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    • 专利摘要:
    EinVerfahren zur Steuerung eines Motors mit einer Ventilbetätigungsvorrichtungwird vorgesehen. Der Motor wird gestartet. Ein erster Parameter, dereine erste Temperatur des Motors anzeigt, wird abgefühlt. Einzweiter Parameter, der eine zweite Temperatur des Motors anzeigt,wird abgefühlt.Die Ventilbetätigungsvorrichtungwird ausgeschaltet, um zu verhindern, dass eine Variation der herkömmlichenMotorventilbetätigungszeitsteuerungansprechend darauf eingerichtet wird, dass jede der ersten und zweitenTemperaturen unter einem vorbestimmten Wert ist.
    公开号:DE102004024838A1
    申请号:DE200410024838
    申请日:2004-05-19
    公开日:2005-02-10
    发明作者:Jason K. Peoria Bloms；Steven J. Mapleton Funke；Robert A. Peoria Kagy
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:F01L1-26
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung ist auf ein Ventilbetätigungssystem und insbesondereauf ein Steuersystem und ein Steuerverfahren für eine Ventilbetätigungsvorrichtungin einem Ventilbetätigungssystem gerichtet.
    [0002] DerBetrieb eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweise eines Diesel-Motors, eines Benzin-Motorsoder eines Erdgas-Motors kann die Erzeugung von unerwünschtenEmissionen verursachen. Diese Emissionen, die Partikel und Stickoxide (NOx)aufweisen können,werden erzeugt, wenn Brennstoff in einer Brennkammer des Motorsverbrannt wird. Ein Auslasshub eines Motorkolbens drückt Abgas,welches diese Emissionen aufweisen kann, aus dem Motor heraus. Wennkeine Maßnahmenzur Verringerung von Emissionen stattfinden, werden diese unerwünschtenEmissionen schließlich indie Umgebung ausgestoßen.
    [0003] DieForschungen sind gegenwärtigdarauf gerichtet, die Menge der unerwünschten Emissionen zu verringern,die währenddes Betriebs eines Motors in die Umgebung ausgestoßen werden.Es wird erwartet, dass eine verbesserte Motorkonstruktion und eineverbesserte Steuerung des Motorbetriebs zu einer Verringerung derErzeugung von unerwünschten Emissionenführenkann. Viele unterschiedliche Ansätze,wie beispielsweise die Abgasrückzirkulation, dieWassereinspritzung, eine Zeitsteuerung der Brennstoffeinspritzungund Brennstoffformeln haben erwiesenermaßen die Menge der Emissionenreduziert, die währenddes Betriebs eines Motors erzeugt werden. Nachbehandlungen, wiebeispielsweise Fallen und Katalysatoren haben erwiesenermaßen Emissionenaus einem Abgasfluss entfernt. Unglücklicherweise hat der Einbaudieser Ansätzezur Verringerung von Emissionen typischerweise eine Verringerungdes gesamt Wirkungsgrades des Motors zur Folge.
    [0004] ZusätzlicheBemühungensind darauf gerichtet gewesen, den Motorwirkungsgrad zu verbessern, umden Verlust des Wirkungsgrades aufgrund von Emissionsreduktionssystemenzu kompensieren. Ein solcher Ansatz zur Verbesserung des Motorwirkungsgradesbezieht die Einstellung der Betätigungszeitder Motorventile ein. Beispielsweise kann die Betätigungszeitsteuerungder Einlass- und Auslassventile modifiziert werden, um eine Variationdes typischen Diesel- oder Otto-Zyklus einzurichten, was als Miller-Zyklusbekannt ist. In einem Miller-Zyklus mit "spätemEinlass" werdendie Einlassventile des Motors währendeines Teils des Kompressionshubes des Kolbens offen gehalten. Dieskann eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Motors zur Folgehaben.
    [0005] EinMotor kann mit einem variablen Ventilbetätigungssystem ausgerüstet sein,welches eine selektive Einstellung der Betätigungszeitsteuerung der Motorventilebietet. Das variable Ventilbetätigungssystemkann gesteuert werden, um selektiv die Ventilbetätigungszeitsteuerung zu übersteuern,die durch ein herkömmlichesnockengetriebenes Ventilbetätigungssystemvorgesehen wird. Bei einem herkömmlichennockengetriebenen Ventilbetätigungssystem werdendie Motorventile durch eine Nockenanordnung betätigt, die betriebsmässig mitder Motorkurbelwelle verbunden ist. Eine Drehung der Nockenwellehat eine entsprechende Drehung einer Nocke zur Folge, die eine odermehrere Nockenfolgevorrichtungen antreibt. Die Bewegung der Nockenfolgevorrichtungenhat eine Betätigungder Motorventile zur Folge. Somit regelt die Form der Nocke denZeitpunkt und die Dauer der Ventilbetätigung.
    [0006] Wieim US-Patent 6 237 551 von Macor und anderen beschrieben, welchesam 29. Mai 2001 ausgegeben wurde, kann eine hydraulisch angetriebene Ventilbetätigungsvorrichtungmit einer herkömmlichenNockenanordnung vorgesehen werden, um eine selektive Anwendung einerVariation der herkömmlichenVentilbetätigungszeitsteuerungzu gestatten. Insbesondere kann eine variable Ventilbetätigungsvorrichtungzwischen der Nockenanordnung und dem Motorventil angeordnet sein.Die variable Ventilbetätigungsvorrichtungkann eine Kammer aufweisen, in der Strömungsmittel eingeschlossenist, um eine hydraulische Verbindung zwischen der Nocke und demMotorventil einzurichten. Wenn die hydraulische Verbindung eingerichtetist, wird die gesamte Ventilbewegung, die durch die Form der Nockevorgesehen wird, verwendet, um das Motorventil zu betätigen. Umden Betätigungszeitpunktdes Motorventils zu variieren, kann ein Steuerventil geöffnet werden,um zu gestatten, das Strömungsmittelaus der Kammer fließt.Das Ablassen des Strömungsmittelsunterbricht die hydraulische Verbindung zwischen der Nocke und demMotorventil, und das Motorventil kann sich schließen, undzwar unabhängig vonder Form der Nocke. In dieser Weise kann eine variable Ventilbetätigungsvorrichtungverwendet werden, um selektiv den Betätigungszeitpunkt eines Motorventilszu variieren.
    [0007] Veränderungender Eigenschaften des Strömungsmittels,welches verwendet wird, um ein variables Ventilbetätigungssystemzu betreiben, kann den Betrieb des Betätigungssystems verändern. Eine unerwarteteVeränderungder Strömungsmitteleigenschaftenkann die Rate verändern,mit der Strömungsmittelin die Kammer der hydraulische Betätigungsvorrichtung hinein undaus dieser heraus fließt. EineSteigerung oder Verringerung der Strömungsmittelflussrate kann eineSteigerung oder Verringerung der Zeit zur Folge haben, die erforderlichist, damit die Ventilbetätigungsvorrichtungarbeitet.
    [0008] Wennbeispielsweise der Motor startet, kann das Betätigungsströmungsmittel eine kalte Temperaturhaben und somit eine hohe Viskosität. Die hohe Viskosität des Strömungsmittelssteigert die Zeitdauer, die erforderlich ist, damit die Ventilbetätigungsvorrichtungarbeitet. Diese gesteigerte Betriebszeit kann unerwartet den Zeitpunktder Ventilbetätigungverändern,und kann irgendwelche Leistungssteigerungen reduzieren oder eliminieren,die dadurch erreicht worden sind, dass man eine Variation der herkömmlichenVentilbetätigungszeitsteuerungeinrichtet.
    [0009] DasSteuersystem und Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung löst einesoder mehrere der oben dargelegten Probleme.
