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    • 专利摘要:
    Ein Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventilbetätigungssystems für einen Motor wird vorgesehen. Eine Nockenanordnung wird betrieben, um ein Einlassventil zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position zu bewegen. Ein Parameter wird abgefühlt, der eine Höhe anzeigt, auf der der Motor arbeitet. Eine erste Nachschautabelle wird aufgerufen, um ein erwünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis zu bestimmen, wenn der abgefühlte Parameter anzeigt, dass der Motor auf einer Höhe unter einem ersten vorbestimmten Wert arbeitet. Eine zweite Nachschautabelle wird aufgerufen, um ein erwünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis zu bestimmen, wenn der abgefühlte Parameter anzeigt, dass der Motor auf einer Höhe unter dem ersten vorbestimmten Wert arbeitet. Eine erwünschte Ventilbetätigungsperiode wird basierend auf dem bestimmten Luft/Brennstoff-Verhältnis bestimmt. Das Einlassventil wird davon abgehalten, bis zum Ende der bestimmten Ventilbetätigungsperiode zur ersten Position zurückzukehren.
    公开号:DE102004018842A1
    申请号:DE200410018842
    申请日:2004-04-19
    公开日:2005-01-13
    发明作者:Thomas J. Metamora Crowell；David A. Dunlap Pierpont
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:F01L13-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren zur Steuerungeines variablen Ventilbetätigungssystemsgerichtet, und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zurSteuerung eines variablen Ventilbetätigungssystems, um Betriebsbedingungenin (unterschiedlicher) Höhezu berücksichtigen.
    [0002] DieLeistung eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweise eines Diesel-Motors, Benzin-Motors oderErdgas-Motors kann durch die Bedingungen beeinflusst werden, unterdenen der Motor betrieben wird. Beispielsweise kann sich die Leistungeines Verbrennungsmotors verändern,wenn die Höhezunimmt, wenn der der Motor betrieben wird. Insbesondere kann derBetrieb des Motors in höherenHöhen eineVerringerung der Brennstoffausnutzung und/oder eine Steigerung derErzeugung von unerwünschtenEmissionen verursachen.
    [0003] DerEinfluss der Höheauf die Motorleistung kommt von der Verringerung der Luftdichteund des Luftdruckes in höherenHöhen.Die Verringerung der Luftdichte und des Luftdruckes in höheren Höhen verursachteine Verringerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, welches zum Motorgeliefert wird, weiter eine Verringerung des Wirkungsgrades eines assoziiertenTurboladersystems und eine Verringerung des Verbrennungswirkungsgradesinnerhalb des Motors. Die Verringerung von jedem dieser Parameterkann einen verringerten Brennstoffwirkungsgrad und/oder die Erzeugungvon vermehrten Emissionen zur Folge haben.
    [0004] Imallgemeinen arbeitet ein Verbrennungsmotor auf einem ausgewählten Luft/Brennstoff-Verhältnis ungeachtetder Höhe,in der der Motor arbeitet.
    [0005] DasBetriebsverhältnisvon Luft zu Brennstoff wird so ausgewählt, dass es gewisse Anforderungen bezüglich derBrennstoffzufuhr und der Leistung erfüllt, und kann von der gegenwärtigen Drehzahlund Belastung des Motors abhängen.Das ausgewählte Luft/Brennstoff-Verhältnis kannerreicht werden durch Betätigungdes Motorventils füreine gewisse Zeitperiode und durch Einspritzung einer gewissen Brennstoffmengein einen Zylinder. Wenn jedoch der Motor in großer Höhe arbeitet, wo die luftdichteund der Luftdruck verringert sind, wird wenig Luft durch die Motorventilewährendeiner gegebenen Zeitperiode laufen. Entsprechend wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis, welcheszum Motor geliefert wird, abnehmen, wenn die Betriebshöhe ansteigt.
    [0006] DasLuft/Brennstoff-Verhältnisist eine kritische Komponente eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweiseeines Dieselmotors. Eine Verringerung des Luft/Brennstoff-Verhältnissesführt typischerweisezu einer Verringerung des Verbrennungswirkungsgrades. Gewöhnlicherweisereduziert das verringerte Luft/Brennstoff-Verhältnis die Verbrennungsrateund verringert auch die Menge der Verbrennungsenergie, die in mechanischeArbeit umgewandelt werden kann. Wenn wenig Verbrennungsenergie inArbeit umgewandelt wird, nimmt der Brennstoffwirkungsgrad des Motorsab, und die Temperatur des Abgases steigt an.
    [0007] EinTurboladersystem kann zu dem Verbrennungsmotor hinzugefügt werden,um die Leistung des Motors zu verbessern. Das Turboladersystem gewinntEnergie aus dem Abgasstrom wieder und verwendet die wiedergewonneneEnergie, um den Druck der Luft in dem Einlassstrom zu steigern.Der gesteigerte Einlassluftdruck kann zur Folge haben, dass mehrLuft in die Brennkammer gedrücktwird und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis steigern.
    [0008] Jedochist unter den üblichenBetriebsbedingungen ein typisches Turboladersystem ungefähr 60–65% effektiv,was bedeutet, dass nur 60–65%der wiedergewonnene Energie auf den Einlassluftfluss aufgebrachtwird. Die niedrigere Dichte der Luft bei großen Höhen verringert weiter den Wirkungs grad desTurboladers. Somit wird nicht die gesamte Abgasenergie auf den gesteigertenEinlasssammelleitungsdruck übertragen.Entsprechend wird der Turbolader nicht alle Verluste kompensieren,die mit dem Betrieb in höherenHöhen assoziiertsind.
    [0009] DasSystem und das Verfahren der vorliegenden Erfindung lösen einesoder mehrere der oben dargelegten Probleme.
    [0010] Gemäß einesAspektes ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerungeines variablen Ventilbetätigungssystemsgerichtet. Eine Nockenanordnung wird betätigt, um ein Einlassventilzu bewegen zwischen einer ersten Position, wo das Einlassventileinen Strömungsmittelflussblockiert, und einer zweiten Position, wo das Einlassventil einen Strömungsmittelflusszulässt.Ein Parameter, der eine Höheanzeigt, in der der Motor arbeitet, wird abgefühlt. Eine erste Nachschautabellewird aufgerufen, um ein erwünschtesLuft/Brennstoff-Verhältnis zubestimmen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor in einer Höhe unter einem ersten vorbestimmtenWert arbeitet. Eine zweite Nachschautabelle wird aufgerufen, umein erwünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis zubestimmen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor in einer Höhe über dem ersten vorbestimmtenWert arbeitet. Eine erwünschteVentilbetätigungsperiodewird basierend auf dem bestimmten Luft/Brennstoff-Verhältnis bestimmt.Die Ventilbetätigungsvorrichtung verhindert,dass das Einlassventil in die erste Position zurückkehrt, und zwar ansprechendauf den Betrieb der Nockenanordnung. Die Ventilbetätigungsvorrichtungwird gelöst,um zu gestatten, dass das Einlassventil am Ende der bestimmten Ventilbetätigungsperiodezur ersten Position zurückkehrt.
