig breiten Lastbereich eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit der Anordnung der eingangs bezeichneten Art erreicht, die durch die Merkmale gekennzeichnet ist, die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 wiedergegeben sind. Dies führt dazu, dass in einem Teilbereich eine Strategie angewendet wird, die bedingt, dass das effektive Kompressionsverhältnis in dem Zylinder verändert wird. Durch geeignetes Verändern des Kompressionsverhältnisses in dem Zylinder kann erreicht werden, dass die Selbstzündung von Kraftstoffgemischen für verschiedene Lasten im Wesentlichen bei einem optimalen Kurbelwellenwinkel stattfindet. Diese Strategie kann in einem Teilbereich Anwendung finden, in dem eine niedrigste Last vorhanden ist, bei welcher ein optimales Kompressionsverhältnis vorherrscht, und eine höchste Last, bei welcher das effektive Kompressionsverhältnis auf einen minimal akzeptablen Wert reduziert wurde. Eine derartige Begrenzung auf einen minimal akzeptablen Wert ist in Fällen erforderlich, in denen eine Reduzierung des effektiven Kompressionsverhältnisses dazu führt, dass der Lambdawert abfällt und deshalb der Säuregehalt der Abgase abnimmt. Ein Reduzieren des Lambdawerts führt zu entsprechenden Druckanstiegen und zunehmenden Emissionen. Bei höheren Lasten als die Last, für die diese Strategie ausgelegt ist, wendet die Steuereinheit eine Strategie an, die bedingt, dass gekühlte Abgase der Verbrennungskammer zugeführt werden. Die gekühlten Abgase bewirken, dass die Verbrennung des Kraftstoffgemisches später stattfindet. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit das wirksame Kompressionsverhältnis in dem Zylinder und den Lambdawert anheben kann, was zu der Möglichkeit führt, dass mehr Kraftstoff dem Kraftstoffgemische in der Verbrennungskammer zugeführt wird und dass eine höhere Motorlast erreicht wird. Diese Strategie ist deshalb in einem Lastbereich anwendbar, der höher als der und benachbart dem Lastbereich für die Strategie liegt, welche lediglich bedingt, dass das wirksame Kompressionsverhältnis in dem Zylinder verändert wird. Die Steuereinheit, die verschiedene Strategien innerhalb verschiedener zueinander benachbarter Teilbereiche anwendet, macht es möglich, dass die Selbstzündung hinsichtlich eines optimalen Kurbelwellenwinkels innerhalb eines relativ großen Lastbereichs gesteuert/geregelt werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, das effektive Kompressionsverhältnis in dem Zylinder durch Veranlassen eines variablen Schließens des Einlassventils zu regeln. Eine Veränderung beim Verschließen des Einlassventils ist ein unkomplizierter Weg, um das wirksame Kompressionsverhältnis zu regeln. Je später das Einlassventil schließt, desto kürzer ist die Kolbenbewegung in dem Zylinder, die zum Komprimieren des Kraftstoffgemisches erforderlich ist. Vorteilhafterweise umfasst die Anordnung wenigstens ein hydraulisches Steuersystem zum Anheben des Einlassventils und des Auslassventils. Derartige hydraulische Systeme, die schnell das Schließen des Einlassventils von einem Verbrennungsprozess zu einem anderen in Antwort auf ein Steuer-/Regelsignal verändern, welches von der Steuereinheit erhalten wird, sind konventionell verfügbar.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung eine Rückführleitung, die sich von einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors zu einer Einlassleitung für eine Luftzufuhr zu dem Verbrennungsmotor erstreckt. Dies macht es möglich, dass Abgase von dem vorhergehenden Verbrennungsprozess mit der Luft vermischt werden und der Verbrennungskammer zugeführt werden. Vorteilhafterweise umfasst die Rückführleitung ein Ventil zum Steuern der Zufuhr von Abgasen zu der Einlassleitung. In solchen Fällen steuert die Steuereinheit das Ventil so, dass eine bestimmte Menge an Abgasen der Verbrennungskammer zugeführt wird. Die Rückführleitung umfasst vorzugsweise einen Kühler zum Kühlen der Abgase, bevor diese die Einlassleitung erreichen. Ein derartiger Kühler macht es möglich, dass die Abgase im Wesentlichen auf eine spezifizierte Temperatur gebracht werden, bevor sie in die Verbrennungskammer eingeführt werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung einen ersten Sensor zum Erfassen eines Parameters, der den Start eines Verbrennungsprozesses in der Verbrennungskammer angibt, und einen zweiten Sensor zum Abschätzen des Kurbelwellenwinkels des Verbrennungsmotors, und die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, den Kurbelwellenwinkel zu Beginn des Verbrennungsprozesses zu bestimmen. Ein derartiger erster Sensor kann ein Drucksensor sein, der den Druck in der Verbrennungskammer erfasst. Die Steuereinheit kann Informationen über die Druckcharakteristik in der Verbrennungskammer zum Bestimmen des Kurbelwellenwinkels nutzen, bei welchem die Selbstzündung stattgefunden hat. Der erste Sensor kann alternativ ein Schallsensor oder ein anderer geeigneter Sensor sein, durch den die Selbstzündung in der Verbrennungskammer erfasst werden kann. Der zweite Sensor kann ein Sensor sein, der die Drehposition, beispielsweise des Schwungrads des Motors, erfasst. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu ausgelegt, den aktuellen Kurbelwellenwinkel bei der Selbstzündung des Verbrennungsprozesses mit einer gespeicherten Information zu vergleichen, die den optimalen Kurbelwellenwinkel für die Selbstzündung des Verbrennungsprozesses betrifft, und auch dazu, Information zum Steuern der Selbstzündung des folgenden Verbrennungsprozesses zu nutzen. Die Steuereinheit kann die Differenz zwischen dem aktuellen Kurbelwellenwinkel bei der Selbstzündung des Verbrennungsprozesses und der gespeicherten Position um den optimalen Kurbelwellenwinkel herum berechnen. Danach steuert/regelt die Steuereinheit das Anheben der Ventile derart, dass während des nächsten Verbrennungsprozesses jegliche Differenz, die auf diese Weise berechnet wurde, beseitigt wird.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die Anordnung eine Einlassleitung für die Luftzufuhr zu der Verbrennungskammer und eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer. In diesem Fall werden die Luft und der Kraftstoff separat der Verbrennungskammer zugeführt und in dieser miteinander vermischt. Alternativ kann die Luft und der Kraftstoff außerhalb vermischt werden, um ein Kraftstoffgemisch zu bilden, welches dann zusammen in die Verbrennungskammer eingeführt wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch das Verfahren der eingangs bezeichneten Art gelöst, das durch die Merkmale gekennzeichnet ist, die im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 11 angegeben sind. Verwendet man zwei verschiedene Strategien zum Steuern/Regeln der Selbstzündung des Kraftstoffgemisches innerhalb verschiedener jedoch zueinander benachbarter Lastteilbereiche, so ermöglicht dies eine kontinuierliche Steuerung/Regelung der Selbstzündung des Typs von Verbrennungsmotoren, der üblicherweise HCCI Motoren genannt wird, innerhalb eines relativ breiten Lastbereichs.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 einen Verbrennungsmotor mit einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 den Ventilhub eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Strategie darstellt,
3 den Ventilhub eines Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Strategie darstellt,
4 das effektive Kompressionsverhältnis als Funktion des Kurbelwellenwinkels bei Verschließen des Einlassventils darstellt,
5 schematisch drei Lastteilbereiche eines Verbrennungsmotors darstellt, der mit drei verschiedenen Strategien gesteuert wird und
6 ein Flussdiagramm darstellt, das ein Verfahren zum Steuern der Selbstzündung eines Verbrennungsmotors beschreibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DER ERFINDUNG
1 stellt eine Anordnung zum Steuern/Regeln eines Verbrennungsmotors 1 des Typs dar, in dem ein homogenes Gemisch aus Kraftstoff und Luft komprimiert wird, bis eine Selbstzündung des Gemisches aufgrund der während der Kompression zunehmenden Erwärmung stattfindet. Ein derartiger Motor 1 wird gewöhnlicherweise als HCCI (englisch: Homogeneous Charge Compression Ignition; deutsch: homogene Aufladungs-Kompressionszündung) Motor bezeichnet. Ein HCCI Motor kann als Kombination eines Ottomotors und eines Dieselmotors angesehen werden. Hier ist ein Zylinder 2 des Motors 1 dargestellt. Der Motor 1 kann natürlich im Wesentlichen jede beliebige Zahl derartiger Zylinder 2 aufweisen. Der Motor 1 umfasst eine Verbrennungskammer 3, die in dem Zylinder 2 durch einen bewegbaren Kolben 4 in Richtung nach unten begrenzt ist. Der Kolben 4 ist mit einer Kurbelwelle 5 über eine Verbindungsstange 6 verbunden. Die Bewegungen des Kolbens 4 in dem Zylinder 2 werden in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 5 umgesetzt.
Wenn der Kolben 4 sich in dem Zylinder 2 nach unten bewegt und das Einlassventil 8 geöffnet ist, wird Luft in die sich expandierende Verbrennungskammer 3 über eine Einlassleitung 7 eingesaugt. Gleichzeitig spritzt eine Kraftstoffpumpe 9 Kraftstoff in die Verbrennungskammer 3 über ein Einspritzventil 10. Das Einlassventil 8 schließt gewöhnlicherweise in dem Zustand, in dem der Kolben 4 die Richtung an einer unteren Extremposition (Totpunktposition) ändert. Die nachfolgende nach oben berichtete Bewegung des Kolbens 4 bewirkt eine Kompression des Kraftstoffgemisches in der Verbrennungskammer 2. Das Kraftstoffgemisch unterliegt einem Temperaturanstieg, der mit dem Grad der Kompression zusammenhängt. Im Wesentlichen zu dem Zeitpunkt, wenn der Kolben 4 eine obere Extremposition (oberer Totpunkt) in dem Zylinder 2 einnimmt, soll das Kraftstoffgemisch die Temperatur erreicht haben, bei der eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches stattfindet. Während des Verbrennungsprozesses tritt eine kraftvolle Expansion in der Verbrennungskammer 3 auf und der Kolben 4 wird nach unten gedrängt. Wenn der Kolben 4 die untere Extremposition passiert hat, öffnet sich ein Auslassventil 11. Der Kolben 4, der sich nach oben bewegt, drückt dann die während des Verbrennungsprozesses gebildeten Abgase über das Auslassventil 11 in eine Abgasleitung 12.