    [0010] Gemäß einesAspektes ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Steuerungeines Motors mit einer Ventilbetätigungsvorrichtunggerichtet. Ein erster Parameter, der eine erste Temperatur des Motorsanzeigt, wird abgefühlt.Ein zweiter Parameter, der eine zweite Temperatur des Motors anzeigt, wirdabgefühlt.Die Ventilbetätigungsvorrichtungwird ausgeschaltet, um die Einstellung einer Variation des herkömmlichenMotorventilbetätigungszeitpunktes zuverhindern, und zwar ansprechend darauf, dass jede der ersten undzweiten Temperaturen unter einem vorbestimmten Wert ist.
    [0011] Gemäß einesweiteren Aspektes ist die vorliegende Erfindung auf ein Ventilbetätigungssystem für einenMotor gerichtet, welches ein Einlassventil besitzt, welches zwischeneiner ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist. DieVentilbetätigungsvorrichtungkommt selektiv mit dem Einlassventil in Eingriff, um zu verhindern,dass das Einlassventil in die erste Position zurückkehrt. Ein erster Sensorfühlt einenersten Parameter ab, der eine erste Temperatur des Motors anzeigt.Ein zweiter Sensor fühlteinen zweiten Parameter ab, der eine zweite Temperatur des Motorsanzeigt. Eine Steuervorrichtung schaltet die Ventilbetätigungsvorrichtungaus, um zu verhindern, dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen mit demEinlassventil in Eingriff kommt, wenn jede der ersten und zweitenTemperaturen unter einem vorbestimmten Wert ist.
    [0012] 1 ist eine diagrammartigeQuerschnittsansicht eines Verbrennungsmotors gemäß eines beispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0013] 2 ist eine diagrammartigeQuerschnittsansicht einer Zylinder- und Ventilbetätigungsanordnunggemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0014] 3 ist eine schematischeund diagrammartige Darstellung eines Motorsystems gemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0015] 4 ist eine schematischeund diagrammartige Darstellung eines Strömungsmittelversorgungssystemsfür einehydraulische Betätigungsvorrichtunggemäß einesbeispielhaften Ausführungsbeispielsder vorliegenden Erfindung;
    [0016] 5 ist eine grafische Darstellungeiner beispielhaften Einlassventilbetätigung; und
    [0017] 6 ist ein Flussdiagramm,welches ein beispielhaftes Verfahren zur Steuerung des Betriebs einesMotors gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
    [0018] Einbeispielhaftes Ausführungsbeispieleines Steuersystems füreinen Motor 20 mit einem variablen Ventilbetätigungssystemwird in 1 veranschaulicht.Für dieZwecke der vorliegenden Offenbarung wird der Motor 20 alsein Vier-Takt-Diesel-Motor abgebildet und beschrieben. Der Fachmannwird jedoch erkennen, dass der Motor 20 irgendeine andereBauart eines Verbrennungsmotors sein kann, wie beispielsweise einBenzin-Motor oder ein Erdgas-Motor.
    [0019] DerMotor 20 weist einen Motorblock 28 auf, der eineVielzahl von Zylindern 22 definiert. Ein Kolben 24 istzur verschiebbaren Bewegung zwischen einer oberen Totpunktpositionund einer unteren Totpunktposition innerhalb jedes Zylinders 22 angeordnet.In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weistder Motor 20 sechs Zylinder 22 und sechs assoziierteKolben 24 auf. Der Fachmann wird erkennen, dass der Motor 20 einegrößere odergeringere Anzahl von Kolben 24 aufweisen kann, und dassdie Kolben 24 in einer "Reihen-Konfiguration", in einer "V-Konfiguration" oder in irgendeineranderen herkömmlichenKonfiguration angeordnet sein kann.
    [0020] DerMotor 20 weist auch eine Kurbelwelle 27 auf, diedrehbar innerhalb des Motorblocks 28 angeordnet ist. EineVerbindungsstange bzw. Pleuelstange 26 verbindet jedenKolben 24 mit der Kurbelwelle 27. Jeder Kolben 24 istmit der Kurbelwelle 27 so gekoppelt, dass eine Gleitbewegungdes Kolbens 24 innerhalb des jeweiligen Zylinders 22 eineDrehung der Kurbelwelle 27 zur Folge hat. In ähnlicherWeise wird eine Drehung der Kurbelwelle 27 eine Gleitbewegungdes Kolbens 24 zur Folge haben.
    [0021] DerMotor 20 weist weiter einen Zylinderkopf 30 auf.Der Zylinderkopf 30 definiert einen Einlassdurchlassweg 41,der zu mindestens einem Einlassanschluss 36 für jedenZylinder 22 führt.Der Zylinderkopf 30 kann weiter zwei oder mehr Einlassanschlüsse 36 für jedenZylinder 22 definieren.
    [0022] EinEinlassventil 32 kann innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnetsein. Das Einlassventil 32 weist ein Ventilelement 40 auf,welches konfiguriert ist, um selektiv den Einlassanschluss 36 zublockieren. Wie genauer unten beschrieben, kann jedes Einlassventil 32 betätigt werden,um das Ventilelement 40 anzuheben, um dadurch den jeweiligen Einlassanschluss 36 zu öffnen. DieEinlassventile 32 fürjeden Zylinder 22 könnengleichzeitig oder unabhängigbetätigtwerden.
    [0023] DerZylinderkopf 36 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.
    [0024] 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 genauer unten be schrieben kann jedes Auslassventil 34 betätigt werden,um das Ventilelement 48 anzuheben, um dadurch den jeweiligenAuslassanschluss 38 zu öffnen.Die Auslassventile 34 für jedenZylinder 22 könnengleichzeitig oder unabhängigbetätigtwerden.
    [0025] 2 veranschaulicht ein beispielhaftes Ausführungsbeispielvon einem Zylinder 22 des Motors 20. Wie gezeigt,definiert 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 von dem Einlassventil 32 istkonfiguriert, um mit dem Ventilsitz 50 in Eingriff zu kommen.Wenn das Einlassventil 32 in einer geschlossenen Positionist, steht das Ventilelement 40 in Eingriff mit dem Ventilsitz 50, umden Einlassanschluss 36 zu schließen und den Strömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22 zu blockieren. Wenn das Einlassventil 32 ausder geschlossenen Position angehoben wird, gestattet das Einlassventil 32 einenStrömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22.
    [0026] In ähnlicherWeise kann der Zylinderkopf 30 zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 definieren (vondenen nur einer in 1 veranschaulichtist), die den Zylinder 22 mit dem Auslassdurchlassweg 43 verbinden.Ein Auslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlusses 38 angeordnet.Ein Ventilelement 48 von jedem Auslassventil 34 istkonfiguriert, um den Auslassanschluss 38 zu schließen, wenndas Auslassventil 34 in einer geschlossenen Position ist, undden Strömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22 zu blockieren. Wenn das Auslassventil 34 ausder geschlossenen Position angehoben wird, gestattet das Auslassventil 32 einenStrömungsmittelflussrelativ zum Zylinder 22.
    [0027] Wiein den 1 und 2 gezeigt, weist der Motor 20 eineReihe von Ventilbetätigungsanordnungen 44 auf.Eine Ventilbetätigungsanordnung 44 kannbetriebsmässigmit jedem Paar von Einlassventilen 32 für jeden Zylinder 22 assoziiertsein. Jede Ventilbetätigungsanordnung 44 istbetreibar, um das assoziierte Einlassventil 32 oder Auslassventil 34 auseiner ersten oder geschlossenen Position in eine zweite oder offenePosition zu bewegen oder "anzuheben".
    [0028] Indem beispielhaften Ausführungsbeispiel der 2 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 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.
    [0029] DieVentilbetätigungsanordnung 44 kann aucheinen Kipphebel 64 aufweisen. Der Kipphebel 64 istkonfiguriert, um sich um einen Schwenkpunkt 66 zu drehen.Ein Ende 68 des Kipphebels 64 ist mit der Brücke 54 verbunden.Das gegenüberliegende Endedes Kipphebels 64 ist mit einer Nockenanordnung 52 verbunden.Die Nockenanordnung 52 kann eine Nocke 60 aufweisen,die einen Nockenansatz hat und an einer Nockenwelle montiert ist,weiter eine Druckstange 61 und eine Nockenfolgevorrichtung 62. DerFachmann wird erkennen, dass die Nockenanordnung 52 andereKonfigurationen haben kann, wie beispielsweise eine solche Konfiguration,wo die Nocke 60 direkt auf den Kipphebel 64 wirkt.
