DE10315070A1

DE10315070A1 - Motorventilbetätigungssystem und Verfahren

Info

Publication number: DE10315070A1
Application number: DE10315070A
Authority: DE
Inventors: Jason K Bloms; James J Faletti; Richard H Holtman; Scott A Leman; David A Pierpont
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2003-11-27
Also published as: US20050051119A1; US7063055B2; US7077082B2; US20030213445A1; US6807929B2; US20030213447A1

Abstract

Ein Motorventilbetätigungssystem ist vorgesehen. Das System umfasst ein Motorventil, das bewegbar ist zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position. Eine Feder ist betriebsmäßig mit dem Motorventil verbunden, um das Motorventil zu der geschlossenen Position vorzuspannen. Ein Betätiger ist betriebsmäßig mit dem Motorventil verbunden und kann betrieben werden zum selektiven Kontaktieren des Motorventils, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und zum Freigeben des Motorventils, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt. Ein Sensor ist konfiguriert zum Vorsehen von Information, die mit dem Betrieb des Betätigers in Beziehung steht. Eine Steuerung ist konfiguriert zum Übertragen eines Signals an den Betätiger zum In-Eingriff-Bringen mit dem Motorventil zum Verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und zum Freigeben des Motorventils, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt. Die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Empfangen eines Signals von einem Sensor und zum Identifizieren, wenn der Betätiger, ansprechend auf das übertragene Signal, nicht mit dem Motorventil in Eingriff kommt und wenn der Betätiger das Motorventil nicht freigibt.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren zum Betätigen eines Motorventils gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein System und ein Verfahren zum Betätigen der Ventile in einem Verbrennungsmotor gerichtet.

Ausgangspunkt

Ein Verbrennungsmotor wie z. B. ein Diesel-, Benzin- oder Gas- bzw. Erdgasmotor umfasst typischerweise eine Serie von Einlass- und Auslassventilen. Diese Ventile können betätigt oder selektiv geöffnet und geschlossen werden zum Steuern der Menge von Einlass- und Auslassgasen, die zu und von den Verbrennungskammern des Motors strömen. Typischerweise wird die Betätigung der Motorventile so gesteuert bzw. zeitgesteuert, dass sie mit der Hin- und Herbewegung einer Serie von Kolben zusammenfallen. Z. B. können die Einlassventile, die mit einer bestimmten Verbrennungskammer assoziiert sind, geöffnet werden, wenn sich der jeweilige Kolben durch einen Ansaug- bzw. Einlasshub bewegt. Die Auslassventile, die mit der bestimmten Verbrennungskammer assoziiert sind, können geöffnet werden, wenn der jeweilige Kolben sich durch einen Ausstoßhub bewegt.
Der Verbrennungsvorgang in einem Verbrennungsmotor kann unerwünschte Emissionen erzeugen, wie z. B. Partikel- und Stickoxide (NOx). Diese Emissionen werden erzeugt, wenn ein Brennstoff wie z. B. Diesel, Benzin oder Gas bzw. Erdgas innerhalb der Verbrennungskammern des Motors verbrannt wird. Wenn keine Emissionsreduktionssysteme vorhanden sind, wird der Motor diese unerwünschten Emissionen in die Umwelt ausstoßen.
Ein Motor kann unterschiedliche Arten von Emissionsreduktionssystemen zum Reduzieren der Emissionsmenge, die in die Umgebung ausgestoßen werden, umfassen. Z. B. kann der Motor ein Motorgasrezirkulationssystem und/oder ein Nachbehandlungssystem umfassen. Während diese Emissionsreduktionssysteme effektiv die Emissionsmengen reduzieren können, die an die Umgebung ausgestoßen werden, haben diese Systeme üblicherweise eine Verringerung der Effizienz des Motors zur Folge.
Es werden derzeit Anstrengungen darauf fokussiert, die Motoreffizienz zu verbessern, um den Effekt von Emissionsreduktionssystemen auszugleichen. Ein solcher Ansatz zum Verbessern der Motoreffizienz umfasst das Einstellen des Betätigungstimings bzw. der Zeitsteuerung der Motorventile. Z. B. kann das Betätigungstiming der Einlass- und Auslassventile modifiziert werden, um eine Variation des typischen Diesel- oder Ottozyklus zu implementieren, die als der Millerzyklus bekannt ist. Bei einem Zyklus des Millertyps mit "spätem Einlass" werden die Einlassventile des Motors während eines Teils des Kompressionshubs des Kolbens offen gehalten.

Die Motorventile bei einem Verbrennungsmotor werden typischerweise durch eine Nockenanordnung angetrieben, die betriebsmäßig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist. Die Drehung der Kurbelwelle hat eine entsprechende Drehung eines Nockens, der einen oder mehrere Nockenfolgeelemente antreibt, zur Folge. Die Bewegung der Nockenfolgeelemente hat eine Betätigung der Motorventile zur Folge. Die Form des Nockens bestimmt das Timing bzw. die Zeitsteuerung und die Dauer der Ventilbetätigung. Wie in dem U. S. Patent Nr. 6,237,551 beschrieben ist, kann ein Millerzyklus mit "spätem Einlass" bei einer solchen Nockenanordnung implementiert werden durch Modifizieren der Form des Nockens, so dass die Betätigung des Einlassventils mit dem Beginn des Kompressionshubs des Kolbens überlappt.