    [0011] Gemäß einesweiteren Aspektes ist die vorliegende Erfindung auf ein Einlassventilbetätigungssystemfür einenMotor gerichtet. Ein Einlassventil ist bewegbar zwischen einer erstenPosition, in der das Einlassventil einen Strömungsmittelfluss verhindert, undeiner zweiten Position, wo das Einlassventil einen Strömungsmittelflussgestattet. Eine Nockenanordnung ist mit dem Einlassventil verbunden,um das Einlassventil zwischen der ersten Position und der zweitenPosition zu bewegen. Eine Ventilbetätigungsvorrichtung kommt selektivmit dem Einlassventil in Eingriff und verhindert, dass das Einlassventilin die erste Position zurückkehrt.Ein Sensor fühlt einenParameter ab, der eine Höheanzeigt, in der der Motor arbeitet. Eine Steuervorrichtung, dieeinen Speicher hat, ist geeignet, um eine erste Nachschautabelleund eine zweite Nachschautabelle zu speichern. Die Steuervorrichtunggreift auf die erste Nachschautabelle zu, um ein erwünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis zubestimmen, wenn der abgefühlteParameter zeigt, dass der Motor auf einer Höhe unter einem ersten vorbestimmtenWert arbeitet, und greift auf die zweite Nachschautabelle zu, um einerwünschtesLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor auf einer Höhe über dem ersten vorbestimmtenWert arbeitet. Die Steuervorrichtung bestimmt eine erwünschte Ventilbetätigungsperiodebasierend auf dem bestimmten Luft/Brennstoff-Verhältnis undverhindert, dass das Einlassventil in die erste Position zurückkehrt,und zwar bis zum Ende der bestimmten Ventilbetätigungsperiode.
    [0012] 1 ist eine diagrammartigeund schematische Darstellung eines Motorsystems gemäß eines beispielhaftenAusführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0013] 2 ist eine diagrammartigeQuerschnittsansicht eines Verbrennungsmotors gemäß eines beispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0014] 3 ist eine diagrammartigeQuerschnittsansicht einer Zylinder- und Ventilbetätigungsanordnung gemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0015] 4 ist eine schematischeund diagrammartige Darstellung eines Strömungsmittelversorgungssystemsfür eine hydrauli scheBetätigungsvorrichtungfür einMotorventil gemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0016] 5 ist eine grafische Darstellungeiner beispielhaften Einlassventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung;und
    [0017] 6a und 6b sind Flussdiagramme, die ein beispielhaftesVerfahren zur Steuerung eines variablen Ventilbetätigungssystemsgemäß der vorliegendenErfindung veranschaulichen.
    [0018] Eswird nun im Detail auf beispielhafte Ausführungsbeispiele der ErfindungBezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen offenbartsind. Wo es immer möglichist, werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet,um sich auf die selben oder auf gleiche Teile zu beziehen.
    [0019] Einbeispielhaftes Ausführungsbeispieleines Motorsystems 10 ist in 1 veranschaulicht.Das Motorsystem 10 weist einen Einlassluftdurchlassweg 13 auf,der zu einem Motor 20 führt.Der Fachmann wird erkennen, dass das Motorsystem 10 verschiedeneKomponenten aufweisen kann, wie beispielsweise einen Turbolader 12 undeinen Nachkühler 14. EinAbgasdurchlassweg 15 kann von dem Motor 20 zumTurbolader 12 führen.
    [0020] DerMotor 20 kann ein Verbrennungsmotor sein, wie er in 2 veranschaulicht ist. Für die Zweckeder vorliegenden Offenbarung ist der Motor 20 als ein Vier-Takt-Diesel-Motorabgebildet und beschrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dassder Motor 20 irgend eine andere Bauart eines Verbrennungsmotorssein kann, wie beispielsweise ein Benzin-Motor oder Erdgas-Motor.
    [0021] Wiein 2 gezeigt weist derMotor 20 einen Motorblock 28 auf, der eine Vielzahlvon Zylindern 22 definiert. Ein Kolben 24 istzur verschiebbaren Bewegung zwischen einer oberen Totpunktpositionund einer unteren Tot punktposition innerhalb jedes Zylinders 22 angeordnet.In dem veranschaulichten Ausführungsbeispielweist der Motor 20 sechs Zylinder 22 und sechsassoziierte Kolben 24 auf. Der Fachmann wird erkennen,dass der Motor 20 eine größere oder kleinere Anzahl vonKolben 24 aufweisen kann, und dass die Kolben 24 ineiner "Reihen-Konfiguration", einer "V-Konfiguration" oder in irgendeineranderen herkömmlichenKonfiguration angeordnet sein können.
    [0022] Wieebenfalls in 2 gezeigtweist der Motor 20 eine Kurbelwelle 27 auf, diedrehbar innerhalb des Motorblocks 28 angeordnet ist. EineVerbindungsstange 26 verbindet jeden Kolben 24 mitder Kurbelwelle 27. Jeder Kolben 24 ist mit derKurbelwelle 27 so gekoppelt, dass eine Gleitbewegung des Kolbens 24 innerhalbdes jeweiligen Zylinders 22 eine Drehung der Kurbelwelle 27 zurFolge hat. In ähnlicherWeise wird eine Drehung der Kurbelwelle 27 eine Gleitbewegungdes Kolbens 24 zur Folge haben.
    [0023] DerMotor 20 weist auch einen Zylinderkopf 30 auf.Der Zylinderkopf 30 definiert einen Einlassdurchlassweg 51,der zu mindestens einem Einlassanschluss 36 für jedenZylinder 22 führt.Der Zylinderkopf 30 kann weiter zwei oder mehr Einlassanschlüsse 36 für jedenZylinder 22 definieren.
    [0024] EinEinlassventil 32 ist innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnet.Das Einlassventil 32 weist ein Ventilelement 40 auf,welches konfiguriert ist, um selektiv den Einlassanschluss 36 zublockieren. Wie es genauer unten beschrieben ist, kann jedes Einlassventil 32 betätigt werden,um das Ventilelement 40 anzuheben, um dadurch den jeweiligen Einlassanschluss 36 zu öffnen. DieEinlassventile 32 fürjeden Zylinder 22 könnengemeinsam oder unabhängigbetätigtwerden.
    [0025] DerZylinderkopf 30 definiert auch mindestens einen Auslassanschluss 38 für jedenZylinder 22. Jeder Auslassanschluss 38 führt vondem jeweiligen Zylinder 22 zu einem Auslassdurchlassweg 43. DerZylinderkopf 30 kann weiter zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 für jedenZylinder 22 definieren.
    [0026] EinAuslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlusses 38 angeordnet.Das Auslassventil 34 weist ein Ventilelement 48 auf,welches konfiguriert ist, um selektiv den Auslassanschluss 38 zublockieren. Wie unteren genauer beschrieben, kann jedes Auslassventil 34 betätigt werden,um das Ventilelement 48 anzuheben, um dadurch den jeweiligen Auslassanschluss 38 zu öffnen. DieAuslassventile 34 fürjeden Zylinder 22 könnengleichzeitig oder unabhängigbetätigtwerden.
    [0027] 3 veranschaulicht ein beispielhaftes Ausführungsbeispielvon einem Zylinder 22 des Motors 20. Wie gezeigtdefiniert der Zylinderkopf 30 ein Paar von Einlassanschlüssen 36,die den Einlassdurchlassweg 41 mit dem Zylinder 22 verbinden.Jeder Einlassanschluss 36 weist einen Ventilsitz 50 auf. EinEinlassventil 32 ist innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnet.Das Ventilelement 40 des Einlassventils 32 istkonfiguriert, um mit dem Ventilsitz 50 in Eingriff zu kommen.Wenn das Einlassventil 32 in einer geschlossenen Positionist, kommt das Ventilelement 40 in Eingriff mit dem Ventilsitz 50,um den Einlassanschluss 36 zu schließen und dem Strömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22 zu blockieren. Wenn das Einlassventil 32 ausder geschlossenen Position angehoben wird, gestattet das Einlassventil 32 einenStrömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22.
    [0028] In ähnlicherWeise kann der Zylinderkopf 30 zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 definieren (vondenen in 2 nur einerveranschaulicht ist), die den Zylinder 22 mit dem Auslassdurchlassweg 43 verbinden.Ein Auslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlussdes 38 angeordnet. Ein Ventilelement 48 von jedemAuslassventil 34 ist konfiguriert, um den Auslassanschlusses 38 zuschließen,wenn das Auslassventil 34 in einer geschlossenen Position ist,und einen Strömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22 zu blockieren. Wenn das Auslassventil 34 aus dergeschlossenen Position angehoben wird, gestattet das Auslassventil 32 einenStrömungsmittelfluss relativzum Zylinder 22.