    [0030] DieVentilbetätigungsanordnung 44 kann durchdie Nocke 60 angetrieben werden. Die Nocke 60 istmit der Kurbelwelle 27 verbunden, so dass eine Drehungder Kurbelwelle 27 eine entsprechende Drehung der Nocke 60 einleitet.Die Nocke 60 kann mit der Kurbelwelle 27 durchirgendwelche Mittel verbunden sein, die dem Fachmann leicht offensichtlich sind,wie beispielsweise durch eine (nicht gezeigte) Getriebereduktionsanordnung.Wie der Fachmann erkennen wird, wird eine Drehung der Nocke 60 bewirken,dass die Nockenfolgevorrichtung 62 und die assoziierteDruckstange 61 sich periodisch zwischen einer oberen undeiner unteren Position hin und her bewegen.
    [0031] DieHin- und Herbewegung der Druckstange 61 bewirkt, dass derKipphebel 64 um den Schwenkpunkt 66 schwenkt.Wenn die Druckstange 61 sich in der Richtung bewegt, dievon dem Pfeil 58 angezeigt wird, wird der Kipphebel 64 schwenkenund die Brücke 54 indie entgegengesetzte Richtung bewegen. Die Bewegung der Brücke 54 bewirkt,dass jedes Einlassventil 32 sich anhebt und die Einlassanschlüsse 36 öffnet. Wenndie Nocke 60 sich weiter dreht, werden die Federn 56 aufdie Brücke 54 wirken,um jedes Einlassventil 32 in die geschlossene Positionzurückzubringen.
    [0032] Indieser Weise steuern die Form und Orientierung der Nocke 60 dieZeitsteuerung der Betätigungder Einlassventile 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 kann die Nocke 60 so konfiguriert sein,dass sie die Einlassventile 32 mit einer herkömmlichenVentilzeitsteuerung betätigt.Bei einer herkömmlichenVentilzeitsteuerung könnendie Einlassventile 32 betätigt werden, um die Einlassanschlüsse 36 zu öffnen, wennder Kolben 24 auf oder nahe einer oberen Totpunktpositionbeim Beginn eines Einlasshubes ist, um zu gestatten, dass Luft ausdem Einlassdurchlassweg 41 in den Zylinder 22 fließt. Beider herkömmlichenVentilzeitsteuerung könnendie Einlassventile 32 zu einer geschlossenen Position zurückkehren,wenn der Kolben 24 auf oder nahe einer unteren Totpunktpositionam Ende des Einlasshubes ist, um den Luftfluss in den Zylinder 22 zustoppen.
    [0033] Eine ähnlicheVentilbetätigungsanordnung 44 kannmit den Auslassventilen 34 verbunden sein. Eine zweite(nicht gezeigte) Nocke kann mit der Kurbelwelle 27 verbundensein, um die Betätigungszeitsteuerungder Auslassventile 34 zu steuern. Bei einer herkömmlichenVentilzeitsteuerung könnendie Auslassventile 34 betätigt werden, um die Auslassanschlüsse 38 zu öffnen, wennder Kolben 24 auf oder nahe einer unteren Totpunktpositionin einem Auslasshub ist, um zu gestatten, dass das Abgas aus demZylinder 22 in den Auslassdurchlassweg 43 fließt. Beider herkömmlichenVentilzeitsteue rung könnendie Auslassventile 34 geschlossen werden, wenn der Kolben 24 aufoder nahe einer oberen Totpunktposition im Auslasshub ist, um denFluss der Abgase in den Auslassdurchlassweg 43 zu stoppen.
    [0034] Wiein 3 gezeigt, kann derMotor 20 innerhalb eines Motorsystems 200 vorgesehensein. Das Motorsystem 200 kann eine Reihe von Hilfssystemenaufweisen. Beispielsweise kann das Motorsystem 200 einBrennstoffeinspritzsystem 202, ein Ventilbetätigungssystem 204,ein Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 undein Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 aufweisen.Es wird in Betracht gezogen, dass das Motorsystem 200 alternativeund/oder zusätzlicheHilfssysteme aufweisen kann.
    [0035] DasBrennstoffeinspritzsystem 202 kann eine Reihe von (nichtgezeigten) Brennstoffeinspritzvorrichtungen aufweisen. Jede Brennstoffeinspritzvorrichtungkann gesteuert werden, um eine gewisse Menge von Brennstoff in jedenZylinder 22 des Motors 20 einzuspritzen, und zwarbasierend auf den Anforderungen vom Bediener und/oder basierend aufden gegenwärtigenBetriebsbedingungen des Motors 20. Jede Brennstoffeinspritzungkann aus mehreren "Schüssen" von Brennstoff bestehen,wie beispielsweise aus einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung.
    [0036] Eswird in Betracht gezogen, dass die Brennstoffeinspritzvorrichtungenvon irgend einer Bauart einer Brennstoffeinspritzvorrichtung seinkönnen,die gewöhnlicherweisebei einem Verbrennungsmotor verwendet werden. Beispielsweise können die Brennstoffeinspritzvorrichtungenmechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt werden. Zusätzlich können dieBrennstoffeinspritzvorrichtungen durch eine Kombination von mechanischen,hydraulischen und elektrischen Kräften angetrieben werden.
    [0037] DasVentilbetätigungssystem 204 desMotorsystems 200 kann geeignet sein, die Betätigungszeitpunkteder Motorventile zu variieren. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel,welches in den beigefügtenFiguren veranschaulicht ist, wird das Ventilbetätigungssystem 204 alsein "System mitverlänger ter Bewegung" gezeigt, wo dieVentilbetätigungszeitsteuerung über dieForm der Nocke hinaus verlängert werdenkann. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Konzepte dervorliegenden Offenbarung auf andere Arten von variablen Ventilbetätigungssystemenangewandt werden können,wie beispielsweise auf Systeme mit "verlorener Bewegung", wo die Ventilbetätigungszeit verkürzt oderverringert wird, und zwar von der Form der Nocke.
    [0038] DasVentilbetätigungssystem 204 weisteine Reihe von Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 auf (siehe 2 und 4). Wie in 2 gezeigt,kann eine Ventilbetätigungsvorrichtung 70 mitden Einlassventilen 32 assoziiert sein. Eine ähnlicheVentilbetätigungsvorrichtung 70 kannmit Einlassventilen 32 für jeden Zylinder 22 imMotor 20 assoziiert sein (siehe 1).
    [0039] JedeVentilbetätigungsvorrichtung 70 kann einenBetätigungsvorrichtungszylinder 72 aufweisen, dereine Betätigungsvorrichtungskammer 76 definiert.Ein Betätigungsvorrichtungskolben 74 istverschiebbar innerhalb des Betätigungsvorrichtungszylinders 72 angeordnetund ist mit einer Betätigungsvorrichtungsstange 78 verbunden.Eine (nicht gezeigte) Rückstellfederkann auf den Betätigungsvorrichtungskolben 74 wirken,um den Betätigungsvorrichtungskolben 74 ineine Anfangsposition zurückzustellen.Die Betätigungsvorrichtungsstange 78 ist miteinem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff zu bringen.Es sei jedoch bemerkt, dass die Betätigungsvorrichtungsstange 78 miteinem anderen Teil der Ventilbetätigungsanordnung 44 inEingriff sein kann.
    [0040] EineStrömungsmittelleitung 80 istmit der Betätigungsvorrichtungskammer 76 verbunden.Unter Druck gesetztes Strömungsmittelkann durch die Strömungsmittelleitung 80 indie 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.
    [0041] 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 sind, 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.