Ein Problem beim Implementieren eines Millerzyklus in einem Motor ist, dass die sich ergebende reduzierte Luftströmung und das reduzierte Kompressionsverhältnis negativ, die Leistung des Motors unter bestimmten Betriebsbedingungen beeinflussen können, wie z. B. wenn der Motor startet oder beim Betrieb unter Schwerlast. Bei diesen Arten von Bedingungen kann die Motorleistung verbessert werden, indem der Motorbetrieb auf einen herkömmlichen Dieselzyklus umgeschaltet wird. Dies kann mit einem variablen Ventilbetätigungssystem, wie das System, dass in dem U. S. Patent Nr. 6,237,551 beschrieben ist, erreicht werden. Wie beschrieben, kann das variable Ventilbetätigungssystem ein Ventil umfassen, das betätigbar ist zum Selektiven Freigeben bzw. Sperren eines Millerzyklus.

Während das selektive Freigeben eines Millerzyklus die Leistung eines Motors verbessern kann, kann das variable Ventilbetätigungssystem auch den Wartungsaufwand des Motors erhöhen. Wenn z. B. ein variables Ventilbetätigungssystem ausfällt und bewirkt, dass ein Motor kontinuierlich in einem herkömmlichen Dieselzyklus arbeitet, dann könnte das sich erhöhende Kompressionsverhältnis in jedem Zylinder schlussendlich den Motor beschädigen.

Das Motorventilbetätigungssystem und Verfahren der vorliegenden Erfindung löst eines oder mehrere der oben genannten Probleme.

Die Erfindung

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Motorventilbetätigungssystem gerichtet, das ein Motorventil umfasst, das bewegbar ist zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position. Eine Feder ist betriebsmäßig mit dem Motorventil verbunden, um das Motorventil zu der geschlossenen Position vorzuspannen. Ein Betätiger ist betriebsmäßig mit dem Motorventil verbunden und bewirkt ein selektives in Eingriffkommen mit dem Motorventil, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt, und zum Lösen des Motorventils, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt. Ein Sensor ist konfiguriert zum Vorsehen von Information, die mit dem Betrieb des Betätigers in Beziehung steht. Eine Steuerung ist konfiguriert zum Übertragen eines Signals an den Betätiger zum in Eingriff bringen des Motorventils zum Verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und zum Lösen des Motorventils, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt. Die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Empfang eines Signals von einem Sensor und zum Identifizieren, wenn der Betätiger ausfällt, beim in Eingriffkommen mit dem Motorventil ansprechend auf das übertragene Signal oder wenn der Betätiger ausfällt beim Lösen des Motorventils.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern eines Motorventils gerichtet. Eine Nockenanordnung wird betätigt zum Bewegen eines Motorventils zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen Position. Ein Signal wird übertragen zum in Eingriffbringen eins Betätigers mit dem Motorventil, wenn das Motorventil wenigstens teilweise geöffnet ist, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und zum Freigeben des Motorventils, um dem Motorventil zu erlauben, zu der geschlossenen Position zurückzukehren. Wenn der Betätiger ansprechend auf das übertragene Signal nicht mit dem Motorventil in Eingriff kommt, oder wenn der Betätiger das Motorventil nicht freigibt, wird eine entsprechende Identifizierung bzw. Anzeige getroffen.

Es sei bemerkt, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft zu sehen sind und die Erfindung, wie sie beansprucht ist, nicht einschränken.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die folgenden Zeichnungen, welche einbezogen sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, illustrieren beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung und zusammen mit der Beschreibung dienen sie dazu die Grundzüge der Erfindung zu erklären. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine diagrammartige und schematische Darstellung eines Motorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Zylinder- und Ventilbetätigungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische und diagrammartige Darstellung eines Fluidversorgungssystems für einen Fluidbetätiger für ein Motorventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen einem an einem Ventil angelegten Strom und der sich ergebenden Versetzung bzw. Verschiebung des Ventils.