    [0029] Wiein 2 gezeigt weist derMotor 20 eine Reihe von Ventilbetätigungsanordnung 44 auf.Eine Ventilbetätigungsanordnung 44 kannbetriebsmässig mitjedem Paar von Einlassventilen 32 für jeden Zylinder 22 assoziiertsein. Jede Ventilbetätigungsanordnung 44 istbetreibar, um das assoziierte Einlassventil 32 oder dasAuslassventil 34 aus einer ersten oder geschlossenen Positionin eine zweite oder offene Position zu bewegen oder "anzuheben".
    [0030] Indem beispielhaften Ausführungsbeispiel der 3 weist die Ventilbetätigungsanordnung 44 eineBrücke 54 auf,die mit jedem Ventilelement 40 durch ein Paar von Ventilschäften 46 verbundenist. Eine Feder 56 kann um jeden Ventilschaft 46 herum zwischendem Zylinderkopf 30 und der Brücke 54 angeordnetsein. Die Feder 56 wirkt dahingehend, dass sie beide Ventilelemente 40 inEingriff mit dem jeweiligen Ventilsitz 50 vorspannt, umdadurch jeden Einlassanschluss 36 zu schließen.
    [0031] DieVentilbetätigungsanordnung 44 kann aucheinen Kipphebel 64 aufweisen. Der Kipphebel 64 istkonfiguriert, um einen Schwenkpunkt 66 herum zu schwenken.Ein Ende 68 des Kipphebels 64 ist mit der Brücke 54 verbunden.Das gegenüberliegende Endedes Kipphebels 64 ist mit einer Nockenanordnung 52 verbunden.In dem beispielhaften Ausführungsbeispielder 3 weist die Nockenanordnung 52 eineNocke 60 mit einem Nockenansatz auf, die an einer Nockenwellemontiert ist, weiter eine Druckstange 61 und eine Nockenfolgevorrichtung 62.Der Fachmann wird erkennen, dass die Nockenanordnung 52 andereKonfigurationen haben kann, beispielsweise wo die Nocke 60 direktauf den Kipphebel 64 wirkt.
    [0032] DieVentilbetätigungsanordnung 44 kann durchdie Nocke 60 angetrieben werden. Die Nocke 60 istmit der Kurbelwelle 27 so verbunden, dass die Drehung derKurbelwelle 27 eine entsprechende Drehung der Nocke 60 verursacht.Die Nocke 60 kann mit der Kurbelwelle 27 durchirgendwelche Mittel verbunden sein, die dem Fachmann leicht offensichtlichsind, wie beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Reduktionsgetriebeanordnung.Wie der Fachmann erkennen wird, wird eine Drehung der Nocke 60 bewirken,dass die Nockenfolgevorrichtung 62 und die assoziierteDruckstange 61 periodisch zwischen einer oberen und einerunteren Position hin und herläuft.
    [0033] Dieentsprechende Bewegung der Druckstange 61 bewirkt, dassder Kipphebel 64 um den Schwenkpunkt 66 schwenkt.Wenn die Druckstange 61 sich in der Richtung bewegt, diedurch den Pfeil 58 angezeigt wird, wird der Kipphebel 64 schwenken unddie Brücke 54 indie entgegengesetzte Richtung bewegen. Die Bewegung der Brücke 54 bewirkt,dass jedes Einlassventil 32 sich anhebt und die Einlassanschlüsse 36 öffnet. Wennsich die Nocke 60 weiterdreht, werden Federn 56 aufdie Brücke 54 wirken, umjedes Einlassventil 32 in die geschlossene Position zurückzubringen.
    [0034] Indieser Weise steuert die Form und Orientierung der Nocke 60 dieZeitsteuerung der Betätigungder Einlassventils 32. Wie der Fachmann erkennen wird,kann die Nocke 60 so konfiguriert sein, dass sie die Betätigung derEinlassventile 32 mit der Bewegung des Kolbens 24 koordiniert.Beispielsweise könnendie Einlassventile 32 betätigt werden, um die Einlassanschlüsse 36 zu öffnen, wennder Kolben 24 sich von einer oberen Totpunktposition zueiner unteren Totpunktposition währendeines Einlasshubes bewegt, um zu gestatten, dass Luft von dem Einlassdurchlassweg 41 inden Zylinder 22 fließt.
    [0035] Eine ähnlicheVentilbetätigungsanordnung 44 kannmit den Auslassventilen 34 verbunden sein. Eine zweite(nicht gezeigte) Nocke kann mit der Kurbelwelle 27 verbundensein, um den Betätigungszeitpunktder Auslassventile 34 zu steuern. Die Auslassventile 34 können betätigt werden,um die Auslassanschlüsse 38 zu öffnen, wennder Kolben 24 sich von einer unteren Totpunktposition zueiner oberen Totpunkt Position in einem Auslasshub bewegt, um zu gestatten,das Abgas aus dem Zylinder 22 in dem Auslassdurchlassweg 43 fließt.
    [0036] Wiein 3 gezeigt weist dieVentilbetätigungsanordnung 44 aucheine Ventilbetätigungsvorrichtung 70 auf.Die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 weisteinen Betätigungsvorrichtungszylinder 72 auf, dereine Betätigungsvorrichtungskammer 76 definiert.Ein Betätigungsvorrichtungskolben 74 istverschiebbar innerhalb des Betätigungszylinders 72 angeordnet,und ist mit einer Betätigungsvorrichtungsstange 78 verbunden.Eine (nicht gezeigte) Rückstellfederkann auf den Betätigungsvorrichtungskolben 74 wirken,um den Betätigungsvorrichtungskolben 74 ineiner Anfangsposition zurückzustellen.Die Betätigungsvorrichtungsstange 78 istmit einem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriffzu bringen.
    [0037] EineStrömungsmittelleitung 80 istmit der Betätigungsvorrichtungskammer 76 verbunden.Unter Druck gesetztes Strömungsmittelkann durch die Strömungsmittelleitungin die Betätigungsvorrichtungskammer 76 geleitetwerden, um den Betätigungsvorrichtungskolben 74 innerhalbdes Betätigungsvorrichtungszylinders 72 zubewegen. Die Bewegung des Betätigungsvorrichtungskolbens 74 bewirkt,dass die Betätigungsvorrichtungsstange 78 mit demEnde 68 des Kipphebels 64 in Eingriff kommt.
    [0038] Strömungsmittelkann in die Betätigungsvorrichtungskammer 76 eingeleitetwerden, wenn die Einlassventile 32 in der offenen Positionsind, um die Betätigungsvorrichtungsstange 78 inEingriff mit dem Kipphebel 64 zu bewegen, um dadurch dieEinlassventile 32 in der offenen Position zu halten. Alternativ kannStrömungsmittelin die Betätigungsvorrichtungskammer 76 eingeleitetwerden, wenn die Einlassventile 32 in der geschlossenenPosition gehalten werden, um die Betätigungsvorrichtungsstange 78 inEingriff mit dem Kipphebel 64 zu bewegen und den Kipphebel 64 umden Schwenkpunkt 66 zu schwenken, um dadurch die Einlassventile 32 zu öffnen.
    [0039] Wiein den 2 und 4 gezeigt, kann das Motorsystem 10 eineStrömungsmittelquelle 84 aufweisen,um Strömungsmittelvon einem Tank 87 zu ziehen, der eine Strömungsmittelversorgungenthält, welchesbeispielsweise ein hydraulisches Strömungsmittel, ein Schmieröl, ein Getriebeströmungsmitteloder Brennstoff sein kann. Die Strömungsmittelquelle 84 kannden Druck des Strömungsmittels steigernund das Strömungsmittelin eine Hauptgallerie 83 leiten. Die Hauptgallerie 83 leiten.Die Strömungsmittelquelle 84 unddie Hauptgallerie 83 könnenTeil eines Schmiersystem sein, wie es typischerweise Verbrennungsmotorenbegleitet. Die Hauptgallerie 83 kann unter Druck gesetztesStrömungsmittel miteinem Druck von beispielsweise weniger als 700 kPa (100 psi) haben,oder insbesondere zwischen ungefähr210 kPa und 620 kPa (30 psi und 90 psi). Alternativ kann die Quellefür hydraulischesStrömungsmitteleine Pumpe sein, die konfiguriert ist, um ein Strömungsmittelmit einem höheremDruck, wie beispielsweise ungefährzwischen 10 MPa und 35 MPa (1450 psi und 5000 psi) vorzusehen.