Die Anordnung umfasst eine Rückführleitung 13 zum Rückführen von Abgasen, wobei sich die Rückführleitung 13 von der Abgasleitung 12 zu der Einlassleitung 7 erstreckt. Die Rückführleitung 13 umfasst ein Ventil 14 und einen Kühler 15. Die Anordnung umfasst auch einen Drucksensor 16, der dazu ausgelegt ist, den Druck in der Verbrennungskammer 3 zu erfassen, und einen Sensor 17, der dazu ausgelegt ist, die Drehposition der Kurbelwelle 5 zu erfassen. Der Sensor 17 kann beispielsweise die Position des Schwungrads des Motors erfassen. Die Anordnung umfasst auch ein schematisch dargestelltes Hydrauliksystem 18a zum Anheben des Einlassventils 8 und ein schematisch dargestelltes Hydrauliksystem 18b zum Anheben des Auslassventils 11. In diesem Fall findet das Anheben des Einlassventils 8 und des Auslassventils 11 unabhängig von der Drehposition der Kurbelwelle statt. Die Anordnung umfasst eine Steuereinheit 19, die dazu ausgelegt ist, den Motor 1 so zu steuern/regeln, dass eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches bei einem optimalen Kurbelwellenwinkel stattfindet. Die Steuereinheit 19 ist dazu ausgelegt, Signale von den Sensoren 16, 17 zu erhalten und Steuersignale zu den Hydrauliksystemen 18a, b abzugeben, so dass das Anheben des Einlassventils 8 und des Auslassventils 11 bei gewünschten Kurbelwellenwinkeln stattfindet. Die Steuereinheit 19 kann eine Computereinheit mit einer geeigneten Software sein.
2 zeigt durchgehende Linien, die eine Hubphase d eines Einlassventils 8 und eine Hubphase d eines Auslassventils 11 als Funktion des Kurbelwellenwinkels cad (englisch: crank angle degree; deutsch: Kurbelwinkelgrad) darstellt, wenn eine herkömmliche Steuerung des Einlassventils 8 und des Auslassventils 11 stattfindet. In diesem Fall findet das Öffnen ivo (englisch: inlet valve opening) des Einlassventils im Wesentlichen an der oberen Extremposition des Kolbens 4 an einem Kurbelwellenwinkel statt, der hier als 0° bezeichnet ist. Das Schließen ivc (englisch: inlet valve closure) des Einlassventils findet gerade statt, nachdem der Kolben die untere Extremposition bei einem Kurbelwellenwinkel von 180° passiert hat. In diesem Fall findet das Öffnen evo (englisch: exhaust vale opening) des Auslassventils bei einem Kurbelwellenwinkel von etwa 500° statt und das Schließen evc (englisch: exhaust valve closure) des Auslassventils findet im Wesentlichen bei der oberen Extremposition des Kolbens bei einem Kurbelwellenwinkel von 720° statt. Da der Motor 1 ein Vier-Takt-Motor ist, umfasst sein Arbeitszyklus eine Kurbelwellenrotation über 720°. Kurbelwellenwinkel von 0° und 720° sind somit hinsichtlich des Arbeitszykluses äquivalent. Mit einer herkömmlichen Ventilsteuerung findet das Schließen des Abgasventils evc und das Öffnen des Einlassventils ivo im Wesentlichen gleichzeitig oder mit einem geringfügigen Überlappen statt, so dass die Verbrennungskammer nach dem Verbrennungsprozess von den Abgasen entleert wird. Der optimale Kurbelwellenwinkel cad_iopt für eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches befindet sich im Wesentlichen unmittelbar nach der Position, bei der der Kolben 4 die obere Extremposition passiert hat bei einem Kurbelwellenwinkel von 360°. Die Schwierigkeit der Zuführung eines Kraftstoffgemisches, das sich im Wesentlichen exakt an dem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt selbst entzündet, ist ein wesentlicher Grund dafür, dass HCCI Motoren bislang keine herkömmliche Verwendung gefunden haben.
Eine erste Strategie I, die für sich zum Steuern/Regeln der Selbstzündung des Kraftstoffgemisches bei einem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt bekannt ist, liegt darin, das Auslassventil 11 zu schließen, bevor der Kolben 4 die obere Extremposition bei 720° erreicht, und das Einlassventil 8 zu öffnen, nachdem der Kolben 4 die obere Extremposition bei 0° passiert hat. Ein derartiges Anheben der Ventile, das ein frühes Schließen des Abgasventils evc' und ein spätes Öffnen des Einlassventils ivo' mit sich bringt, wird durch die unterbrochenen Linien in 2 wiedergegeben. Ein frühes Schließen des Abgasventils evc' und ein spätes Öffnen des Einassventils ivo' bewirkt ein sogenanntes negatives Überlappen während eines Kurbelwellenwinkelbereichs, innerhalb dem sowohl das Einlassventil 8 als auch das Auslassventil 11 geschlossen sind. In diesem Fall ist das Einlassventil 11 während eines Kurbelwellenwinkelbereichs a vor 720° geschlossen und das Einlassventil ist während eines Kurbelwellenwinkelbereichs b nach 0° geschlossen. Das sich ergebene negative Überlappen ergibt sich aus der Summe der Kurbelwellenwinkelbereiche a und b. Ein frühes Verschließen des Abgasventils evc' bedeutet, dass die Verbrennungskammer 3 nicht komplett von Abgasen entleert wird und dass eine bestimmte Menge an Abgasen in der Verbrennungskammer 3 zurückgehalten wird. Ein spätes Öffnen des Einlassventils 8 bedeutet, dass der Restdruck der Abgase auf ein Niveau reduziert wird, so dass diese nicht durch das Einlassventil 8 ausströmen, wenn sich dieses öffnet. Das negative Überlappen führt somit dazu, dass heiße Abgase von einem Verbrennungsprozess in der Verbrennungskammer bis zu einem nachfolgenden Verbrennungsprozess zurückgehalten werden. Die zurückgehaltenen heißen Abgase erwärmen das Kraftstoffgemisch, was zu einer früheren Selbstzündung führt. Eine geeignete Steuerung/Regelung des Einlassventils 8 und des Auslassventils 11 kann somit angewendet werden, um zu bewirken, dass eine variable Menge an Abgasen in der Verbrennungskammer 3 zurückgehalten wird, so dass die Selbstzündung des nachfolgenden Verbrennungsprozesses im Wesentlichen bei dem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt stattfindet.