    [0042] Wiein den 1 und 4 veranschaulicht, kann eineStrömungsmittelquelle 84 Strömungsmittel auseinem Tank 87 ziehen, der eine Strömungsmittelversorgung enthält, welchesbeispielsweise hydraulisches Strömungsmittel,ein Schmieröl,ein Getriebeströmungsmitteloder Brennstoff sein kann. Mit Bezug auf 4 kann die Strömungsmittelquelle 84 den Druckdes Strömungsmittelssteigern und das Strömungsmittelin eine Hauptgallerie 83 leiten. Die Strömungsmittelquelle 84 unddie Hauptgallerie 83 könnenTeil eines Schmierungssystems sein, wie es typischerweise einenVerbrennungsmotor begleitet. Die Hauptgallerie 83 kannunter Druck gesetztes Strömungsmittelenthalten, welches beispielsweise einen Druck von weniger als 700kPa (100 psi) haben kann, oder insbesondere einen Druck zwischenungefähr 210kPa und 620 kPa (30 psi und 90 psi) haben kann. Alternativ kanndie Quelle fürhydraulisches Strömungsmitteleine Pumpe sein, die konfiguriert ist, um Strömungsmittel mit einem höheren Druckzu liefern, wie beispielsweise zwischen ungefähr 10 MPa und 35 MPa (1450psi und 5000 psi).
    [0043] EinStrömungsmittelversorgungssystem 79 verbindetdie Hauptgallerie 83 mit den Ventilbetätigungsvorrichtungen 70.Eine einschränkendeZumessöffnung 75 kannin der Strömungsmittelleitung 85 zwischender Hauptgallerie 83 und einem ersten Ende der Strömungsmittel-Rail 86 positioniertsein. Ein Steuerventil 82 kann mit einem gegenüberliegendenEnde der Strömungsmittel-Rail 86 verbunden seinund zum Tank 87 führen.Das Steuerventil 82 kann geöffnet sein, um einen Flussvon Strömungsmitteldurch die einschränkendeZumessöffnung 75 unddie Strömungsmittel-Rail 86 inden Tank 87 zu gestatten. Das Steuerventil 82 kanngeschlossen werden, um einen Druckaufbau im Strömungsmittel innerhalb der Strömungsmittel-Rail 86 zugestatten.
    [0044] DieStrömungsmittel-Rail(Druckleitung) 86 kann unter Druck gesetztes Strömungsmittelzu einer Reihe von Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 liefern. JedeVentilbetätigungsvorrichtung 70 kannentweder mit den Einlassventilen 32 oder den Auslassventilen 34 einesspeziellen Motorzylinders 22 assoziiert sein (siehe 1). Die Strömungsmittelleitungen 80 leitenunter Druck gesetztes Strömungsmittelvon der Strömungsmittel-Rail 86 indie Betätigungsvorrichtungskammer 76 vonjeder Ventilbetätigungsvorrichtung 70.
    [0045] 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 kann betätigt werden, um zu gestatten,das Strömungsmitteldurch das Richtungssteuerventil 88 fließt. Alternativ kann das Richtungssteuerventil 88 normalerweisein eine offene Position vorgespannt sein und betätigt werden, um zu verhindern,das Strömungsmitteldurch das Richtungssteuerventil 88 fließt. Der Fachmann wird erkennen,dass das Richtungssteuerventil 88 irgend eine Bauart einessteuerbaren Ventils sein kann, wie beispielsweise ein Verriegelungsventilmit zwei Spulen (Latching-Ventil).
    [0046] DerFachmann wird auch erkennen, dass das Strömungsmittelversorgungssystem 79 eine Vielzahlvon unterschiedlichen Konfigurationen haben kann und eine Vielzahlvon unterschiedlichen Komponenten aufweisen kann. Bei spielsweisekann das Strömungsmittelversorgungssystem 79 eine odermehrere (nicht gezeigte) Rückschlagventileaufweisen. Ein erstes Rückschlagventilkann parallel zu dem Richtungssteuerventil 88 zwischender einschränkendenZumessöffnung 75 undder Ventilbetätigungsvorrichtung 70 angeordnetsein. Ein zweites Rückschlagventilkann in der Strömungsmittelleitung 85 zwischender Hauptgallerie 83 und der Strömungsmittel-Rail 86 angeordnetsein. Zusätzlich kanndas Strömungsmittelversorgungssystem 79 eineQuelle fürHochdruck-Strömungsmittelaufweisen. Das Strömungsmittelversorgungssystem 79 kannauch ein Einstellventil aufweisen, welches die Rate des Strömungsmittelflussesvon der Ventilbetätigungsvorrichtung 70 steuert,und ein Dämpfungssystem,welches einen Akkumulator und eine eingeschränkte Zumessöffnung aufweisen kann, welches Druckoszillationenin der Betätigungsvorrichtungskammer 76 undder Strömungsmittelleitung 80 verhindert.
    [0047] Wiein 1 gezeigt, ist eineSteuervorrichtung 100 mit jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 undmit dem Steuerventil 82 verbunden. Die Steuervorrichtung 100 kannein elektronisches Steuermodul aufweisen, welches einen Mikroprozessorund einen Speicher hat. Wie es dem Fachmann bekannt ist, ist derSpeicher mit dem Mikroprozessor verbunden und speichert einen Anweisungssatzund Variable. Mit dem Mikroprozessor und mit einem Teil des elektronischenSteuermoduls sind verschiedene andere bekannte Schaltungen verbunden,wie beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltungund eine Elektromagnettreiberschaltung u. a.
    [0048] Wiein 3 gezeigt, kann dieSteuervorrichtung 100 mit den verschiedenen Hilfssystemenim Motorsystem 200 verbunden sein. Die Steuervorrichtung 100 kannprogrammiert sein, um einen oder mehrere Aspekte des Betriebs desMotors 20 zu steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 programmiertsein, um das Brennstoffeinspritzsystem 202 und das Ventilbetätigungssystem 204 zu programmieren.Die Steuervorrichtung 100 kann den Motor 20 basierendauf den gegenwärtigenBetriebsbedingungen des Motors und/oder basierend auf Anweisungensteuern, die von einem Bediener aufgenommen werden.
    [0049] DieSteuervorrichtung 100 kann Informationen zu einem odermehreren Sensoren aufnehmen, die betriebsmässig mit dem Motor 20 verbunden sind.Jeder der Sensoren kann so konfiguriert sein, dass er einen Betriebsparameterdes Motors 20 abfühlt.Beispielsweise kann ein erster Temperatursensor 210 amMotor 20 angeordnet sein, um eine Anzeige der Temperaturdes Motorkühlmittelszu liefern, und ein zweiter Temperatursensor 212 kann amMotor 20 angeordnet sein, um eine Anzeige der Temperatureiner Einlasssammelleitung zu liefern. Zusätzlich, wie in 4 gezeigt, können Strömungsmittelsensoren 90 und 91 mitdem Strömungsmittelversorgungssystem 79 verbundensein, um die Temperatur und/oder den Druck des Strömungsmittelsinnerhalb des Strömungsmittelversorgungssystems 79 abzufühlen.
    [0050] DerMotor 20 kann weiter mit einem Sensor ausgerüstet sein,der konfiguriert ist, um den Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle 27 zu überwachen.Die Position der Kolben 24 innerhalb ihrer jeweiligen Zylinder 22 kanndurch den Kurbelwellenwinkel der Kurbelwelle 27 bestimmtwerden. Wie der Fachmann erkennen wird, bewegt sich ein Kolben ineinem herkömmlichenVier-Takt-Diesel-Zykluszwischen einer oberen Totpunktposition und einer unteren Totpunktpositionhin und her übereinen Verbrennungshub, einen Auslasshub, einen Einlasshub und einenKompressionshub bzw. Verdichtungshub. Jeder Kolbenhub entsprichtungefähr180° derKurbelwellendrehung. Somit kann der Kolben 24 den Verbrennungshubbei ungefähr0° beginnen,den Auslasshub bei ungefähr180°, denEinlasshub bei ungefähr360° undden Kompressionshub bei ungefähr540°.