    [0040] Wiein 4 gezeigt verbindetein Strömungsmittelversorgungssystem 79 dieHauptgallerie 83 mit der Ventilbetätigungsvorrichtung 70.Eine einschränkendeZumessöffnung 75 kannin der Strömungsmittelleitung 85 zwischender Hauptgallerie 83 und einem ersten Ende der Strömungsmittel-Rail (gemeinsameDruckleitung) 86 positioniert sein. Ein Steuerventil 82 kannmit einem gegenüberliegende Endeder Strömungsmittel-Rail 86 verbundensein und zu dem Tank 87 führen. Das Steuerventil 82 kann geöffnet werden,um einen Strömungsmittelfluss durchdie einschränkendeZumessöffnung 75 unddie Strömungsmittelleitung 86 zumTank 87 zu gestatten. Das Steuerventil 82 kanngeschlossen werden, um einen Druckaufbau in dem Strömungsmittelinnerhalb der Strömungsmittel-Rail 86 zugestatten.
    [0041] Wiein 4 veranschaulichtliefert die Strömungsmittel-Rail 86 unterDruck gesetztes Strömungsmittelzu einer Reihe von Ventilbetätigungsvorrichtungen 70.Jede Ventilbetätigungsvorrichtung 70 kannentweder mit den Einlassventilen 32 oder den Auslassventilen 34 einesspeziellen Motorzylinders 22 assoziiert sein (siehe 2). Die Strömungsmittelleitungen 80 leitenunter Druck gesetztes Strömungsmittelvon der Strömungsmittel-Rail 86 indie Betätigungsvorrichtungskammer 76 vonjeder Ventilbetätigungsvorrichtung 70.
    [0042] EinRichtungssteuerventil 88 kann in jeder Strömungsmittelleitung 80 angeordnetsein. Jedes Richtungssteuerventil 88 kann geöffnet werden,um zu gestatten, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel zwischen der Strömungsmittel-Rail 86 undder Betätigungsvorrichtungskammer 76 fließt. Jedes Richtungssteuerventil 88 kanngeschlossen werden, um zu verhindern, dass unter Druck gesetztesStrömungsmittelzwischen der Strömungsmittel-Rail 86 undder Betätigungsvorrichtungskammer 76 fließt. DasRichtungssteuerventil 88 kann normalerweise in eine geschlossenePosition vorgespannt sein und betätigt werden, um zu gestatten,dass Strömungsmitteldurch das Richtungssteuerventil 88 fließt. Alternativ kann das Richtungssteuerventil 88 normalerweisein eine offene Position vorgespannt sein und betätigt werden, um zu verhindern,dass Strömungsmitteldurch das Richtungssteuerventil 88 fließt. Ein Fachmann wird erkennen,dass das Richtungssteuerventil 88 irgendeine Art einessteuerbaren Ventils sein kann, wie beispielsweise ein Verriegelungsventil (Latch-Ventil)mit zwei Spulen.
    [0043] EinFachmann wird ebenfalls erkennen, dass das Strömungsmittelversorgungssystem 79 eine Vielzahlvon unterschiedlichen Konfigurationen haben kann und eine Vielzahlvon unterschiedlichen Komponenten aufweisen kann. Beispielsweisekann das Strömungsmittelversorgungssystem 79 einoder mehrere (nicht gezeigte) Rückschlagventileaufweisen. Ein erstes Rückschlagventilkann parallel zu dem Richtungssteuerventil 88 zwischender einschränkendenZumessöffnung 75 undder Ventilbetätigungsvorrichtung 70 angeordnetwerden. Ein zweites Rückschlagventilkann in der Strömungsmittelleitung 85 zwischender Hauptgallerie 83 und der Strömungsmittel-Rail 86 angeordnetwerden. Zusätzlich kanndas Strömungsmittelversorgungssystem 79 eineQuelle fürHochdruck-Strömungsmittelaufweisen. Das Strömungsmittelversorgungssystem 79 kannauch ein Einstellventil aufweisen, welches die Rate des Strömungsmittelflussesvon der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 steuert,und ein Dämpfungssystem,welches einen Akkumulator und eine eingeschränkte Zumessöffnung aufweisen kann, welches Druckoszillationenin der Betätigungsvorrichtungskammer 76 undder Strömungsmittelleitung 80 verhindert.
    [0044] Wiein den 1 und 2 gezeigt weist das Motorsystem 10 eineSteuer vorrichtung 100 auf, die mit jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 undmit dem Steuerventil 82 verbunden ist. Die Steuervorrichtung 100 kannein elektronisches Steuermodul aufweisen, welches einen Mikroprozessorund einen Speicher 101 hat. Wie es dem Fachmann wohlbekanntist, ist der Speicher mit dem Mikroprozessor verbunden und speicherteinen Anweisungssatz und Variable. Mit dem Mikroprozessor und einemTeil des elektronischen Steuermoduls sind verschiedene andere bekannteSchaltungen assoziiert, wie beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung,eine Signalkonditionierungsschaltung und eine Elektromagnettreiberschaltungunter anderem.
    [0045] DieSteuervorrichtung 100 kann programmiert sein, um einenoder mehrere Aspekte des Betriebs des Motors 20 zu steuern.Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 programmiertsein, um die Ventilbetätigungsanordnung 44,das Brennstoffeinspritzsystem und irgendeine andere Motorfunktionzu steuern, die üblicherweisevon einem elektronischen Steuermodul gesteuert wird. Die Steuervorrichtung 100 kannden Motor 20 basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungendes Motors und/oder basierend auf den Anweisungen steuern, die voneinem Bediener aufgenommen wurde.
    [0046] DieSteuervorrichtung 100 kann die Ventilbetätigungsanordnung 44 durch Übertragungeines Signals steuern, wie beispielsweise eines Stroms zu dem Richtungssteuerventil 88.Das übertrageneSignal kann das selektive Öffnenund/oder Schließen desRichtungssteuerventils 88 zur Folge haben. Wenn das Richtungssteuerventil 88 einnormalerweise geschlossenes Ventil ist, kann das übertrageneSignal bewirken, dass das Richtungssteuerventil 88 sichfür einegewisse Zeitperiode öffnet.Wenn das Richtungssteuerventil 88 ein normalerweise offenes Ventilist, kann das übertrageneSignal bewirken, dass sich das Richtungssteuerventil für eine gewisse Zeitperiodeschließt.Durch Steuerung des Öffnens undSchliessens des Richtungssteuerventils 88 kann die Steuervorrichtungden Fluss des Strömungsmittelszu der Ventilbetätigungsvorrichtung 70 hinund weg von dieser steuern, um dadurch den Eingriff der Betätigungsvorrichtungsstange 78 mitdem Kipphebel 64 zu steuern, um den Verschluss des Einlassventils 32 für eine vorbestimmtePe riode zu verzögern.Eine beispielhafte Einlassventilbetätigung 104 ist in 5 veranschaulicht.
    [0047] Wiein den 1–4 veranschaulicht kann dasMotorsystem 10 eine Reihe von Sensoren aufweisen, die genauerunten beschrieben werden. Jeder Sensor ist so konfiguriert, dasser einen speziellen Betriebsparameter des Motors 20 überwacht.Der Fachmann kann erkennen, dass alternative Sensoren bei dem Motorsystem 10 verwendetwerden können,um andere Betriebsparameter des Motors 20 zu überwachen.