Eine zweite Strategie II, die an sich zum Steuern der Selbstzündung von Kraftstoffgemischen bei verschiedenen Lasten an einem im Wesentlichen optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt bekannt ist, besteht darin, ein spätes Schließen des Einlassventils ivc' zu bewirken. 3 weist durchgehende Linien auf, die eine Hubphase d des Einlassventils 8 und eine Hubphase d des Auslassventils 11 als eine Funktion des Kurbelwellendrehwinkels cad (englisch: crank angle degree) darstellt, wenn ein herkömmliches Anheben des Einlassventils 8 und des Auslassventils 11 stattfindet. Das Anheben von Ventilen, das zu einem späten Schließen des Einlassventils ivc' führt, wird durch unterbrochene Linien wiedergegeben. In anderer Hinsicht findet das Anheben des Ventils gemäß der Strategie II in herkömmlicher Weise statt, wie durch die durchgezogene Linie dargestellt. Das Schließen des Einlassventils 8 bei einem späten Kurbelwellenwinkel ivc' reduziert die Kolbenbewegung, die erforderlich ist, um das Kraftstoffgemisch zu komprimieren und führt zu einem reduzierten effektiven Kompressionsverhältnis im Zylinder 2.
4 zeigt, wie das effektive Kompressionsverhältnis c als eine Funktion des Schließens des Einlassventils ivc bei verschiedenen Kurbelwellenwinkel cad schwankt. Sie zeigt ein optimales effektives Kompressionsverhältnis c, das aus dem Schließen des Einlassventils ivc_opt gerade nach einem Kurbelwellenwinkel von 180° resultiert. Ein früheres oder späteres Schließen des Einlassventils als das optimale Einlassventil schließen ivc führt zu einem reduzierten effektiven Kompressionsverhältnis c. Ein niedrigeres effektives Kompressionsverhältnis c bedeutet, dass die Kompression, der das Kraft- stoffgemisch im Zylinder 2 ausgesetzt ist, reduziert ist; jedoch sollte das effektive Kompressionsverhältnis c nicht unter einem vorbestimmten Minimalwert c_min liegen. Ein reduziertes effektives Kompressionsverhältnis bedeutet, dass der Lambdawert, der von einer Lambdasonde an dem Motor 1 gemessen werden kann, abfällt, das heißt der Schwefelgehalt der Abgase nimmt ab. Ein Absenken des Lambdawerts führt zu korrespondierenden Druckanstiegen und zu zunehmenden Emissionen. Das Verschließen des Einlassventils evc sollte deshalb nicht zu sehr von dem optimalen Verschließen des Einlassventils ivc_opt abweichen. 4 zeigt, dass ein maximales Verschleißen des Einlassventils ivc_max nicht zu überschreiten ist und dass ein minimales Verschließen ivc_min des Einlassventils nicht unterschritten werden sollte, um zu vermeiden, dass man unterhalb des niedrigsten akzeptablen effektiven Kompressionsverhältnisses c_min liegt. Somit kann nach dem Optimum das Verschließen ivc des Einlassventils innerhalb eines Kurbelwellenwinkelbereichs e variiert werden und vor dem Optimum kann das Verschließen ivc des Einlassventils innerhalb eines Kurbelwellenwinkelbereichs f variiert werden. Ein reduziertes Kompressionsverhältnis in dem Zylinder 2 führt zu einer verzögerten Selbstzündung. Das Steuern/Regeln des Verschließens ivc des Einlassventils auf einen Kurbelwellenwinkel, der hinreichend weit von dem Optimum ivc_opt entfernt ist, führt zu einem reduzierten Kompressionsverhältnis in dem Zylinder 2, so dass eine Selbstzündung bei einem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt stattfindet.
Wenn die Last des Motors 1 einer exakt idealen Zusammensetzung von Kraftstoff und Luft entspricht, findet die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches aufgrund von Kompressionswärme an dem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt statt. Wenn die Last des Motors 1 niedriger als der Idealfall ist und das Kraftstoffgemisch magerer als der Idealfall ist, dann wird das Kraftstoffgemisch nicht aufgrund von Kompressionswärme selbst zünden. In diesem Fall kann die Strategie I angewandt werden, um heiße Abgase in geeigneter Menge zum Anheben der Kraftstoffgemischtemperatur zuzuführen, so dass die Selbstzündung bei dem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt stattfindet. Wenn die Last des Motors höher als der Idealfall ist und das Kraftstoffgemisch fetter als der Idealfall ist, dann findet die Selbstzündung aufgrund der Kompressionswärme zu früh statt. In diesem Fall kann die Strategie II für eine geeignete Reduktion des wirksamen Kompressionsverhältnisses c in dem Zylinder 2 stattfinden, so dass die Selbstzündung verzögert wird und bei dem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_iopt stattfindet. Die Strategie I und die Strategie II sind somit innerhalb separater, jedoch einander benachbarter Lastbereiche anwendbar. Das Anwenden der Strategie I im Falle von magereren Kraftstoffgemischen als der Idealfall und von Strategie II im Falle von fetteren Kraftstoffgemischen als der Idealfall macht eine optimale Selbstzündung innerhalb eines relativ großen Lastbereichs möglich.