    [0051] DerKurbelwellenwinkel der Kurbelwelle 27 ist auch in Beziehungmit dem Betätigungszeitpunkt derEinlassventile 32 und der Auslassventile 34. Eine beispielhafteKurvendarstellung 102, die die Beziehung zwischen der Einlassventilbetätigung 104 und demWinkel der Kurbelwelle 27 anzeigt, ist in
    [0052] 5 veranschaulicht. Wie gezeigt,beginnt das Einlassventil 32, bei ungefähr 360° Drehung der Kurbelwelle sichzu öffnen,das heißt,wenn der Kolben 24 auf oder nahe einer oberen Totpunktposition einesEinlasshubes 106 ist.
    [0053] DieSteuervorrichtung 100 kann das Ventilbetätigungssystem 204 einschalten,um eine Veränderungder herkömmlichenBetätigungszeitsteuerung derEinlassventile 32 einzurichten. Die Steuervorrichtung 100 kanndie Ventilbetätigungsvorrichtung 70 einschalten,indem sie das Steuerventil 82 schließt (siehe 4). Dies gestattet, dass der Strömungsmitteldruckin der Strömungsmittel-Rail 86 ansteigt. Wiegenauer unten beschrieben, kann das unter Druck gesetzte Strömungsmittelin die Betätigungsvorrichtungskammern 76 fließen, umden Verschluss der Einlassventile 32 zu verzögern. Wiebeispielsweise in 5 gezeigt,kann der Verschluss der Einlassventile 32 gegenüber einemherkömmlichenVerschluss 110 auf einen verzögerten Verschluss 108 verzögert werden.
    [0054] DieSteuervorrichtung 100 kann das Ventilbetätigungssystem 204 ausschalten,um zu verhindern, dass eine Variation der herkömmlichen Betätigungszeitsteuerungder Einlassventile 32 eingerichtet wird, und zwar durch Öffnen desSteuerventils 82 (siehe 4).Wenn das Steuerventil 82 offen ist, wird Strömungsmitteldurch die Strömungsmittel-Rail 86 ohneeine beträchtlicheSteigerung des Druckes fließen.Unter diesen Bedingungen kann Strömungsmittel nicht in die Betätigungsvorrichtungskammern 76 fliessen.Entsprechend könnendie Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 nichtden Verschluss der Einlassventile 32 verzögern.
    [0055] MitBezug auf 3 kann dieSteuervorrichtung 100 auch mit dem Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 unddem Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 desMotorsystems 200 verbunden sein, um das Ventilbetätigungssystem 204 zu überwachen undsicherzustellen, dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeiten.Das Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 kanneinen oder mehrere (nicht gezeigte) Sensoren aufweisen, die betriebsmässig mitdem Ventilbetätigungssystem 204 und/odermit dem Motor 20 verbunden sind. Jeder Sensor kann geeignetsein, einen Betriebsparameter abzufühlen, der den Betrieb der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 anzeigt.Das Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 sammeltInformationen bezüglichdes Betriebs der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 undliefert diese Informationen an das Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208.Das Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 kanndie Informationen verwenden, die von dem Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 geliefertwerden, um den Grund fürirgendein detektiertes Problem im Betrieb des Ventilbetätigungssystems 204 zubestimmen.
    [0056] DasVentilbetätigungsdetektionssystem 206 kannirgend einen von verschiedenen unterschiedlichen Parametern überwachen,um Informationen zu erhalten, die mit dem Betrieb des Ventilbetätigungssystems 204 inBeziehung stehen. Beispielsweise kann das Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 einen(nicht gezeigten) Stromsensor aufweisen, der geeignet ist, einenStrom abzufühlen,und der an das Richtungssteuerventil 88 übertragenwird. Eine Modulation des Stroms, der an das Richtungssteuerventil 88 angelegtwird, kann auftreten, wenn das Richtungssteuerventil 88 einegeschlossene Position erreicht. Diese Modulation des Stroms kannverursacht werden durch eine Veränderungdes Widerstandes und/oder der Induktivitäten des Richtungssteuerventils 88,wenn das Ventil die geschlossene Position erreicht. Wenn keine Auslenkungdes Stroms während desBetriebs der Ventilbetätigungsvorrichtung 70 detektiertwird, kann die Steuervorrichtung 100 diesen Zustand alsein möglichesVersagen des Richtungssteuerventils 88 und der Ventilbetätigungsvorrichtung 70 identifizieren.
    [0057] DasVentilbetätigungsdetektionssystem 206 kannauch einen Motorsensor 214 aufweisen, der geeignet ist,einen Betriebsparameter des Motors 20 abzufühlen. Beispielsweisekann der Motorsensor 14 die Drehzahl der Kurbelwelle 27 abfühlen, weiterdas vom Motor 20 abgegebene Drehmoment und/oder den Druckinnerhalb von einem oder mehreren Zylindern 22. Die Steuervorrichtung 100 kanneinen oder mehrere dieser Parameter überwa chen, um zu überprüfen, obdie Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeiten.Eine unerwartete Steigerung oder Verringerung von einem oder mehrerendieser Parameter kann anzeigen, dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 nichtordnungsgemäß arbeiten.
    [0058] DieSteuervorrichtung 100 kann auch eine Kombination der Motorparameter überwachenund analysieren, um zu bestimmen, ob die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeiten. Beispielsweisekann die Steuervorrichtung 100 den Druck innerhalb desZylinders 22 als eine Funktion des Winkels der Kurbelwelle 27 und/oderder Position des Kolbens 24 überwachen. Die Steuervorrichtung 100 kannauch einen abgeschätztenZylinderdruck als eine Funktion der Kolbenposition für die gegenwärtigen Motorbetriebsbedingungenbestimmen. Die Steuervorrichtung 100 kann den überwachtenZylinderdruck mit dem vorhergesagten Zylinderdruck bei unterschiedlichenKolbenpositionen vergleichen. Eine beträchtliche Differenz zwischendem vorhergesagten Zylinderdruck und dem überwachten Zylinderdruck kannanzeigen, dass die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 nichtordnungsgemäß arbeitet.
    [0059] Alternativkann die Steuervorrichtung 100 die Bewegung der Betätigungsvorrichtungsstange 78 und/oderdes Betätigungsvorrichtungskolbens 74 durcheinen (nicht gezeigten) Positionssensor überwachen. Die Betätigungsvorrichtungsstange 78 und derBetätigungsvorrichtungskolben 74 solltensich in einem hin und her laufenden Muster bewegen, wenn die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 ordnungsgemäß arbeitet.Wenn der Betätigungsvorrichtungskolben 74 oderdie Betätigungsvorrichtungsstange 78,sich nicht ordnungsgemäß bewegenkann, kann dies anzeigen, dass die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 nichtordnungsgemäß funktioniert.
    [0060] DieSteuervorrichtung 100 kann auch den Druck des hydraulischenStrömungsmittelsinnerhalb der Betätigungsvorrichtungskammer 76 oderinnerhalb des Strömungsmittelsystems 79 durchden Strömungsmittelsensor 91 überwachen(siehe 4). Wenn dieVentilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeiten,wird der Druck des Strömungsmittelsinnerhalb jeder Betätigungsvorrichtungskammer 76 ansteigen,wenn die Betätigungsvorrichtungsstange 78 mitdem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff kommt.Der Druck des Strömungsmittelsinnerhalb der Strömungsmittel-Rail 86 wird fluktuieren,wenn Strömungsmittelin die Betätigungsvorrichtungskammer 76 hineinund aus dieser heraus fließt.Entsprechend kann, wenn der Strömungsmittelsensor 91 dieDruckfluktuationen nicht detektieren kann, dies anzeigen, dass dieVentilbetätigungsvorrichtungnicht ordnungsgemäß arbeitet.
    [0061] MitBezug auf 3 kann dieSteuervorrichtung 100 auch mit dem Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 verbundensein. Wie oben bemerkt, kann das Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 geeignet sein,die Informationen zu überwachen,die mit dem Betrieb des Ventilbetätigungssystems 204 inBeziehung stehen, wie von dem Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 geliefert.Das Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 kannDiagnoseinformationen bezüglichdes Betriebes des Ventilbetätigungssystems 204 basierendauf den Informationen vom Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 erzeugen.Beispielsweise kann das Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 dieAnzahl der "guten" Ventilbetätigungsvorgänge aufnehmen,die Anzahl der "fehlerhaften" Ventilbetätigungsvorgänge und/oderdie Zeitdauer, fürdie das Ventilbetätigungssystem 204 aktivgewesen ist.