    [0048] Wiein 1 gezeigt kann einEinlasssensor 16 in dem Einlassdurchlassweg 13 angeordnetsein. Der Einlasssensor 16 kann konfiguriert sein, um den Druckder Einlassluft und/oder die Massenflussrate der Einlassluft abzufühlen. DerEinlasssensor 16 kann irgendeine Art von Sensor sein, derdiese Arten von Parametern abfühlenkann, wie es dem Fachmann offensichtlich sein dürfte, und kann an irgendeinemPunkt entlang des Einlassdurchlassweges 13 angeordnet sein.
    [0049] DasMotorsystem 10 kann auch einen Drucksensor 17 aufweisen.Der Drucksensor 17 kann konfiguriert sein, um einen Druckabzufühlen,der den Umgebungsluftdruck darstellt. Der Drucksensor 17 kannirgendeine Bauart eines Sensors sein, wie es dem Fachmann leichtoffensichtlich sein wird, der eine Anzeige des Umgebungsluftdruckesliefern kann. Die Steuervorrichtung 100 kann den abgefühlten Luftdruckverwenden, um die Betriebshöhedes Motorsystems 10 anzunähern. Beispielsweise entsprichteine Luftdruckauslesung von ungefähr 83 kPa einer Höhe von ungefähr 1700m (5500 Fuß),und eine Luftdruckauslesung von 70 kPa entspricht einer Höhe von ungefähr 3000m (10000 Fuß).Der Fachmann wird erkennen, dass das Motorsystem 10 mitirgendeiner Art eines Sensors ausgerüstet sein kann, die geeignetist, um eine Anzeige fürdie Betriebs-höhedes Motorsystems 10 zu liefern.
    [0050] Mindestensein Motorsensor 18 kann auch betriebsmässig mit dem Motor 20 verbundensein. Der Motorsensor 18 kann irgendeine Bauart eines Sensorssein, die gewöhnlicherweiseverwendet wird, um einen Betriebsparameter des Motors 20 zu überwachen.Beispielsweise kann der Motorsensor 18 konfiguriert sein,um die Last auf dem Motor 20 abzufühlen, weiter die Brennstoffmenge,die zum Motor 20 geliefert wird, die Drehzahl des Motors 20,den Druck innerhalb von einem oder mehreren Zylindern 22,den Drehwinkel der Kurbelwelle 27 oder irgendeinen anderen üblicherweiseabgefühltenBetriebsparameter. Der Motorsensor 18 kann irgendeine Bauart einesSensors sein, die diese Arten von Motorbetriebsparametern abfühlen kann,wie dem Fachmann offensichtlich sein wird.
    [0051] DerSpeicher 101 der Steuervorrichtung 100 kann Informationenbezüglichdes Betriebs des Motors 20 in Form einer "Tabelle" (Kennfeld) speichern. Für die Zweckeder vorliegenden Erfindung soll der Ausdruck "Tabelle" irgend eine elektronische Speicherstrukturmit einschließen,um Informationen bezüglichdes Betriebs des Motors zu speichern, wie beispielsweise Datentabellen,Nachschautabellen, Kurvendarstellungen oder irgendein anderes elektronischesSpeicherformat, welches dem Fachmann leicht offensichtlich seinwird. Diese Tabellen bzw. Kennfelder können optimale Motorbetriebscharakteristikenals eine Funktion der Motorbetriebsparameter definieren. Beispielsweisekann der Speicher 101 eine Tabelle speichern, die ein optimalesLuft/Brennstoff-Verhältnisfür einespezielle Motordrehzahl und eine Brennstoffeinspritzmenge definiert.In ähnlicher Weisekann der Speicher 101 eine Tabelle speichern, die eineoptimale Brennstofflieferungsrate für eine spezielle Motordrehzahlund Motorbelastung definiert. Der Speicher 101 kann andereTabellen enthalten, wie beispielsweise eine Tabelle, die die Grenzen derVentilbetätigungsperiodefür einespezielle Motordrehzahl und Motorbelastung definiert.
    [0052] DerSpeicher 101 kann unterschiedliche Versionen oder Variationenvon jeder dieser Tabellen speichern. Beispielsweise kann der Speicher 101 verschiedeneLuft/Brennstoff-Verhältnistabellenspeichern. Insbesondere kann der Speicher 101 Luft/Brennstoff-Verhältnistabellenspeichern, die das opti male Luft/Brennstoff-Verhältnis als eine Funktion derMotordrehzahl und der Brennstoffeinspritzungsmenge festlegen für (1) stetigeBedingungen bei niedriger Höhe;(2) transiente Bedingungen bei niedriger Höhe; (3) stetige Bedingungenbei großerHöhe; (4)transienter Bedingungen bei großerHöhe; (5)stetigen Bedingungen bei sehr großer Höhe; und (6) transiente Bedingungenbei sehr großerHöhe. Für die Zweckeder vorliegenden Offenbarung kann die niedrige Höhe derart angesehen werden,dass sie Höhenunter ungefähr1700 m (5500 Fuß)mit einschließt,die hohe Höhekann derart angesehen werden, dass sie Höhen zwischen ungefähr 1700m (5500 Fuß)und 3000 m (10000 Fuß)aufweist, und die sehr großeHöhe kannderart angesehen werden, dass sie Höhen von ungefähr 3000m (10000 Fuß) aufweist.Der Fachmann wird erkennen, dass andere Höhen verwendet werden können, umzwischen diesen Tabellen zu unterscheiden.
    [0053] DieSteuervorrichtung 100 kann die Informationen verwenden,die von den Sensoren geliefert werden, um auf die Tabellen zuzugreifen,die im Speicher 101 gespeichert sind, um ein optimales Luft/Brennstoff-Verhältnis undeine optimale Einlassventilbetätigungsperiodefür dengegenwärtigenMotorbetriebszustand festzulegen. Die Flussdiagramme der 6a und 6b veranschaulichen ein beispielhaftesVerfahren 118 zur Bestimmung eines optimalen Luft/Brennstoff-Verhältnissesund einer Einlassventilbetätigungsperiode.
    [0054] DieSteuervorrichtung 100 kann selektiv die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 betreiben,um einen Miller-Zyklus mit spätemEinlass im Motor 20 einzurichten. Wenn man in dem Miller-Zyklusmit spätem Einlassarbeitet, betreibt die Steuervorrichtung 100 die Ventilbetätigungsanordnung 70,um den Verschluss des Einlassventils 32 gegenüber einemherkömmlichenVerschluss zu verzögern,wobei der Verschluss im wesentlichen mit dem Ende eines Einlasshubeszusammenfällt,und zwar zur einem verzögertenVerschluss, wobei das Einlassventil 32 für einen vorbestimmtenTeil eines Verdichtungs hubes offen gehalten wird. Die Dauer derEinlassventilbetätigungsperiodekann basierend auf den gegenwärtigenBetriebsbedingungen des Motors 20 bestimmt werden.
    [0055] Wieoben beschrieben steuert die Nockenanordnung 52 den anfänglichenBetätigungszeitpunkt derEinlassventile 32. Wenn die Nocke 60 und die Druckstange 61 beginnen,den Kipphebel 64 zu schwenken, stellt die Steuervorrichtung 100 sicher, dassdas Steuerventil 82 und das Richtungssteuerventil 88 ineiner offenen Position sind. Dies gestattet, dass unter Druck gesetzteStrömungsmittelvon der Hydraulikströmungsmittelquelle 84 durchdie Rail bzw. Verteilerleiste 86 und in die Betätigungsvorrichtungskammer 76 fließt. DieKraft des Strömungsmittels,welches in die Betätigungsvorrichtungskammer 76 eintritt,bewegt dem Betätigungsvorrichtungskolben 74,so dass die Betätigungsvorrichtungsstange 78 demEnde 68 des Kipphebels 64 folgt, wenn der Kipphebel 64 sichschwenkt, um das Einlassventil 32 zu öffnen. Die Distanz und dieRate der Bewegung der Betätigungsvorrichtungsstange 78 wirdvon der Konfiguration der Betätigungsvorrichtungskammer 76 unddes Strömungsmittelversorgungssystem 79 abhängen. DasStrömungsmittelversorgungssystem 79 kannkonfiguriert werden, um einen ausreichenden Strömungsmittelfluss zu der Betätigungsvorrichtungskammer 76 vorzusehen,um sicherzustellen, dass die Betätigungsvorrichtungskammer 76 mit Strömungsmittelgefülltist, bevor die Nocke 60 das Einlassventil 32 indie geschlossene Position zurück stellt.