Detaillierte Beschreibung

Es wird nachfolgend im Detail auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, Bezug genommen. Wo immer es möglich ist, werden dieselben Bezugszeichen über die Zeichnungen hinweg verwendet, um dieselben oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Motorsystems 10 ist in Fig. 1 dargestellt. Das Motorsystem 10 umfasst einen Einlassluftdurchlass 13, der zu einem Motor 20 führt. Der Fachmann wird erkennen, dass das Motorsystem 10 unterschiedliche Bauteile umfassen kann, wie z. B. einen Turbolader 12 und einen Nachkühler 14, die im Einlassluftdurchlass 13 angeordnet sind. Ein Auslassluftdurchlass 15 kann von dem Motor 20 zum Turbolader 12 führen.
Der Motor 20 kann ein Verbrennungsmotor sein, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Zum Zweck der vorliegenden Offenbarung ist der Motor 20 als ein Viertaktdieselmotor dargestellt. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 20 irgendeine Art des Verbrennungsmotors, wie z. B. ein Benzin- oder Gas- bzw. Erdgasmotor sein kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst der Motor 20 einen Motorblock 28, der eine Vielzahl von Zylindern 22 definiert. Ein Kolben 24 ist gleitbar innerhalb jedes Zylinders 22 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Motor 20 sechs Zylinder 22 und sechs assoziierte Kolben 24. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass der Motor 20 eine größere oder geringere Anzahl von Kolben 24 aufweisen kann und dass die Kolben 24 in einer "Reihen"- oder "V"-Konfiguration angeordnet sein können.
Wie auch in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst der Motor 20 eine Kurbelwelle 27, die drehbar innerhalb des Motorblocks 28 angeordnet ist. Eine Verbindungsstange 26 verbindet jeden Kolben 24 mit der Kurbelwelle 27. Jeder Kolben 24 ist mit der Kurbelwelle 27 so gekoppelt, dass eine Gleitbewegung des Kolbens 24 innerhalb des jeweiligen Zylinders 22 eine Drehung einer Kurbelwelle 27 zur Folge hat. In gleicher Weise bewirkt eine Drehung der Kurbelwelle 27 eine Gleitbewegung des Kolbens 24.
Der Motor 20 umfasst auch einen Zylinderkopf 30. Der Zylinderkopf 30 definiert einen Einlassdurchlass 41, der zu wenigstens einem Einlassanschluss 36 für jeden Zylinder 22 führt. Der Zylinderkopf 30 kann ferner zwei oder mehrere Einlassanschlüsse 36 für jeden Zylinder 22 definieren.
Ein Einlassventil 32 ist innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnet. Das Einlassventil 32 umfasst ein Ventilelement 40, das zum selektiven Blockieren des Einlassanschlusses 36 konfiguriert ist. Wie in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben wird, kann jedes Ventilelement 32 betätigt werden zum Anheben des Ventilelements 40, um dadurch den jeweiligen Einlassanschluss 36 zu öffnen. Die Einlassventile 32 für jeden Zylinder 22 können gemeinsam oder unabhängig von einander bewegt werden.
Der Zylinderkopf 30 definiert auch wenigstens einen Auslassanschluss 38 für jeden Zylinder 22. Jeder Auslassanschluss 38 führt von dem jeweiligen Zylinder 22 zu einem Auslassdurchlass 43. Der Zylinderkopf 30 kann ferner zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 für jeden Zylinder 22 definieren.
Ein Auslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlusses 38 angeordnet. Das Auslassventil 34 umfasst ein Ventilelement 48, das zum selektiven Blockieren des Auslassanschlusses 38 konfiguriert ist. Wie in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben wird, kann jedes Auslassventil 34 betätigt werden zum Anheben des Ventilelements 48, um dadurch den jeweiligen Auslassanschluss 38 zu öffnen. Die Auslassventile 34 für jeden Zylinder 22 können gemeinsam oder unabhängig von einander betätigt werden.
Fig. 3 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders 22 des Motors 20. Wie gezeigt, definiert der Zylinderkopf 30 ein Paar von Einlassanschlüssen 36, welche den Einlassdurchlass 41 mit dem Zylinder 22 verbinden. Jeder Einlassanschluss 36 umfasst ein Ventilsitz 50. Ein Einlassventil 32 ist innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnet. Das Ventilelement 40 des Einlassventils 32 ist für einen Eingriff mit dem Ventilsitz 50 konfiguriert. Wenn das Einlassventil 32 in einer geschlossenen Position ist, dann steht das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 50 in Eingriff, um den Einlassanschluss 36 zu schließen und eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22 zu blockieren. Wenn das Einlassventil 32 aus der geschlossenen Position angehoben ist, erlaubt das Einlassventil 32 eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22.