Da der effektive Kompressionsbereich c nicht zu stark beschränkt sein sollte, ist die Strategie II nicht für Lasten oberhalb eines bestimmten Wertes anwendbar. Die Zusammensetzung von Kraftstoffgemischen für derartig hohe Lasten wird so gewählt, dass es vor Erreichen des optimalen Kurbelwellenwinkels cad_iopt selbst zündet, selbst dann, wenn dort die maximal akzeptable Reduzierung des effektiven Kompressionsverhältnisses c_min liegt. In diesem Fall kann eine dritte Strategie III angewandt werden. Die Strategie III bedingt, dass gekühlte Abgase der Verbrennungskammer III zugeführt werden. Die gekühlten Abgase bewirken, dass das Kraftstoffgemisch später zündet. Die Steuereinheit 19 kann somit das wirksame Kompressionsverhältnis c durch Schließen des Einlassventils 8 etwas näher am Optimum des Kurbelwellenwinkels ivc_opt anheben. Der Säuregehalt der Abgase wird zunehmen und deshalb auch der Lambdawert. Die Steuereinheit 19 kann dann mehr Kraftstoff der Verbrennungskammer 3 zuführen, um eine höhere Motorlast zu erreichen. Das Zuführen von gekühlten Abgasen bewirkt, dass das Verschließen ivc des Einlassventils sich entlang der Kurve gemäß 4 nach links verschiebt auf einen ivc Wert, der zwischen ivc_max und ivc_opt liegt. Die Strategie III macht es auch innerhalb dieses Hochlastbereichs möglich, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches durch Verändern des effektiven Kompressionsverhältnisses c in dem Zylinder 2 zu steuern/regeln, ohne unterhalb des niedrigsten akzeptablen effektiven Kompressionsverhältnis c_min zu gelangen. Die Strategie III ist somit innerhalb eines Lastbereichs anwendbar, der höher ist, als der Lastbereich für die Strategie II. Das Anwenden einer Steuerung/Regelung, die sowohl Strategie II als auch Strategie III umfasst, ermöglicht es, dass die Steuereinheit die Selbstzündung von Kraftstoffgemischen hinsichtlich eines optimalen Kurbelwellenwinkels cad_opt innerhalb eines relativ großen Lastbereichs steuert.
Vorteilhafterweise werden alle drei Strategien I, II, III angewandt, um den Motor 1 innerhalb eines Lastbereichs L_tot zu steuern, der die drei Teilbereiche L_I L_II, L_III umfasst. 5 stellt die drei Teilbereiche L_I L_II, L_III schematisch als Funktion der Last L und der Motordrehzahl rpm dar. Die Strategie I wird im Falle eines lastfreien und Niedriglastbetriebs eingesetzt, die Strategie II in einem Betrieb bei mittlerer Last und die Strategie III bei einem Hochlastbetrieb. Die verschiedenen Strategien I, II und III können somit innerhalb der Teilbereiche L_I, L_II, L_III angewandt werden, die sich selbstverständlich gegenseitig überlappen. Somit kann die Steuereinheit 19 eine kontinuierliche Steuerung/Regelung der Selbstzündung des Motors 1 über einen breiten Lastbereich L_tot bereitstellen.
6 stellt ein Flussdiagramm dar, das ein Verfahren zum Steuern/Regeln des Motors 1 beschreibt. Bei Schritt 20 startet der Motor. Bei Schritt 21 findet ein Verbrennungsprozess in der Verbrennungskammer 3 statt. Der Drucksensor 16 erfasst die Druckcharakteristik in der Verbrennungskammer 3. Der Drucksensor 16 sendet im Wesentlichen kontinuierlich an die Steuereinheit 19 Signale über den in der Verbrennungskammer 3 herrschenden Druck. Die Steuereinheit 19 empfängt auch von dem Sensor 17 Informationen über den gegenwärtigen Kurbelwellenwinkel. Bei Schritt 22 nutzt die Steuereinheit 19 Informationen über den Druck p in der Verbrennungskammer 3 und den Kurbelwellenwinkel cad, um den Kurbelwellenwinkel cad; zu berechnen, bei dem die Selbstzündung des Verbrennungsprozesses stattgefunden hat. Die Steuereinheit 19 umfasst gespeicherte Referenzwerte, die einen optimalen Kurbelwellenwinkel cad_i,opt betreffen, bei dem die Selbstzündung stattfinden sollte. Bei Schritt 23 vergleicht die Steuereinheit 19 den aktuellen Kurbelwellenwinkel cad_i bei einer Selbstzündung und den optimalen Kurbelwellenwinkel cad_i,opt für eine Selbstzündung. Wenn cad_i größer als cad_i,opt ist, dann hat der Verbrennungsprozess zu spät begonnen und die Steuereinheit 19 ist dazu ausgelegt, Maßnahmen zu ergreifen, um eine frühere Selbstzündung in den nachfolgenden Verbrennungsprozessen zu fördern. Wenn cad_i kleiner als cad_i, _opt ist, dann hat der Verbrennungsprozess zu früh begonnen und die Steuereinheit 19 ist dazu ausgelegt, Maßnahmen zu ergreifen, um eine spätere Selbstzündung in den nachfolgenden Verbrennungsprozessen zu fördern.