    [0056] DieSteuervorrichtung 100 kann die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 durchSchließendes Richtungssteuerventils 88 betätigen. Dies verhindert, dassStrömungsmittelaus der Betätigungsvorrichtungskammer 76 entweicht.Wenn die Nocke 60 sich weiterdreht und die Federn 56 dieEinlassventils 32 zu der geschlossenen Position hin drücken, wirddie Betätigungsvorrichtungsstange 78 mitdem Ende 68 des Kipphebels in Eingriff kommen und verhindern, dassdie Einlassventile 32 sich schließen. Solange das Richtungssteuerventil 88 inder geschlossenen Position bleibt, wird das eingeschlossene Strömungsmittelin der Betätigungsvorrichtungskammer 76 ver hindern,dass die Federn 56 die Einlassventile 32 in diegeschlossene Position zurückstellen.Somit wird die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 dieEinlassventile 32 unabhängigvon der Wirkung der Nockenanordnung 52 offen halten.
    [0057] DieSteuervorrichtung 100 kann die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 außer Eingriffbringen, um zu gestatten, dass die Einlassventile 32 sichdurch das Öffnendes Richtungssteuerventils 88 schließen. Dies gestattet, dass unterDruck gesetztes Strömungsmittelaus der Betätigungsvorrichtungskammer 76 herausfließt.Die Federkraft 56 drücktdas Strömungsmittelaus der Betätigungsvorrichtungskammer 76,wodurch gestattet wird, dass der Betätigungsvorrichtungskolben 74 sichinnerhalb des Betätigungsvorrichtungsylinders 72 bewegt.Dies gestattet, dass der Kipphebel 64 schwenkt, so dassdie Einlassventile 32 in die geschlossene Position bewegt werden.
    [0058] Wiein 5 veranschaulicht,kann der Betrieb der Ventil Betätigungsvorrichtung 70 dieEinlassventilbetätigung 104 gegenüber einemherkömmlichenVerschlussvorgang 110 zu einem verzögerten Verschluss 108 verlängern. DiePeriode oder Dauer der verlängertenEinlassventilbetätigungkann bezüglichdes Drehwinkels der Kurbelwelle 27 gemessen werden, undzwar als eine Funktion der Zeit oder in irgendeiner anderen Weise,die dem Fachmann leicht offensichtlich sein wird. Wenn man einen Miller-Zyklusmit spätemEinlass einrichtet, kann die verlängerte Einlassventilbetätigungsperiodezwischen ungefähr0° und 120° der Kurbelwellendrehungsein. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 verwendet werdenkann, um andere Arten der Veränderungder Ventilbetätigungszeitsteuerungeinzurichten.
    [0059] DieSteuervorrichtung 100 kann die Einlassventil Betätigungsperiodevariieren, um eine optimale Motorleistung basierend auf den gegenwärtigen Betriebsbedingungendes Motors 20 und/oder basierend auf der Höhe zu erreichen,in der der Motor 20 arbeitet. Wenn beispielsweise der Motor 20 ineiner sehr geringen Höhearbeitet, kann die optimale Dauer der Ventilbetäti gungsperiode kürzer seinals wenn der Motor 20 auf einer größeren Höhe arbeitet. Das Flussdiagrammder 6a und 6b veranschaulicht ein beispielhaftesVerfahren zur Bestimmung der Einlassventilbetätigungsperiode basierend aufder Betriebshöhedes Motors 20.
    [0060] DieSteuervorrichtung 100 kann Informationen über diegegenwärtigenBetriebsbedingungen des Motors 20 von den verschiedenenSensoren aufnehmen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 eineAnzeige der gegenwärtigenMotordrehzahl, der gegenwärtigenMotorbelastung und des Umgebungsluftdruckes aufnehmen (Schritt 120).Die Steuervorrichtung 100 kann auch Informationen bezüglich zusätzlicherBetriebsparameter des Motors 20 aufnehmen, wie beispielsweiseeinen Einlasssammelleitungsdruck, einen Druck im Zylinder oder einerBetriebsströmungsmitteltemperatur.
    [0061] DieSteuervorrichtung 100 kann dann eine Brennstoffeinspritzmengebestimmen. (Schritt 122). Die Steuervorrichtung 100 kanndie gegenwärtigen Motorbelastungenund Motordrehzahlen verwenden, um auf eine Nachschautabelle zuzugreifen,die die Brennstoffeinspritzmenge als eine Funktion der Motorbelastungund der Motordrehzahl speichert. Die Brennstoffeinspritzmenge kanndie gesamte Brennstoffmenge darstellen, die in den Zylinder 22 während einesspeziellen Betriebszyklus eingespritzt wird, einschließlich irgendeiner "Voreinspritzung".
    [0062] DieSteuervorrichtung 100 kann auch die Betriebshöhe des Motors 20 bestimmen.(Schritt 124). Die Steuervorrichtung 100 kannden Umgebungsluftdruck verwenden, um die Betriebshöhe des Motors 20 zubestimmen. Beispielsweise zeigt ein Umgebungsluftdruck von ungefähr 83 kPaan, dass der Motor 20 bei ungefähr 1700 m (5500 Fuß) arbeitet,und einen Umgebungsluftdruck von ungefähr 70 kPa zeigt an, dass derMotor 20 auf ungefähr3000 m (10000 Fuß)arbeitet. Die Steuervorrichtung 100 kann irgendeine Umwandlungsroutineverwenden, die den abgefühltenUmgebungsluftdruck oder einen anderen solchen abgefühlten Betriebsparameterin eine geeignete Betriebshöheumwandelt, wie es dem Fachmann offensichtlich ist.
    [0063] DieSteuervorrichtung 100 kann auch bestimmen, ob der Motor 20 ineinem stetigen Betriebszustand oder in einem transienten Betriebszustand arbeitet.(Schritt 126). Die Steuervorrichtung 100 kanndiese Bestimmung basierend auf einem Vergleich zwischen den gegenwärtigen Wertender abgefühltenBetriebsparameter und den vorherigen Werten der Betriebsparametervornehmen. Beispielsweise kann eine Steigerung der Motordrehzahl oderder Motorbelastung anzeigen, dass der Motor 20 einen transientenZustand erfährt.Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Parameter und/oderAnalysen verwendet werden können,um diese Bestimmung vorzunehmen.
    [0064] Wennder Motor 20 in stetigen Zuständen arbeitet, bestimmt dieSteuervorrichtung 100, ob die Betriebshöhe des Motors 20 untereinem ersten vorbestimmten Wert ist, der anzeigt, dass der Motor 20 aufeiner niedrigen Höhearbeitet. (Schritt 128). Beispielsweise kann eine niedrigeHöhe derartangesehen werden, dass sie auf Höhenzwischen ungefähr Meeresniveauund ungefähr1700 m (5500 Fuß)liegt. Wenn die Betriebshöheunter dem ersten vorbestimmten Wert ist, kann die Steuervorrichtung 100 aufeine Nachschautabelle fürstetige Zuständebei niedriger Höhezugreifen, um das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis zubestimmen. (Schritt 130). Die Nachschautabelle kann daserwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis alseine Funktion der Motordrehzahl und der Brennstoffeinspritzmengespeichern.