In gleicher Weise kann der Zylinderkopf 30 zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 (von denen in Fig. 2 nur einer dargestellt ist) definieren, welche den Zylinder 22 mit dem Auslassdurchlass 43 verbinden. Ein Auslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlusses 38 angeordnet. Ein Ventilelement 48 von jedem Auslassventil 34 ist zum Schließen des Auslassanschlusses 38 konfiguriert, wenn das Auslassventil 34 in einer geschlossenen Position ist und eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22 blockiert. Wenn das Auslassventil 34 aus der geschlossenen Position angehoben ist, erlaubt das Auslassventil 34 eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22.
Wie auch in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Serie von Ventilbetätigungsanordnungen 44. Eine Ventilbetätigungsanordnung 44 betriebsmäßig mit jedem Einlassventil 32 und Auslassventil 34 assoziiert. Jede Ventilbetätigungsanordnung 44 bewegt oder "hebt" betriebsmäßig das assoziierte Einlassventil 32 oder das Auslassventil 34 zum Öffnen desselben. In der folgenden beispielhaften Beschreibung wird die Ventilbetätigungsanordnung 44 durch eine Kombination einer Nockenanordnung 52 und eines Fluidbetätigers 70 angetrieben. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Ventilbetätigungsanordnung 44 durch andere Arten von Systemen angetrieben werden können, wie z. B. ein hydraulisches Betätigungssystem, ein Elektromagnetsystem oder irgendeine Kombination davon.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 umfasst die Ventilbetätigungsanordnung 44 eine Brücke 54, die mit jedem Ventilelement 40 über ein Paar von Ventilstangen bzw. -stössel 46 verbunden ist. Eine Feder 56 kann um jede Ventilstange 46 zwischen dem Zylinderkopf 30 und der Brücke 54 angeordnet sein. Die. Feder 56 wirkt zum Vorspannen beider Ventilelemente 40 in Eingriff mit dem jeweiligen Ventilsitz 50, um dadurch jeden Einlassanschluss 36 zu schließen.
Die Ventilbetätigungsanordnung 44 umfasst auch einen Kipphebel 64. Der Kipphebel 64 ist zum Schwenken um einen Schwenkpunkt bzw. -einrichtung 66 konfiguriert. Ein Ende 68 des Kipphebels 64 ist mit der Brücke 54 verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Kipphebels 64 ist mit einer Nockenanordnung 52 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 umfasst die Nockenanordnung 52 einen Nocken 60 mit einer Nockenkeule bzw. -nase, der an einer Nockenwelle angebracht ist, eine Schub- oder Stösselstange 61, und ein Nockenfolgeelement 62. Der Fachmann wird erkennen, dass die Nockenanordnung 52 andere Konfigurationen aufweisen kann, wie z. B. eine bei der der Nocken 60 direkt auf den Kipphebel 64 wirkt.
Die Ventilbetätigungsanordnung 44 kann durch den Nocken 60 angetrieben werden. Der Nocken 60 ist mit der Kurbelwelle 27 verbunden, so dass eine Drehung der Kurbelwelle 27 eine entsprechende Drehung des Nockens 60 induziert. Der Nocken 60 kann mit der Kurbelwelle 27 über irgendwelche Mittel, welche sich dem Fachmann ergeben, verbunden sein, wie z. B. über eine Getriebereduktionsanordnung (nicht gezeigt). Wie der Fachmann erkennen wird, bewirkt eine Drehung des Nockens 60, dass sich das Nockenfolgeelement 62 und die assoziierte Stösselstange 61 periodisch zwischen einer oberen und einer unteren Position hin- und herbewegen.
Die Hin- und Herbewegung der Stösselstange 61 bewirkt, dass sich der Kipphebel 64 um den Schwenkpunkt 66 schwenkt. Wenn sich die Stösselstange 61 in die durch den Pfeil 58 angezeigte Richtung bewegt, wird sich der Kipphebel 64 schwenken und die Brücke 54 in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Die Bewegung der Brücke 54 bewirkt, dass sich jedes Einlassventil 32 anhebt und die Einlassanschlüsse 36 öffnet. Während der Nocken 60 seine Drehung fortfährt, wirken die Federn 56 auf die Brücke 54, um jedes Einlassventil 32 zu der geschlossenen Position zurückzubringen.
Auf diese Art und Weise steuert die Form und Ausrichtung des Nockens 60 die Betätigungszeitsteuerung bzw. das Timing der Einlassventile 32. Wie der Fachmann erkennen wird, kann der Nocken 60 zum Koordinieren der Betätigung der Einlassventile 32 mit der Bewegung des Kolbens 24 konfiguriert sein. Zum Beispiel können die Einlassventile 32 betätigt werden zum Öffnen der Einlassanschlüsse 36, wenn sich der Kolben 24 innerhalb des Zylinders 22 zurückzieht, um zu erlauben, dass Luft aus dem Einlassdurchlass 41 in den Zylinder 22 strömt.