Bei Schritt 24 schätzt die Steuereinheit 19, ob es möglich ist, mittels der Strategie I die Selbstzündung des folgenden Verbrennungsprozesses zu steuern. Wenn cad_i größer als cad_i,opt ist, hat der jüngste Verbrennungsprozess spät begonnen und eine etwas größere Menge an heißen Abgasen hätte deshalb dem Verbrennungsprozess zugeführt werden sollen. Wenn cad_i kleiner als cad_i,opt ist, hat der jüngste Verbrennungsprozess früh begonnen und eine etwas kleinere Menge an heißen Abgasen hätte deshalb dem Verbrennungsprozess zugeführt werden sollen. Bei Schritt 25 verwendet die Steuereinheit 19 neue Werte für das Verschließen evc' des Auslassventils und des Öffnens ivo' des Einlassventils, so dass eine eingestellte Menge von Abgasen in der Verbrennungskammer während des nachfolgenden Verbrennungsprozesses zurückgehalten wird. Bei Schritt 26 veranlasst die Steuereinheit 19 ein Verschließen des Einlassventils bei dem Kurbelwellenwinkel ivc_opt, bei dem eine optimale Kompression in dem Zylinder 2 herrscht. Wenn es nicht möglich ist, die Menge an in der Verbrennungskammer zurückgehaltenen Abgasen weiter zu reduzieren, kann sich herausstellen, dass die Last zu groß ist, um die Strategie I zum Steuern der Selbstzündung des folgenden Verbrennungsprozesses auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel zur Selbstzündung cad_i,opt anzuwenden.
Wenn die Selbstzündung nicht mittels Strategie I gesteuert/geregelt werden kann, wird bei Schritt 27 geschätzt, ob es möglich ist, die Selbstzündung durch Anwenden von Strategie II zu steuern/zu regeln. Die Strategie II bedingt, dass das Verschließen ivc' des Einlassventils früher oder später als der optimale Wert ivo_opt stattfindet. Dies bedeutet, dass das wirksame Kompressionsverhältnis c in dem Zylinder 2 reduziert werden kann und dass die Selbstzündung verzögert werden kann. Die Strategie II kann somit dann angewandt werden, wenn das zugeführte Kraftstoffgemisch derartige Eigenschaften besitzt, dass es bei einem zu frühen Kurbelwellenwinkel während der Kompression in dem Zylinder 2 selbst zündet. Das effektive Kompressionsverhältnis c sollte deshalb nicht auf einen minimalen Wert c_min abgesenkt werden. Das Verschließen icv' des Einlassventils ist daher auf Kurbelwellenwinkelbereiche e, f beschränkt, die in 4 dargestellt sind. Wenn die Steuereinheit 19 ein Verschließen ivc' des Einlassventils schätzt, das weder oberhalb von ivc_max noch unterhalb von ivc_min liegt, kann die Strategie II zum Steuern/Regeln der Selbstzündung eingesetzt werden. Wenn cad_i größer als cad_i,opt ist, hat der jüngste Verbrennungsprozess spät begonnen, so dass die Steuereinheit 19 das Verschließen ivc' des Einlassventils für den nächsten Verbrennungsprozess zu einem geeigneten Grad in Richtung ivo_opt verstellt, um das Kompressionsverhältnis c in dem Zylinder 2 anzuheben. Wenn im Gegensatz dazu cad_i kleiner als cad_i,opt ist, hat der jüngste Verbrennungsprozess früh begonnen, so dass die Steuereinheit das Verschließen ivc' des Einlassventils des nachfolgenden Verbrennungsprozesses zu einem geeigneten Grad weg von ivo_opt verstellt, um das Kompressionsverhältnis c in dem Zylinder 2 weiter zu reduzieren. Wenn der neue Wert ivc', der von der Steuereinheit 19 berechnet wurd, in die Kurbelwellenwinkelbereiche e, f fällt, ist es daher möglich, die Strategie II zum Steuern des folgenden Verbrennungsprozesses anzuwenden. In diesem Fall initiiert die Steuereinheit 19 bei Schritt 28 das Verschließen des Einlassventils 8 bei dem berechneten Verschließen ivc' des Einlassventils. Bei Schritt 29 beginnt die Steuereinheit 19 das Verschließen evc_opt des Auslassventils und das Öffnen ivo_opt des Einlassventils bei Kurbelwellenwinkel, die zu einem minimalen Kraftstoffverbrauch führen. Das Öffnen ivo des Auslassventils wird auf einen geeigneten Wert durch übergeordnete Motorparameter gesteuert, die unabhängig von Strategie II sind.