    [0065] Wenndie Betriebshöhedes Motors 20 über demersten vorbestimmten Wert ist, kann die Steuervorrichtung 100 dieBetriebshöhemit einem zweiten vorbestimmten Wert vergleichen. (Schritt 132).Der zweite vorbestimmte Wert kann so eingestellt sein, dass er einesehr hohe Betriebshöhezeigt. Beispielsweise kann eine sehr große Höhe eine Höhe über ungefähr 3000 m (10000 Fuß) sein.Wenn der Motor 20 überdem ersten vorbestimmten Wert und unter dem zweiten vorbestimmtenWert arbeitet, kann die Steuervorrichtung 100 auf eineNachschautabellen für stetigeZuständebei großerHöhe zugreifen,um das erwünschteLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen. (Schritt 134). Wenn der Motor 20 über denersten und zweiten vorbestimm ten Werten arbeitet, kann die Steuervorrichtung 100 aufeine Nachschautabelle für stetigeZuständebei sehr großerHöhe zugreifen,um das erwünschteLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen. (Schritt 136).
    [0066] Wenndie Betriebshöhedes Motors 20 zwischen Meeresniveau und dem ersten vorbestimmten Wertoder zwischen dem ersten vorbestimmten Wert und dem zweiten vorbestimmtenWert ist, kann die Steuervorrichtung 100 das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis ausden entsprechenden Nachschautabellen interpolieren. wenn beispielsweiseder Motor 20 bei ungefähr2500 m (8200 Fuß)arbeitet, kann die Steuervorrichtung 100 das Luft/Brennstoff-Verhältnis für die gegenwärtige Motordrehzahl unddie Brennstoffmenge sowohl aus der Tabelle für stetige Zustände beigroßerHöhe alsauch aus der Tabelle fürstetige Zuständebei sehr großerHöhe erhalten.Die Steuervorrichtung 100 kann zwischen den zwei Luft/Brennstoff-Werten unter Verwendung derAnnahme interpolieren, dass das erwünschte Luft/Brennstoft-Verhältnis linearzwischen dem Wert fürgroßeHöhe unddem Wert fürsehr großeHöhe variiert.Es sei bemerkt, dass die Steuervorrichtung 100 einen anderenAnsatz verwenden kann, um das erwünschte Luft/Brennstoft-Verhältnis zuinterpolieren, beispielsweise irgendeine Art einer numerischen oderstatistischen Analyse oder eines solchen Modells.
    [0067] DieSteuervorrichtung 100 kann die Einlassventilbetätigungsperiodebestimmen. (Schritt 137). Die Einlassventil-betätigungsperiodekann als eine Funktion der Motordrehzahl (ES), des Einlassluftdruckes(IP) und des erwünschtenLuftflusses (AF) ausgedrücktwerden. Beispielsweise kann die Einlassventilbetätigungsperiode (P) durch diefolgende Gleichung bestimmt werden: P = A + B(ES)+ C(ES)2 + D(IP) + E(IP)2 +F(AF) + G(AF)2 + H(ES)(IP)(AF)
    [0068] WobeiA, B, C, D, E, F, G und H Konstante sind. Beispielsweise können dieseKonstanten wie folgt sein: A = 342,03; B = -0,213; C = 6,27E-5;D = -1,215; E = 0,00141; F = 12,14; G = -0,0558 und N = -5,27E-1.
    [0069] Dieobige Formel wird eine Einlassventilbetätigungsperiode P ergeben, diein einem Motorkurbelwellenwinkel ausgedrückt ist. Der bestimmte Kurbelwellenwinkelkann den Winkel darstellen, bei dem der Strom zu dem Richtungssteuerventil 88 beendet werdensollte, um das Richtungssteuerventil 88 zu öffnen unddie Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 zu lösen. Alternativkann der bestimmte Kurbelwellenwinkel den Winkel darstellen, beidem die Einlassventilbetätigungsvorrichtungen 70 indie geschlossene Position zurückgestelltwerden sollte. In den späterenBeispielen kann die Steuervorrichtung 100 dann den Kurbelwellenwinkeldes Motors bestimmen, bei dem der Strom zum Richtungssteuerventil 88 zubeenden ist, und zwar basierend auf einer Konstanten, die die Zeitanzeigt, die erforderlich ist, damit das Einlassventil 32 schließt, nachdemder Strom zum Richtungssteuerventil 88 beendet worden ist. DerFachmann kann erkennen, dass unterschiedliche Formen und/oder Konstantenentwickelt werden können,um unterschiedliche Darstellungen der Ventilbetätigungsperiode zu entwickeln.Beispielsweise kann die Ventilbetätigungsperiode als eine Drehgröße der Kurbelwelleoder als eine Zeitperiode ausgedrückt werden.
    [0070] Wenndie Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass der Motor 20 intransienten Betriebszuständen arbeitet(siehe Schritt 126 in 6a)kann die Steuervorrichtung 100 auf Nachschautabellen zugreifen, dieLuft/Brennstoff-Verhältnissefür transienteZuständespeichern. Die Betriebshöhedes Motors 20 kann mit dem ersten vorbestimmten Wert verglichen werden,der einen Betrieb bei niedriger Höhe anzeigt. (Schritt 138, 6b). Der erste vorbestimmteWert kann äquivalentdem ersten vorbestimmten Wert sein, der in dem oben beschriebenenProzess mit stetigen Zustand verwendet wird. Wenn die Betriebshöhe unterdem ersten vorbestimmten Wert ist, kann die Steuervorrichtung 100 aufeine Nachschautabelle fürtransiente Zuständebei niedriger Höhezugreifen, um das erwünschteLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen. (Schritt 140).
    [0071] Wenndie Betriebshöhedes Motors 20 über demersten vorbestimmten Wert ist, kann die Steuervorrichtung 100 dieBetriebshöhemit einem zweiten vor bestimmten Wert vergleichen. (Schritt 142).Der zweite vorbestimmte Wert kann eingestellt werden, um eine sehrgroßeBetriebshöheanzuzeigen und kann dem zweiten vorbestimmten Wert äquivalent sein,der in dem oben beschriebenen stetigen Prozess verwendet wird. Wennder Motor 20 überdem ersten vorbestimmten Wert und unter dem zweiten vorbestimmtenWert arbeitet, kann die Steuervorrichtung 100 auf eineNachschautabelle fürtransiente Zuständebei großerHöhe zugreifen,um das erwünschteLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen. (Schritt 144). Wenn der Motor 20 über denersten und zweiten vorbestimmten Werten arbeitet, kann die Steuervorrichtung 100 aufeine Nachschautabelle für stetigeBedingungen bei sehr großerHöhe zugreifen, umdas erwünschteLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen. (Schritt 146).
    [0072] Wenndie Betriebshöhedes Motors 20 zwischen Meeresniveau und dem ersten vorbestimmten Wertoder zwischen dem ersten vorbestimmten Wert und dem zweiten vorbestimmtenWert ist, kann die Steuervorrichtung 100 das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis ausden entsprechenden Nachschautabellen interpolieren. Die Steuervorrichtung 100 kannden Interpolationsprozess ausführen,wie oben beschrieben. Alternativ kann die Steuervorrichtung 100 einenanderen Ansatz verwenden, um das erwünschte Luft/Brennstoft-Verhältnis zuinterpolieren, wie beispielsweise für irgendeine Art der numerischenoder statistischen Analyse oder für ein solches Modell.
    [0073] DieSteuervorrichtung 100 kann die Einlassventilbetätigungsperiodefür transienteBedingungen bestimmen. (Schritt 147). Die Einlassventilbetätigungsperiodekann bezüglicheines Kurbelwellenwinkels bestimmt werden, wie oben beschrieben.