    [0062] DieSteuervorrichtung 100 kann den Betrieb des Ventilbetätigungssystems 204 basierendauf Informationen regeln, die von den Sensoren und/oder von denHilfssystemen geliefert werden. Die Steuervorrichtung 100 kannin einem von mehreren Betriebszuständen eintreten, um eine optimaleMotorleistung bei den gegenwärtigenBetriebsbedingungen zu erreichen. Ein beispielhaftes Verfahren 300 zurSteuerung des Motors 20 während einer Startsequenz istin 6 veranschaulichtund wird genauer unten beschrieben.
    [0063] Wennder Motor 20 gestartet wird, kann die Steuervorrichtung 100 ineinen von mehreren Betriebszuständeneintreten, und zwar basierend auf Informationen, die an die Steuervorrichtung 100 von denSensoren und/oder den Hilfssystemen geliefert werden. Wenn beispielsweiseder Motor 20 gestartet wird, kann der Motor 20 ineinem "Kalt-Betriebszustand", in einem "Übergangsbetriebszustand" oder in einem "Warmstart-Betriebszustand" betrieben werden,und zwar abhängigvon den abgefühltenTemperaturen des Motors 20. Nachdem der Motor 20 normaleBetriebstemperaturen erreicht hat und das Ventilbetätigungssystem 204 ordnungsgemäß arbeitet, kannder Betrieb des Motors 20 in einen "normalen" Betriebszustand umgeschaltet werden.
    [0064] MitBezug auf das Flussdiagramm der 6 wird,nachdem der Motor gestartet wurde (Schritt 301), eine ersteTemperatur abgefühlt.(Schritt 302). Die erste Temperatur kann repräsentativfür dieTemperatur des Motors 20 sein. Beispielsweise kann die ersteTemperatur die Temperatur des Motorkühlmittels anzeigen, wie vondem ersten Temperatursensor 210 abgefühlt.
    [0065] Einezweite Temperatur kann ebenfalls abgefühlt werden. (Schritt 303).Die zweite Temperatur kann auch repräsentativ für die Temperatur des Motors 20 sein.Beispielsweise kann die zweite Temperatur die Temperatur der Einlasssammelleitunganzeigen, wie sie von dem zweiten Temperatursensor 212 abgefühlt wird.Die zweite Temperatur kann auch die Temperatur der äußeren Umgebungsluftoder die Temperatur eines warm eingetauchten bzw. temperierten Motorsanzeigen.
    [0066] Dieersten und zweiten Temperaturen werden mit einer vorbestimmten Grenzeverglichen. (Schritt 304). Wenn eine der ersten und zweitenTemperaturen geringer als die vorbestimmte Grenze ist, wird angenommen,dass der Motor 20 kalt startet. Die vorbestimmte Grenzekann beispielsweise ungefähr 20° C (68° F) sein.Es sei bemerkt, dass die vorbestimmte Grenze für die erste Temperatur eineandere sein kann als die vorbestimmte Grenze für die zweite Temperatur.
    [0067] Wennirgend eine der ersten und zweiten Temperaturen unter der vorbestimmtenGrenze sind, kann die Steuervorrichtung 100 in den "Kalt-Betriebszustand" eintreten. (Schritt 306).Wenn der Motor 20 kalt ist, kann die Viskosität des Strömungsmittels, welcheszum Betrieb der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 verwendetwird, zu hoch sein, um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 zugestatten. Entsprechend öffnetdie Steuervorrichtung 100 das Steuerventil 82 (siehe 4), um das Ventilbetätigungssystem 204 auszuschaltenund zu verhindern, dass eine Veränderung derherkömmlichenVentilbetätigungszeitsteuerung bewirktwird.
    [0068] Das Öffnen desSteuerventils 82 kann auch die Rate steigern, mit der dasBetriebsströmungsmittelsich erwärmt.Wenn das Steuerventil 82 offen ist, kann das Betriebsströmungsmitteldurch die Strömungsmittel-Rail 86 zirkulieren.Dies kann gestatten, dass der Betrieb des Motors 20 dieTemperatur des Betriebsströmungsmittelsschneller steigert, als wenn das Steuerventil 82 geschlossengeblieben wäre,und das Betriebsströmungsmittelnicht durch die Strömungsmittel-Rail 86 hätte zirkulierendürfen.
    [0069] DieSteuervorrichtung 100 kann auch den Betrieb der anderenMotorsysteme währenddes Kalt-Betriebszustandes regeln. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 dasVentilbetätigungsdetektionssystem 206 unddas Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 regeln.Die Steuervorrichtung 100 kann auch das Brennstoffeinspritzsystem 202 steuern,um die Menge des Brennstoffes zu begrenzen, die in die Zylinder 22 eingespritztwird. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 100 die Mengedes Brennstoffes begrenzen, die in die Zylinder 22 eingespritztwird, und zwar auf einen einzigen "Brennstoffschuss" und/oder kann die Größe des Drehmomentesbegrenzen, welches von dem Motor 20 erzeugt wird. Es wirdin Betracht gezogen, dass andere Motorsysteme 20 in ähnlicherWeise währenddes Kalt-Betriebszustandes gesteuert werden können, um einen Schaden am Motor 20 oderan irgend welchen assoziierten Motorkomponenten zu verhindern.
    [0070] Dieerste Temperatur, die die Motorkühlmitteltemperatursein kann, kann auf periodischer Basis oder auf kontinuierlicherBasis abgefühltwerden. (Schritt 308). Die erste Temperatur wird gegendie vorbestimmte Grenze gemessen. (Schritt 310). Solangedie erste Temperatur unter der vorbestimmten Grenze bleibt, wirddie Steuervorrichtung den Motor 20 in dem Kalt-Betriebszustandbetreiben.
    [0071] Wenndie erste Temperatur überdie vorbestimmte Grenze ansteigt, kann die Steuervorrichtung 100 inden "Übergangsbetriebszustand" eintretenden. (Schritt 316).In dem Übergangsbetriebszustand wirdangenommen, dass der Motor 20 von einem Kalt-Betriebszustandauf einen normalen Betriebszustand übergeht. Wenn die Temperaturdes Betriebsströmungsmittelskann auch vergrößert werden,und die Strömungsmittelviskosität kann verringertwerden, um zu gestatten, dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeiten.
    [0072] Indem Übergangsbetriebszustandkann die Steuervorrichtung 100 das Ventilbetätigungssystem 204 derarteinrichten, dass sie die Einstellung einer Variationen der herkömmlichenVentilbetätigungszeitsteuerunggestattet. Dies kann erreicht werden durch Schließen desSteuerventil 82 (siehe 4), umden Druck des Betriebsströmungsmittelsin der Strömungsmittel-Rail 86 zusteigern. Die Steuervorrichtung 100 kann auch die Richtungssteuerventile 88 öffnen undschließen(siehe 4), um jede Ventilbetätigungsvorrichtung 70 zuaktivieren.
    [0073] Beispielsweisekann die Steuervorrichtung 100 die Richtungssteuerventile 88 öffnen, umzu gestatten, dass unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der Strömungsmittel-Rail 86 zurBetätigungsvorrichtungskammer 76 fließt, wennder assoziierte Kolben sich zu einer unteren Totpunktposition einesEinlasshubes bewegt. Die Kraft des Strömungsmittels, welches in dieBetätigungsvorrichtungskammer 76 eintritt,bewegt den Betätigungsvorrichtungs kolben 74 so,dass die Betätigungsvorrichtungsstange 78 demEnde 68 des Kipphebels 64 folgt, wenn der Kipphebel 64 schwenkt,um die Einlassventile 32 zu öffnen (siehe 2). Wenn die Betätigungsvorrichtungskammer 76 mitStrömungsmittelgefülltist und der Kipphebel 64 die Einlassventile 32 ausder offenen Position in die geschlossene Position zurückbringt,wird die Betätigungsvorrichtungsstange 78 mit demEnde 68 des Kipphebels 64 in Eingriff kommen.