Wenn die Steuereinheit 19 einen ivc' Wert schätzt, der nicht in die Kurbelwellenwinkelbereiche e, f fällt, ist es nicht möglich, einfach ein reduziertes Kompressionsverhältnis zum Steuern/Regeln der Selbstzündung in Richtung auf den optimalen Kurbelwellenwinkel cad_i,opt hin zu verwenden. In solchen Fällen wird die Zusammensetzung des Kraftstoffgemisches derart gewählt, dass das Steuern/Regeln der Selbstzündung auf den optimalen Kurbelwellenwinkel cad_i,opt eine Reduzierung des Kompressionsverhält nisses c auf einen Wert unterhalb c_min bedingt. Bei Schritt 30 wendet die Steuereinheit 19 deshalb die Strategie III an, die bedingt, dass gekühlte Abgase der Verbrennungskammer zugeführt werden. Wenn cad_i größer als cad_i,opt ist, hat der jüngste Verbrennungsprozess spät begonnen und die Steuereinheit steuert das Ventil 14 derart, dass eine kleinere Menge an gekühlten Abgasen dem nachfolgenden Verbrennungsprozess zugeführt wird. Wenn cad_i kleiner als cad_i,opt ist, dann hat der Verbrennungsprozess früh begonnen und die Steuereinheit steuert/regelt das Ventil 14 so, dass eine größere Menge an gekühlten Abgasen dem nachfolgenden Verbrennungsprozess zugeführt wird. Bei Schritt 31 berechnet die Steuereinheit dann die Menge an gekühlten Abgasen ceg, die der Verbrennungskammer 3 zugeführt werden sollte, damit eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches bei einem optimalen Kurbelwellenwinkel cad_i,opt stattfindet. Das Zuführen einer geeigneten Menge von gekühlten Abgasen ceg führt zu einer späteren Verbrennung des Kraftstoffgemisches. Der ivc Wert wird somit entlang der Kurve gemäß 4 in Richtung nach links zu einem ivc Wert hin verschoben, der zwischen ivc_max und ivc_opt liegt. Bei Schritt 32 hebt die Steuereinheit 19 das Kompressionsverhältnis c durch Einleiten eines Schließens ivc' des Einlassventils an, das zwischen dem optimalen Verschließen des Einlassventils ivc_opt und ivc_max liegt, Der Lambdawert wird somit angehoben, was es möglich macht, dass mehr Kraftstoff der Verbrennungskammer zugeführt wird und eine höhere Motorlast erreicht wird. Bei Schritt 33 beginnt die Steuereinheit 19 das Verschließen evc_opt des Auslassventils und das Öffnen ivo_opt des Einlassventils bei Kurbelwellenwinkel, die zu einem minimalen Kraftstoffverbrauch führen. Das Öffnen evo des Auslassventils wird durch übergeordnete Motorparameter gesteuert, die von Strategie III unabhängig sind.
Die Erfindung ist keineswegs auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, auf das sich die Zeichnungen beziehen, und kann statt vielmehr frei innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche verändert werden. Der Verbrennungsmotor muss kein HCCI-Motor sein, sondern kann jeder beliebige Verbrennungsmotor sein, in dem ein homogenes Kraftstoffgemisch durch Kompression selbst zündet. Die Zeichnungen beziehen sich auf einen Zylinder des Verbrennungsmotors 1, jedoch kann die Anzahl der Zylinder natürlich verändert werden, ebenso wie die Anzahl weiterer Komponenten, wie Ventile, einspritzmittel etc.
Zusammenfassung
Anordnung und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (1), beispielsweise des Typs eines sogenannten HCCI-Motors. Die Anordnung umfasst eine Steuereinheit (19), die dazu ausgelegt ist, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel hin (cad_iopt) innerhalb eines Lastbereichs (L_tot) zu steuern. Der Lastbereich (L_tot) kann in wenigstens zwei Teilbereiche (L_II, L_III) unterteilt werden und die Steuereinheit (19) ist dazu ausgelegt, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines der Teilbereiche (L_II) mittels einer Strategie (II) zu steuern, die bedingt, dass das effektive Kompressionsverhältnis (c) in dem Zylinder (2) verändert wird, und innerhalb eines zweiten Teilbereichs (L_III) mittels einer anderen Strategie (III), die bedingt, dass eine variable Menge an gekühlten Abgasen (ceg) der Verbrennungskammer (3) zugeführt wird, so dass es möglich wird, auch in dem zweiten Teilbereich (L_III) die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) hin zu steuern, indem das effektive Kompressionsverhältnis (c) in dem Zylinder (2) verändert wird, ohne dass es unter einen niedrigsten akzeptablen Wert (c_min) fällt.

Claims

Anordnung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Verbrennungskammer (3), einen bewegbaren Kolben (4), der zum Komprimieren eines Kraftstoffgemisches in der Verbrennungskammer (3) ausgelegt ist, so dass eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches stattfindet, eine Kurbelwelle (5), die durch Bewegungen des Kolbens (4) angetrieben ist, ein Einlassventil (8) zu der Verbrennungskammer (3) und ein Auslassventil (11) von der Verbrennungskammer (3), wobei die Anordnung eine Steuereinheit (19) umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines Lastbereichs (L_tot) zu steuern/zu regeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastbereich (L_tot) in wenigstens zwei Teilbereiche (L_II, L_III) unterteilbar ist und dass die Steuereinheit (19) dazu ausgelegt ist, die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches in Richtung auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines der Teilbereiche (L_II) mittels einer Strategie (II) zu steuern/zu regeln, die eine Veränderung des effektiven Kompressionsverhältnisses (c) in dem Zylinder (2) innerhalb eines Bereichs bedingt, der nach unten von einem niedrigsten akzeptablen Kompressionsverhältnis (c_min) beschränkt ist, und innerhalb eines zweiten Teilbereichs (L_III) mittels einer Strategie (III), die ein Zuführen von gekühlten Abgasen (ceg) zu der Verbrennungskammer (3) in einer Menge bedingt, so dass es möglich wird, auch in dem zweiten Teilbereich (L_III) die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) durch Verändern des effektiven Kompressionsverhältnisses (c) innerhalb des Bereiches zu steuern, der nach unten von dem niedrigsten akzeptablen Kompressionsverhältnis (c_min) begrenzt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) dazu ausgelegt ist, das effektive Kompressionsverhältnis (c) in dem Zylinder (2) durch Einleiten eines variablen Verschließens (ivc) des Einlassventils zu regeln.