Eine ähnliche Ventilbetätigungsanordnung 44 kann mit den Auslassventilen verbunden sein. Ein zweiter Nocken (nicht gezeigt) kann mit der Kurbelwelle 27 verbunden sein zum Steuern des Betätigungstimings der Auslassventile 34. Die Auslassventile 34 können betätigt werden zum Öffnen der Auslassanschlüsse 38, wenn sich der Kolben 24 innerhalb des Zylinders 22 vorschiebt, um zu erlauben, dass Abgas aus dem Zylinder 22 in den Abgasdurchlass 43 strömt.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, umfasst die Ventilbetätigungsanordnung 44 auch einen Fluidbetätiger 70. Der Fluidbetätiger 70 umfasst einen Betätigerzylinder 72, der eine Betätigerkammer 76 definiert. Ein Betätigerkolben 74 ist gleitbar innerhalb des Betätigerzylinders 72 angeordnet und ist mit einer Betätigerstange 78 verbunden. Eine Rückführfeder (nicht gezeigt) kann auf den Betätigerkolben 74 wirken, um den Betätigerkolben 74 zu einer Heimat- bzw. Ruheposition zurückzuführen. Die Betätigerstange 78 ist mit einem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff bringbar.
Eine Fluidleitung 80 ist mit der Betätigerkammer 76 verbunden. Druckfluid kann durch die Fluidleitung 80 in die Betätigerkammer 76 geleitet werden, um den Betätigerkolben 74 innerhalb des Betätigerzylinders 72 zu bewegen. Eine Bewegung des Betätigerkolbens 74 bewirkt, dass die Betätigerstange 78 mit dem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff kommt.
Fluid kann in die Betätigerkammer 76 eingeführt werden, wenn die Einlassventile 32 in einer geöffneten Position sind, um die Betätigerstange 78 in Eingriff mit dem Kipphebel 64 zu bewegen, um dadurch die Einlassventile 32 in der geöffneten Position zu halten.
Alternativ kann Fluid zu der Betätigerkammer 76 geleitet werden, wenn die Einlassventile 32 in der geschlossenen Position sind, um die Betätigerstange 78 in Eingriff mit dem Kipphebel 64 zu bringen und den Kipphebel 64 um den Schwenkpunkt 66 zu schwenken, um dadurch die Einlassventile 32 zu öffnen.
Wie in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, ist eine Hydraulikfluidquelle 84 vorgesehen, um Fluid von einem Tank 87 abzuziehen und Druckfluid an den Fluidbetätiger 70 zu liefern. Die Hydraulikfluidquelle 84 kann Teil eines Schmiersystems sein, das typischerweise bei einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Ein solches Schmiersystem kann Druckfluid mit einem Druck von beispielsweise weniger als 700 KPa (100 psi) oder noch genauer zwischen ungefähr 210 KPa und 620 KPa (30 psi und 90 psi) vorzusehen. Alternativ kann die Hydraulikfluidquelle eine Pumpe sein, die zum Vorsehen eines Fluids mit einem höheren Druck, wie beispielsweise zwischen ungefähr 10 MPa und 35 MPa (1450 psi und 5000 psi) vorzusehen.
Ein Fluidversorgungssystem 79 verbindet die Hydraulikfluidquelle 84 mit dem Fluidbetätiger 70. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Hydraulikfluidquelle 84 mit einem Fluiddurchlass bzw. -rail 86 verbunden über eine Fluidleitung 85. Ein Steuerventil 82 ist in der Fluidleitung 85 angeordnet. Das Steuerventil 82 kann geöffnet werden, um zu erlauben, dass Druckfluid von der Hydraulikfluidquelle 84 zu dem Fluidrail 86 strömt. Das Steuerventil 82 kann geschlossen werden, um zu verhindern, dass Druckfluid von der Hydraulikfluidquelle 84 zu dem Fluidrail 86 strömt.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, liefert das Fluidrail 86 Druckfluid von der Hydraulikfluidquelle 84 zu einer Serie von Ventilbetätigern 70. Jeder Fluidbetätiger 70 kann mit entweder den Einlassventilen 32 oder den Auslassventilen 34 eines bestimmten Motorzylinders 22 (gemäß Fig. 2) assoziiert sein. Die Fluidleitungen 80 lenken Druckfluid von dem Fluidrail 86 in die Betätigerkammer 76 jedes Fluidbetätigers 70.
Ein Wegesteuerventil 88 kann in jeder Fluidleitung 80 angeordnet sein. Jedes Wegesteuerventil 88 kann geöffnet werden, um zu erlauben dass Druckfluid zwischen dem Fluidrail 86 und der Betätigerkammer 76 strömt. Jedes Wegesteuerventil 88 kann geschlossen werden, um zu verhindern, dass Druckfluid zwischen dem Fluidrail 86 und der Betätigerkammer 76 strömt. Das Wegesteuerventil 88 kann normalerweise vorgespannt sein in eine geschlossene Position und betätigt werden, um eine Fluidströmung durch das Wegesteuerventil 88 zu erlauben. Alternativ kann das Wegesteuerventil 88 normalerweise in eine offene Position vorgespannt sein und betätigt werden, um zu verhindern dass Fluid durch das Wegesteuerventil 88 strömt. Der Fachmann wird erkennen, dass das Wegesteuerventil 88 irgendeine Art eines steuerbaren Ventils sein kann, wie z. B. ein zwei Spulen aufweisendes Verriegelungs- oder Einrastventil. Der Fachmann wird erkennen, dass das Fluidversorgungssystem 79 mehrere unterschiedliche Konfigurationen aufweisen kann und mehrere unterschiedliche Komponenten umfassen kann. Z. B. kann das Fluidversorgungssystem 79 ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) umfassen, das parallel zu dem Wegesteuerventil 88 zwischen dem Steuerventil 82 und dem Fluidbetätiger 70 plaziert ist. Zusätzlich kann das Fluidversorgungssystem 79 eine Hochdruckfluidquelle umfassen. Das Fluidversorgungssystem 79 kann auch ein Snubber oder Dämpfungsventil zum Steuern der Fluidströmungsrate von dem Fluidbetätiger 70 und ein Dämpfungssystem umfassen, welches einen Akkumulator und eine eingeschränkte Zumessöffnung umfassen kann, um Druckoszillationen in der Betätigerkammer 76 und der Fluidleitung 80 zu verhindern.