    [0074] DieSteuervorrichtung 100 kann das Richtungssteuerventil 88 schließen, umzu verhindern, das Strömungsmittelaus der Betätigungsvorrichtungskammer 76 entweicht.Wenn die Nocke 60 sich weiterdreht und die Federn 56 dieEinlassventile 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 in der Betätigungsvorrichtungskammer 76 eingeschlosseneStrömungsmittel verhindern,dass die Federn 56 die Einlassventile 32 in diegeschlossene Position zurückstellen.Somit wird die Ventilbetätigungsvorrichtung 70 dieEinlassventile 32 in der offenen Position halten, und zwarunabhängigvon der Wirkung der Nockenanordnung 52.
    [0075] DieSteuervorrichtung 100 kann das Richtungssteuerventil 88 öffnen, umzu gestatten, dass die Einlassventile 32 sich schließen. Diesgestattet, dass das unter Druck gesetzte Strömungsmittel aus der Betätigungsvorrichtungskammer 76 fließt. Die Kraftder Federn 56 drücktdas Strömungsmittelaus der Betätigungsvorrichtungskammer 76,wodurch gestattet wird, dass der Betätigungsvorrichtungskolben 74 sichinnerhalb des Betätigungsvorrichtungszylinders 72 bewegt.Dies gestattet, dass der Kipphebel 64 schwenkt, so dassdie Einlassventile 32 in die geschlossene Position bewegtwerden.
    [0076] Indem Übergangsbetriebszustandkann die Steuervorrichtung 100 auch das Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 unddas Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 einschalten.Wie zuvor beschrieben, kann das Ventilbetäti gungsdetektionssystem 206 denBetrieb der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 überwachen,um einen ordnungsgemäßen Betriebsicherzustellen. Wie ebenfalls zuvor beschrieben kann das Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 eineZählungder "guten" Ventilbetätigungsvorrichtungenund eine Zählungder "Fehler" der Ventilbetätigung starten.
    [0077] Zusätzlich kanndie Steuervorrichtung 100 den Betrieb von anderen Motorsystemenwährend des Übergangsbetriebszustandesregeln. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 dasBrennstoffeinspritzsystem 202 steuern, um die Menge des Brennstoffeszu begrenzen, die in die Zylinder 22 eingespritzt wird,und zwar auf einen einzelnen "Brennstoffschuss" und/oder Sie kanndie Größe des Drehmomenteseinschränken,welches von dem Motor 20 erzeugt wird. Es wird in Betrachtgezogen, dass andere Motorsysteme 20 in ähnlicherWeise während des Übergangsbetriebszustandesgesteuert werden können,um einen Schaden am Motor 20 oder an irgend welchen assoziiertenKomponenten zu verhindern.
    [0078] DieSteuervorrichtung 100 kann auch überprüfen, ob das Ventilbetätigungssystem 204 inBetrieb ist. (Schritt 322). Die Steuervorrichtung 100 kannannehmen, dass das Ventilbetätigungssystem 204 nurdann im Betrieb ist, wenn das Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 anzeigt,dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeitenund/oder die Zählungder "guten" Ventilbetätigungsvorgänge einegewisse Schwelle erreicht hat, wie beispielsweise 60. Zusätzlich kanndie Steuervorrichtung 100 annehmen, dass das Ventilbetätigungssystem 204 inBetrieb ist, wenn das Ventilbetätigungssystem 204 für eine vorbestimmtePeriode von dem Zeitpunkt an gearbeitet hat, zu dem die zweite Temperaturein gewisses Niveau erreicht. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 100 annehmen,dass das Ventilbetätigungssystem 204 inBetrieb ist, wenn das Ventilbetätigungssystem 204 für ungefähr 30 Minutengearbeitet hat, und zwar beginnend von dem Zeitpunkt, bei dem diezweite Temperatur ungefähr75° C erreicht.
    [0079] Wenndie Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass das Ventilbetätigungssys tem 204 nichtin Betrieb ist, wird die Steuervorrichtung 100 weiter den Motor 20 im Übergangsbetriebszustandbetreiben. Die Steuervorrichtung 100 wird fortfahren, denBetrieb des Ventilbetätigungssystems 204 zu überwachen.Wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass das Ventilbetätigungssystem 204 ordnungsgemäß arbeitet,wird die Steuervorrichtung 100 den normalen Betrieb desMotors 20 einrichten. (Schritt 328).
    [0080] MitBezug auf den Schritt 304 kann die Steuervorrichtung 100 denWarmstart-Betriebszustand einschalten, wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt,dass sowohl die erste Temperatur als auch die zweite Temperaturgrößer alsdie jeweiligen vorbestimmten Grenzen sind. (Schritt 324).Wenn beide Temperaturen überden vorbestimmten Grenzen sind, kann die Steuervorrichtung 100 annehmen, dassdie Temperatur und die Viskositätdes Betriebsströmungsmittelseinen ordnungsgemäßen Betrieb derVentilbetätigungsvorrichtungen 70 gestatten wird.Entsprechend kann die Steuervorrichtung 100 das Ventilbetätigungssystem 204 einschalten,um zu gestatten, dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 eineVariation der herkömmlichenVentilbetätigungszeitsteuerunggestatten. Die Steuervorrichtung 100 kann auch irgendwelcheEinschränkungenbezüglichdes Brennstoffeinspritzsystems 202 eliminieren.
    [0081] Während desWarmstart-Betriebes kann die Steuervorrichtung 100 denBetrieb des Ventilbetätigungssystems 204 überwachen,um zu überprüfen, dassdie Ventilbetätigungsvorrichtungenordnungsgemäß arbeiten.(Schritt 326). Die Steuervorrichtung 100 kannannehmen, dass das Ventilbetätigungssystem 204 imBetrieb ist, wenn das Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 anzeigt,dass die Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 ordnungsgemäß arbeiten und/oderdie Zählungder "guten" Ventilbetätigungsvorgänge einegewisse Schwelle erreicht hat, wie beispielsweise 60. Zusätzlich kanndie Steuervorrichtung 100 annehmen, dass das Ventilbetätigungssystem 204 imBetrieb ist, wenn das Ventilbetätigungssystem 204 für eine vorbestimmteZeitdauer gearbeitet hat, wie beispielsweise für 30 Minuten.
    [0082] Wenndie Steuervorrichtung 100 bestimmt, dass das Ventilbetätigungssystem 204 nichtim Betrieb ist, kann die Steuervorrichtung 100 den Betrieb desMotors 20 auf den Übergangsbetriebszustand umschalten.(Schritt 316). Wie oben in Verbindung mit dem Schritt 316 beschrieben,wird die Steuervorrichtung 100 den Betrieb des Brennstoffeinspritzsystems 202 einschränken, umeinen Schaden am Motor 20 zu verhindern, der aus den gesteigertenZylinderdrückenresultieren kann. Wenn die Steuervorrichtung 100 bestimmt,dass das Ventilbetätigungssystem 204 ordnungsgemäß arbeitet,wird die Steuervorrichtung 100 den normalen Betrieb desMotors 20 einrichten. (Schritt 328).
    [0083] Während desnormalen Motorbetriebes kann die Steuervorrichtung 100 dasVentilbetätigungssystem 204 dahingehendbetreiben, dass es eine Variation der herkömmlichen Ventilbetätigungszeitsteuerungeinrichtet, wie beispielsweise füreinen Miller-Zyklus mit spätemEinlass, und zwar abhängig vonden gegenwärtigenBetriebsbedingungen. Die Steuervorrichtung 100 kann auchdas Ventilbetätigungsdetektionssystem 206 unddas Ventilbetätigungsdiagnosesystem 208 einschalten,um irgendwelche Probleme mit den Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 zuidentifizieren. Die Steuervorrichtung 100 kann auch irgendwelcheEinschränkungendes Brennstoffeinspritzsystems 202 eliminieren, um zu gestatten,dass das Brennstoffeinspritzsystem 202 Brennstoff gemäß den Lastanforderungenvom Bediener und/oder gemäß den gegenwärtigen Betriebsbedingungeneinspritzt.