    [0074] DieSteuervorrichtung 100 kann dann das Richtungssteuerventil 88 steuern,um die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 zubetätigen,um die erwünschteVentilbetätigungsperiodedurch schließen derEinlassventile 32 bei dem vorbestimmten Kurbelwellenwinkelzu erreichen. Die Steuervorrichtung 100 kann kontinuierlichdie Betriebsparameter und die Höhedes Motors 20 ü berwachenund die Einlassventil-betätigungsperiodeentsprechend einstellen. In dieser Weise kann die Steuervorrichtung 100 das Luft/Brennstoft-Verhältnis basierendauf den gegenwärtigenBetriebsbedingungen und auf der Höhe des Motors 20 optimieren.
    [0075] Wieoffensichtlich sein wird, sieht das oben beschriebene Verfahreneine Steuerung einer variablen Ventilbetätigungsanordnung für einenVerbrennungsmotor vor, um Leistungsvariationen aufgrund von Veränderungender Höhezu berücksichtigen. Dasbeschriebene Verfahren sieht die Optimierung des Luft/Brennstoff-Verhältnissesvor, welches zum Motor geliefert wird, und zwar basierend auf denBetriebsbedingungen und der Höhedes Motors. Das Luft/Brennstoff-Verhältnis kann basierend auf dergegenwärtigenBetriebshöheoptimiert werden, um die Leistung des Motors zu verbessern und/oderdie Menge der Emissionen zu verringern, die von dem Motor erzeugtwerden.
    [0076] Eswird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationenund Variationen an dem beschriebenen System und Verfahren vorgenommenwerden können,ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele derErfindung werden dem Fachmann bei der Betrachtung der Beschreibungund bei der praktischen Ausführungder hier offenbarten Erfindung offensichtlich. Es ist beabsichtigt,dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehenwerden, wobei ein wahrer Umfang der Erfindung durch die folgendenAnsprücheund ihre äquivalentenAusführungengezeigt werden.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventilbetätigungssystemsfür einenMotor, welches Folgendes aufweist: Betrieb einer Nockenanordnung(52) zur Bewegung eines Einlassventils (32) zwischeneiner ersten Position, in der das Einlassventil (32) einenStrömungsmittelflussblockiert, und einer zweiten Position, in der das Einlassventil(32) einen Strömungsmittelflussgestattet; Abfühleneines Parameters, der eine Höheanzeigt, auf der der Motor (20) arbeitet; Zugriffauf eine erste Nachschautabelle zur Bestimmung eines erwünschtenLuft/Brennstoff-Verhältnisses,wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe untereinem ersten vorbestimmten Wert arbeitet; Zugriff auf einezweite Nachschautabelle zur Bestimmung eines erwünschten Luft/Brennstoff-Verhältnisses,wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe über demersten vorbestimmten Wert arbeitet; Bestimmung einer erwünschtenVentilbetätigungsperiodebasierend auf dem bestimmten Luft/Brennstoff-Verhältnis; Verhindern,dass das Einlassventil (32) in die erste Position zurückkehrt,und zwar ansprechend auf den Betrieb der Nockenanordnung (52);und Gestatten, dass das Einlassventil (32) in dieerste Position am Ende der bestimmten Ventilbetätigungsperiode zurückkehrt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter den Zugriffauf eine dritte Nachschautabelle aufweist, um ein erwünschtesLuft/Brennstoff-Verhältnis zubestimmen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe über einenzweiten vorbestimmten Wert arbeitet.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erwünschte Ventilbetätigungsperiodeals eine Funktion einer Motordrehzahl, eines Einlassluftdruckesund des erwünschtenLuft/Brennstoff-Verhältnissesbestimmt wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, wobei jede der erstenund zweiten Nachschautabellen das Luft/Brennstoff-Verhältnis alseine Funktion der Motordrehzahl und eine Brennstoffeinspritzungsmenge speichert,und wobei das Verfahren weiter folgendes aufweist: Abfühlen einerDrehzahl des Motors (20); Abfühlen einer Belastung des Motors(20); und Berechnung einer Brennstoffeinspritzungsmenge.
    [5] Einlassventilbetätigungssystemsfür einenMotor, welches Folgendes aufweist: ein Einlassventil (32),welches bewegbar ist zwischen einer ersten Position, wo das Einlassventil(32) einen Strömungsmittelflussverhindert, und einer zweiten Position, wo das Einlassventil (32)einen Strömungsmittelflusszulässt; eineNockenanordnung (52), die mit dem Einlassventil (32)verbunden ist, um das Einlassventil (32) zwischen der erstenPosition und der zweiten Position zu bewegen; eine Ventilbetätigungsvorrichtung(70), die selektiv betreibbar ist, um mit dem Einlassventil(32) in Eingriff zu kommen, und zu verhindern, dass dasEinlassventil (32) in die erste Position zurückkehrt; Abfühlmittel(17) füreinen Parameter, der eine Höhe anzeigt,auf der der Motor (20) arbeitet; und Steuermittel(100) zur Speicherung einer ersten Nachschautabelle undeiner zweiten Nachschautabelle und zum Zugriff auf die erste Nachschautabelle, umein erwünschtesLuft/Brennstoff-Verhältniszu bestimmen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe untereinem ersten vorbestimmten Wert arbeitet, und um auf die zweiteNachschautabelle zuzugreifen, um ein er wünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis zubestimmen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe über demersten vorbestimmten Wert arbeitet, wobei die Steuermittel (100) weiterbetreibarsind, um eine erwünschteVentilbetätigungsperiodebasierend auf dem bestimmten Luft/Brennstoft-Verhältnis zubestimmen und zu verhindern, dass das Einlassventil (32)aus der ersten Position bis zum Ende der bestimmten Ventilbetätigungsperiodezurückkehrt.
    [6] System nach Anspruch 5, wobei die Steuermittel (100)geeignet sind, um eine dritte Nachschautabelle zu speichern, undwobei die Steuermittel (100) auf die dritte Nachschautabellezugreifen, wenn der abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe über einenzweiten vorbestimmten Wert arbeitet, und wobei jede der ersten,zweiten und dritten Nachschautabellen das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis alseine Funktion der Motordrehzahl und einer Brennstoffeinspritzungsmenge definieren.
    [7] System nach Anspruch 5, wobei die Steuermittel (100)geeignet sind, folgendes zu speichern: eine vierte Nachschautabelle,die das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis definiert,wenn der Motor (20) transiente Bedingungen erfährt undder abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe unterdem ersten vorbestimmten Wert arbeitet; und eine fünfte Nachschautabelle,die das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis definiert,wenn der Motor (20) transiente Bedingungen erfährt undder abgefüllteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe über demersten vorbestimmten Wert und unter dem zweiten vorbestimmten Wertarbeitet; und eine sechste Nachschautabelle, die das erwünschte Luft/Brennstoft-Verhältnis definiert,wenn der Motor (20) transiente Bedingungen erfährt undder abgefühlteParameter anzeigt, dass der Motor (20) auf einer Höhe über demzweiten vorbestimmten Wert arbeitet.
    [8] System nach Anspruch 5, wobei die Abfühlmittel(17) ein Drucksensor sind, der geeignet ist, um einen Druckabzufühlen,der den atmosphärischen Druckdarstellt.
    [9] System nach Anspruch 5, welches weiter zweite Mittel(18) aufweist, um eine Drehzahl des Motors (20)abzufühlen,und dritte Mittel (18), um eine Belastung des Motors (20)abzufühlen,und wobei die Steuermittel (100) geeignet sind, die Brennstoffeinspritzungsmengebasierend auf der Motordrehzahl und der Motorbelastung zu bestimmen.
    [10] Motor (20), der ein Einlassventilbetätigungssystemnach einem der Ansprüche5 bis 9 aufweist.
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    US5588411A|1996-12-31|Method for controlling an internal combustion engine with external ignition system and with a fuel injection system
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040267431A1|2004-12-30|
    JP4394519B2|2010-01-06|
    US6912458B2|2005-06-28|
    JP2005016518A|2005-01-20|
    US20050279329A1|2005-12-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-02-18| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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