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfasst das Motorsystem 10 eine Steuerung 100. Die Steuerung 100 ist mit jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 und dem Steuerventil 82 verbunden. Die Steuerung 100 kann ein elektronisches Steuermodul, das einen Mikroprozessor und einen Speicher besitzt, umfassen. Wie es für den Fachmann bekannt ist, ist der Speicher mit dem Mikroprozessor verbunden und speichert einen Satz von Instruktionen und Variablen. Mit dem Mikroprozessor und einem Teil des elektronischen Steuermoduls sind unterschiedliche andere bekannte Schaltungen assoziiert, wie beispielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierschaltung und Elektromagnet- Treiberschaltungen neben anderen.
Die Steuerung 100 kann programmiert sein zum Steuern eines oder mehrerer Aspekte des Betriebs des Motors 20. Z. B. kann die Steuerung 100 programmiert sein zum Steuern der Ventilbetätigungsanordnung 44, des Brennstoffeinspritzsystems und irgendeiner anderen Motorfunktion, die üblicherweise durch ein elektronisches Steuermodul gesteuert wird. Die Steuerung 100 kann den Motor 20, basierend auf den derzeitigen Betriebsbedingungen des Motors und/oder Instruktionen, die von einem Betreiber empfangen werden, steuern.
Die Steuerung 100 kann die Ventilbetätigungsanordnung 44 durch Übertragung eines Signals, wie z. B. eines Stroms an das Wegesteuerventil 88 steuern. Das übertragene Signal kann das selektive Öffnen und/oder Schließen des Wegesteuerventils 88 zur Folge haben. Wenn das Wegesteuerventil 88 ein normalerweise geschlossenes Ventil ist, kann das übertragene Signal das Ventil öffnen, um zu erlauben, dass Hydraulikfluid zu und/oder vom Fluidbetätiger 70 strömt. Wenn das Wegesteuerventil 88 ein normalerweise geöffnetes Ventil ist, kann das übertragene Signal das Ventil schließen, um zu verhindern, dass Fluid zu und/oder von dem Fluidbetätiger 70 strömt. Ein beispielhaftes Signal 92 ist in Fig. 5 dargestellt. Wie dargestellt ist, kann das Signal 92 ein Strom sein, der eine Versetzung 96 des Wegesteuerventils 88 bewirkt. Der Fachmann wird erkennen, dass die Art und Form des übertragenen Signals an das Wegesteuerventil 88 von den Betriebscharakteristika des bestimmten Wegesteuerventils 88 abhängt.
Wie in Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, kann eine Serie von Sensoren, die in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben werden, betriebsmäßig mit dem Motor 20 und/oder den Ventilbetätigungsanordnungen 44 in Eingriff stehen. Jeder Sensor ist konfiguriert zum Überwachen eines bestimmten Parameters der Leistung des Motors 20 oder der Ventilbetätigungsanordnungen 44. Der Fachmann wird erkennen, dass alternative Sensoren mit dem Motorsystem 10 verwendet werden können, um die Leistung des Motors 20 oder der Ventilbetätigungsanordnungen 44 zu überwachen.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Steuerung 100 einen Stromsensor 101 umfassen. Ein Stromsensor ist konfiguriert zum Überwachen des Stroms, der an das Wegesteuerventil 88 angelegt wird. Der Stromsensor 101 kann irgendeine Art von Sender sein, wie sich dem Fachmann leicht ergibt, der in der Lage ist, die Größe eines Stroms abzufühlen. Es sei bemerkt, dass der Stromsensor 101 Teil einer Steuerung 100 sein kann oder dass der Stromsensor 101 ein separater Sensor sein kann, der an einer geeigneten Stelle positioniert ist.
Wie auch in Fig. 1 gezeigt ist, ist wenigstens ein Motorsensor 18 betriebsmäßig mit dem Motor 20 verbunden. Der Motorsensor 18 kann irgendeinen Art eines Sensors sein, der üblicherweise verwendet wird, um die Motorleistung zu überwachen. Z. B. kann der Motorsensor 18 konfiguriert sein zum Messen von einem oder mehreren der Folgenden: einer Drehzahl des Motors, eines Ausgangsdrehmoments des Motors, einer Temperatur des Motors, eines Drucks innerhalb eines oder mehrerer der Zylinder 22 und eines Drehwinkels der Kurbelwelle 27.
Wie ferner in Fig. 1 gezeigt ist, kann ein Einlasssensor 16 in dem Einlassdurchlass 13 angeordnet sein. Der Einlasssensor 16 kann konfiguriert sein zum Abfühlen des Drucks der Einlassluft und/oder der Massenströmungsrate der Einlassluft. Der Einlasssensor 16 kann irgendeine Art Sensor sein, welche sich für den Fachmann ergibt, und der in der Lage ist diese Arten von Parametern abzufühlen, und er kann an irgendeinem Punkt entlang des Einlassdurchlasses 13 angeordnet sein.