    [0084] Wennder Motor 20 in einem normalen Betriebszustand ist, kanndie Steuervorrichtung 100 fortfahren, den Betrieb der Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 zu überwachen.Wenn die Steuervorrichtung 100 während des normalen Betriebesbestimmt, dass eine oder mehrere Ventilbetätigungsvorrichtungen 70 nichtordnungsgemäß arbeiten,kann die Steuervorrichtung 100 eine Warnung ausgeben, wie beispielsweisedurch Beleuchtung eines Lichtes zur Instandhaltung des Motors.
    [0085] Wieaus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich sein wird, sieht dievorliegende Offenbarung ein System und ein Verfahren vor, um einenMotor mit hydraulisch betätigtenvariablen Ventilbetätigungsvorrichtungenzu starten. Das beschriebene System und Verfahren können denMotor in einem von mehreren Betriebszuständen betreiben, und zwar abhängig vonden Werten von zwei abgefühltenTemperaturen des Motors. Jeder der Betriebszustände sieht unterschiedlicheNiveaus einer Motorsystemsteuerung vor, um den Motor zu schützen, wenndie Temperatur des hydraulischen Betriebsströmungsmittels steigt. Sobalddie Motortemperaturen übereine gewisse Grenzen ansteigen und die hydraulischen Betätigungsvorrichtungenordnungsgemäß arbeiten,wird der Motor in den normalen Betriebszustand umschalten.
    [0086] Eswird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationenund Variationen am System und am Verfahren der vorliegenden Offenbarungvorgenommen werden können,ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispielekönnendem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Ausführung deshier offenbarten Systems und des hier offenbarten Verfahrens offensichtlichwerden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und Beispiele nurals beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang durchdie folgenden Ansprücheund ihre äquivalentenAusführungengezeigt wird.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Verfahren zur Steuerung eines Motors mit einerVentilbetätigungsvorrichtung,welches Folgendes aufweist: Abfühlen eines ersten Parameters,der eine erste Temperatur des Motors (20) anzeigt; Abfühlen eineszweiten Parameters, der eine zweite Temperatur des Motors (20)anzeigt; und Ausschalten der Ventilbetätigungsvorrichtung (70) umdie Einrichtung einer Veränderungder herkömmlichenMotorventilbetätigungszeitsteuerungansprechend darauf zu verhindern, dass die ersten und zweiten Temperaturenunter einem vorbestimmten Wert sind.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter aufweist,die Ventilbetätigungsvorrichtung(70) einzuschalten, um die Einrichtung einer Veränderungder herkömmlichenMotorventilbetätigungszeitsteuerungzu gestatten, wenn jede der ersten und zweiten Temperaturen über einemvorbestimmten Wert ist.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Temperatureine Motorkühlmitteltemperaturist, und wobei die zweite Temperatur eine Einlasssammelleitungstemperaturist.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, welches weiter folgendesaufweist: Einschalten der Ventilbetätigungsvorrichtung (70), wenndie Motorkühlmitteltemperatur über demvorbestimmten Wert ist; und Ausschalten der Ventilbetätigungsvorrichtung(70), wenn die Motorkühlmitteltemperaturunter dem vorbestimmten Wert ist und die Einlasssammelleitungstemperatur über demvorbestimmten Wert ist.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter folgendesaufweist: Überwachungdes Betriebs der Ventilbetätigungsvorrichtung(70), um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Ventilbetätigungsvorrichtung(70) zu detektieren; und Begrenzung einer Brennstoffmenge,die in einen Zylinder 22 des Motors 20 eingespritztwird, und Begrenzung einer Drehmomentgröße, die vom Motor (20)erzeugt wird, wenn die Ventilbetätigungsvorrichtung(70) nicht ordnungsgemäß arbeitet.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, welches weiter folgendesaufweist: Begrenzung einer Brennstoffmenge, die in einen Zylinder(22) des Motors (20) eingespritzt wird, wenn eineder ersten und zweiten Temperaturen unter dem vorbestimmten Wertist; und Begrenzung einer Drehmomentgröße, die von dem Motor (20)erzeugt wird, wenn eine der ersten und zweiten Temperaturen unterdem vorbestimmten Wert ist.
    [7] Ventilbetätigungssystemfür einenMotor (20) mit einem Einlassventil (32), welchesbewegbar ist zwischen einer ersten Position, in der das Einlassventil(32) einen Strömungsmittelflussverhindert, und einer zweiten Position, wo das Einlassventil (32) einenStrömungsmittelflussgestattet, welches Folgendes aufweist: Ventilbetätigungsmittel(70) zum selektiven Eingriff mit dem Einlassventil (32),um zu verhindern, dass das Einlassventil (32) in die erstePosition zurückkehrt; ersteAbfühlmittel(210) zum Abfühleneines ersten Parameters, der eine erste Temperatur des Motors (20)anzeigt; zweite Abfühlmittel(212) zum Abfühleneines zweiten Parameters, der eine zweite Temperatur des Motors(20) anzeigt; und Steuermittel (100) diegeeignet sind, um die Ventilbetätigungsmittel(70) auszuschalten, um zu verhindern, dass die Ventilbetätigungsmittel(70) mit dem Einlassventil (32) in Eingriff kommen,wenn jede der ersten und zweiten Temperaturen unter einem vorbestimmtenWert ist und geeignet ist, die Ventilbetätigungsmittel (70)einzuschalten, um zu gestatten, dass die Ventilbetätigungsmittel(70) mit dem Einlassventil (32) in Eingriff kommen,wenn jede der ersten und zweiten Temperaturen über einem vorbestimmten Wertist.
    [8] System nach Anspruch 7, wobei die ersten Abfühlmittel(210) geeignet sind, eine Temperatur abzufühlen, diedie Temperatur eines Motorkühlmittelsanzeigt, und wobei die zweiten Abfühlmittel (212) geeignetsind, eine Temperatur abzufühlen,die die Temperatur einer Einlasssammelleitung anzeigt
    [9] System nach Anspruch 8, wobei die Steuermittel (100)geeignet sind, die Ventilbetätigungsmittel (70)einzuschalten, wenn die Motorkühlmitteltemperatur über demvorbestimmten Wert ist, und geeignet sind, die Ventilbetätigungsmittel(70) auszuschalten, wenn die Motorkühlmitteltemperatur unter demvorbestimmten Wert ist und die Einlasssammelleitungstemperatur über demvorbestimmten Wert ist.
    [10] System nach Anspruch 7, welches weiter folgendesaufweist: ein Steuerventil (82), welches bewegbarist zwischen einer ersten Position, wo die Ventilbetätigungsmittel (70)eingeschaltet sind, und einer zweiten Position, wo die Ventilbetätigungsmittel(70) ausgeschaltet sind; und ein Detektionssystem(206), welches geeignet ist, zu bestimmen, ob die Ventilbetätigungsmittel(70) ordnungsgemäß arbeiten.
    [11] Motor (20), der ein Ventübetätigungssystem nacheinem der Ansprüche7 bis 10 aufweist, und der weiter folgendes aufweist: ein Brennstoffeinspritzsystem(202), welches geeignet ist, eine Brennstoffmenge in einenZylinder (22) einzuspritzen, und wobei die Steuermittel(100) geeignet sind, die Brennstoffmenge zu begrenzen,die in dem Zylinder (22) eingespritzt wird, wenn eine der erstenund zweiten Temperaturen unter dem vorbestimmten Wert ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20050011479A1|2005-01-20|
    US20060065221A1|2006-03-30|
    US6976459B2|2005-12-20|
    US7228828B2|2007-06-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-12-01| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110513 |
    2017-07-03| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
    2017-08-08| R003| Refusal decision now final|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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