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung ein hydraulisches Steuersystem (18a) zum Steuern/Regeln des variablen Verschließens (ivc) des Einlassventils umfasst.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Rückführleitung (13) umfasst, die sich von einer Abgasleitung (12) des Verbrennungsmotors zu einer Einlassleitung (7) für eine Luftzufuhr zu der Verbrennungsklammer (3) erstreckt.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (13) ein Ventil (14) zum Steuern der Zufuhr von Abgasen zu der Einlassleitung (7) umfasst.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (13) einen Kühler (15) zum Kühlen der Abgase umfasst, bevor diese die Einlassleitung (7) erreichen.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen ersten Sensor (16) zum Erfassen eines Parameters (p) umfasst, der den Beginn eines Verbrennungsprozesses in der Verbrennungskammer (3) anzeigt, und einen zweiten Sensor (17) zum Abschätzen des Kurbelwellenwinkels (cad) des Verbrennungsmotors (1), und dass die Steuereinheit (19) dazu ausgelegt ist, den Kurbelwellenwinkel (cad_i) für den Beginn des Verbrennungsprozesses zu bestimmen.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor ein Drucksensor (16) ist, der den Druck (p) in der Verbrennungskammer (3) erfasst.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) dazu ausgelegt ist, den geschätzten Kurbelwellenwinkel (cad_i) bei der Selbstzündung des Verbrennungsprozesses mit gespeicherten Informationen zu vergleichen, die den optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) für eine Selbstzündung des Verbrennungsprozesses betreffen, und um diese Information zum Steuern/Regeln der Selbstzündung des folgenden Verbrennungsprozesses zu nutzen.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Einspritzdüse (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer (3) umfasst, wenn das Einlassventil (8) offen ist.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor (1) umfasst: eine Verbrennungskammer (3), einen bewegbaren Kolben (4), der dazu ausgelegt ist, ein Kraftstoffgemisch in der Verbrennungskammer (3) zu komprimieren, so dass eine Selbstzündung des Kraftstoffgemisches stattfindet, eine Kurbelwelle (5), die durch Bewegungen des Kolbens (4) angetrieben ist, ein Einlassventil (8) zu der Verbrennungskammer (3) und ein Auslassventil (11) von der Verbrennungskammer (3), wobei das Verfahren den Schritt des Steuerns der Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines Lastbereichs (L_tot) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastbereich (L_tot) in wenigstens zwei Teilbereiche (L_II, L_III) unterteilbar ist und dass das Verfahren die Schritte umfasst: Steuern der Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) innerhalb eines der Teilbereiche (L_II) mittels einer Strategie (II), welche bedingt, dass das effektive Kompressionsverhältnis (c) in dem Zylinder (2) innerhalb eines Bereichs variiert wird, der durch das niedrigste akzeptable Kompressionsverhältnis (c_min) begrenzt ist, und innerhalb eines zweiten Teilbereichs (L_III) mittels einer Strategie (III), die bedingt, dass gekühlte Abgase (ceg) zu der Verbrennungskammer (3) in einer Menge zugeführt werden, so dass es möglich wird, auch innerhalb des zweiten Teilbereichs (L_III) die Selbstzündung des Kraftstoffgemisches auf einen optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) hin durch Verändern des effektiven Kompressionsverhältnisses (c) innerhalb des Bereiches zu steuern, der nach unten durch das niedrigste akzeptable Kompressionsverhältnis (c_min) begrenzt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt des Regelns des effektiven Kompressionsverhältnisses in dem Zylinder (2) durch Einleiten eines variablen Schließens (ivc) des Einlassventils.
Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt des Steuerns des variablen Schließens (ivc) des Einlassventils mittels eines hydraulischen Steuersystems (18a).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch den Schritt des Einführens von gekühlten Abgasen (ceg) zu der Verbrennungskammer (3) über eine Rückführleitung (13), die sich von einer Abführleitung (12) des Verbrennungsmotors zu einer Einlassleitung (7) für eine Luftzufuhr zu der Verbrennungskammer (3) erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Steuerns der Zufuhr von Abgasen zu der Einlassleitung (7) mittels eines Ventils (14).
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch den Schritt des Kühlens der Abgase, bevor diese die Einlassleitung (7) erreichen, mittels eines Kühlers (15).
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch die Schritte des Bestimmens des Kurbelwellenwinkels (cad_i) beim Beginn des Verbrennungsprozesses durch Erfassen eines Parameters (p) der mit dem der Verbrennungsprozess in der Verbrennungskammer (3) zusammenhängt, und des Erfassen des Kurbelwellenwinkels (cad) des Verbrennungsmotors (1).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste Parameter der Druck (p) in der Verbrennungskammer (3) ist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch die Schritte des Vergleichens des geschätzten Kurbelwellenwinkels (cad_i) beim Beginn des Verbrennungsprozesses mit gespeicherten Informationen, die den optimalen Kurbelwellenwinkel (cad_iopt) für den Start des Verbrennungsprozesses betreffen, und des Benützens dieser Informationen zum Steuern/Regeln der Selbstzündung des folgenden Verbrennungsprozesses.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, gekennzeichnet durch den Schritt des Einspritzens von Kraftstoff in die Verbrennungskammer (3) über eine Einspritzdüse (10), wenn das Einlassventil (8) offen ist.