Wie ferner in Fig. 1 dargestellt ist, kann ein Turboladersensor 17 betriebsmäßig mit dem Turbolader 12 verbunden sein. Der Turboladersensor 17 kann konfiguriert sein zum Abfühlen der Geschwindigkeit bzw. der Drehzahl des Turboladers. Der Turboladersensor 17 kann auch konfiguriert sein zum Abfühlen irgendeines anderen Betriebsparameters des Turboladers 12.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann ein Betätigersensor 77 in der Nähe bzw. benachbart zum Fluidbetätiger 70 positioniert sein. Der Betätigersensor 77 kann konfiguriert sein zum Überwachen des Fluidbetätigers 70, um eine Bewegung desselben zu detektieren. Z. B. kann der Betätigersensor 77 ein Magnetsensor, wie z. B. ein LVDT-Sensor sein, der eine Bewegung der Betätigerstange 78 und/oder des Betätigerkolbens 74 abfühlt. Der Fachmann wird erkennen, dass andere Arten von Sensoren verwendet werden können, um die Bewegung des Fluidbetätigers 70 zu detektieren.
Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann ein Fluidsensor 90 betriebsmäßig mit dem Fluidversorgungssystem 79 in Eingriff stehen. Der Fluidsensor 90 kann konfiguriert sein zum Abfühlen des Drucks und/oder der Temperatur des Hydraulikfluids, das an dem Fluidbetätiger 70 geliefert wird. Der Fluidsensor 90 kann betriebsmäßig mit dem Fluidversorgungssystem 79 an irgendeinem Punkt innerhalb des Fluidversorgungssystems 79 in Eingriff stehen. Z. B. kann der Fluidsensor 90 in der Betätigerkammer 72, der Fluidleitung 80 oder dem Fluidrail 86 angeordnet sein.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Steuerung 100 kann jede Ventilbetätigungsanordnung 44 betreiben oder betätigen zum selektiven Implementieren eines Millerzyklus mit spätem Einlass für jeden Zylinder 22 des Motors 20. Unter normalen Betriebsbedingungen erhöht eine Implementierung des Millerzyklus mit spätem Einlass die Gesamteffizienz des Motors 20. Unter einigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise wenn der Motor kalt ist, kann die Steuerung 100 den Motor 20 in einem herkömmlichen Dieselzyklus betreiben.
Wenn der Motor 20 unter normalen Betriebsbedingungen arbeitet, implementiert die Steuerung 100 einen Millerzyklus mit spätem Einlass durch selektives Betätigen des Fluidbetätigers 70 zum Halten des Einlassventils 32 in einer offenen Position für einen ersten Teil des Kompressionshubs des Kolbens 24. Dies kann erreicht werden durch Übertragen eines Signals zum Bewegen des Steuerventils 82 und des Wegesteuerventils 88 zu den geöffneten Positionen, wenn der Kolben 24 einen Einlasshub beginnt. Dies erlaubt, dass Druckfluid von der Hydraulikfluidquelle 84 durch das Fluidrail 86 und in die Betätigerkammer 76 strömt. Die Kraft des in die Betätigerkammer 76 eintretenden Fluids bewegt den Betätigerkolben 74, so dass die Betätigerstange 78 dem Ende 68 des Kipphebels 64 folgt, während sich der Kipphebel 64 zum Öffnen der Einlassventile 32 schwenkt. Der Abstand und die Bewegungsrate der Betätigerstange 78 hängt von der Konfiguration der Betätigerkammer 76 und dem Fluidversorgungssystem 79 ab. Wenn die Betätigerkammer 76 mit Fluid gefüllt ist, und der Kipphebel 64 die Einlassventile von der offenen Position zu der geschlossenen Position zurückführt, kommt die Betätigerstange 78 mit dem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff.
Wenn die Betätigerkammer 76 mit Fluid gefüllt ist, kann das Wegesteuerventil 88 geschlossen werden. Dies verhindert, dass Fluid aus der Betätigerkammer 76 entweicht. Während der Nocken 60 fortfährt sich zu drehen und die Federn 56 die Einlassventile 32 zu der geschlossenen Position drücken, kommt die Betätigerstange 78 mit dem Ende 68 des Kipphebels in Eingriff und verhindert, dass die Einlassventile 32 sich schließen. Solange das Wegesteuerventil 88 in der geschlossenen Position bleibt, verhindert das in der Betätigerkammer 76 eingeschlossene Fluid, dass die Federn 56 die Einlassventile 32 zu der geschlossenen Position zurückbewegen. Somit hält der Fluidbetätiger 70 die Einlassventile 32 in der offenen Position, unabhängig von der Wirkung der Nockenanordnung 52.
Die Steuerung 100 kann die Einlassventile 32 schließen durch Öffnen des Wegesteuerventils 88. Dies erlaubt dem Druckfluid aus der Betätigerkammer 76 herauszuströmen. Die Kraft der Federn 56 drückt das Fluid aus der Betätigerkammer 76, um dadurch zu erlauben, dass der Betätigerkolben 74 sich innerhalb des Betätigerzylinders 72 bewegt. Dies erlaubt, dass sich der Kipphebel 64 schwenkt, so dass die Einlassventile 32 zu der geschlossenen Position bewegt werden. Ein Snubber- bzw. Dämpfungsventil kann die Rate beschränken, mit der Fluid aus der Betätigerkammer 76 austritt, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der die Einlassventile 32 geschlossen werden. Dies kann verhindern, dass die Ventilelemente 40 beim Schließen der Einlassanschlüsse 36 beschädigt werden.
Wenn der Motor 20 in einem herkömmlichen Dieselzyklus arbeitet, wird ein höheres Kompressionsverhältnis innerhalb jedes Zylinders 22 erreicht. Ein verlängertes Aussetzen gegenüber diesem erhöhten Druckzustand kann den Motor 20 beschädigen. Diese Beschädigung kann vermieden werden durch Identifizieren eines Zustandes, in dem der Fluidbetätiger 70 nicht ordnungsgemäß zum Implementieren des Millerzyklus mit spätem Einlass arbeitet.
Die Steuerung 100 ist programmiert zum Überwachen wenigstens eines Parameters, der durch den Betrieb des Fluidbetätigers 70 beeinflusst wird. Die Steuerung 100 analysiert die durch die Sensoren vorgesehene Information zum Identifizieren einer Situation, in der der Motor in einem Millerzyklus arbeiten sollte, aber tatsächlich in einem herkömmlichen Dieselzyklus arbeitet. Diese Situation kann auftreten in Folge eines Fehlers in der Ventilbetätigungsanordnung 44. Wenn eine solche Situation identifiziert wird, kann die Steuerung 100 eine Anzeige, wie z. B. das Beleuchten eines Warnlichtes, vorsehen, das anzeigt, dass eine Wartung notwendig ist. Die Steuerung 100 kann auch zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge für den bestimmten Zylinder unterbrechen bzw. beenden.
Der Sensor 100 kann diese Situation identifizieren durch unterschiedlichste Techniken, wobei Beispiele hierfür in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben werden. Es sei bemerkt, dass jedoch viele Kombinationen, Variationen und Alternativen der beschriebenen Techniken für den Fachmann offensichtlich sein können, und dass diese in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Z. B. kann die Steuerung 100 den Strom überwachen, der an das Wegesteuerventil 88 durch den Stromsensor 101 angelegt wird. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, tritt ein Stromwendepunkt 94 auf, wenn das Wegesteuerventil 88 eine geschlossene Position 98 erreicht. Der Stromwendepunkt 94 wird bewirkt durch eine Änderung des Widerstands und/oder der Induktanz des Wegesteuerventils 88, wenn das Ventil die geschlossene Position erreicht. Wenn die Steuerung 100 ein Signal an das Wegesteuerventil 88 entweder zum Öffnen oder zum Schließen des Ventils überträgt und kein Stromwendepunkt 94 detektiert wird, kann die Steuerung 100 diesen Zustand als einen möglichen Ausfall des Wegesteuerventils 88 identifizieren. Ein Ausfall des Wegesteuerventils 88 kann sich in einen Ausfall des Fluidbetätigers 70 übertragen. Wenn der Fluidbetätiger 70 nicht ordnungsgemäß arbeitet, kann ein Millerzyklus nicht implementiert werden. Demgemäß sollte die Steuerung eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung notwendig ist und/oder zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge zu dem bestimmten Zylinder 22 unterbrechen bzw. beenden.
Die Steuerung 100 kann auch einen oder mehrere Motorparameter über den Motorsensor 18 überwachen. Z. B. kann die Steuerung 100 die Drehzahl der Kurbelwelle 27, das durch den Motor 20 abgegebene Drehmoment, und/oder den Druck innerhalb eines oder mehrerer Zylinder 22 überwachen. Ein Anstieg in einem oder mehreren dieser Parameter kann anzeigen, dass der Motor 20 in einem herkömmlichen Dieselzyklus arbeitet. Wenn die Steuerung 100 einen unerwarteten Anstieg in einem dieser Parameter abfühlt, wenn der Motor 20 in einem Millerzyklus arbeiten sollte, sollte die Steuerung 100 eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung erforderlich ist und/oder zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge für den bestimmten Zylinder 22 unterbrechen bzw. beenden.
Die Steuerung 100 kann auch eine Kombination von Motorparametern überwachen und analysieren, um zu identifizieren, wann der Millerzyklus nicht implementiert wird. Z. B. kann die Steuerung 100 den Druck innerhalb des Zylinders 22 als eine Funktion des Winkels der Kurbelwelle 27 und/oder einer Position des Kolbens 24 überwachen. Die Steuerung 100 kann auch einen geschätzten Zylinderdruck als eine Funktion der Kolbenposition für die derzeitigen Motorbetriebsbedingungen bestimmen. Die Steuerung 100 kann den überwachten Zylinderdruck und den vorhergesagten Zylinderdruck an unterschiedlichen Kolbenpositiorien vergleichen. Ein erheblicher Unterschied zwischen dem vorhergesagten Zylinderdruck und dem überwachten Zylinderdruck kann anzeigen, dass der Fluidbetätiger 70 nicht ordnungsgemäß arbeitet. Eine Situation, in der der überwachte Zylinderdruck erheblich größer ist als der vorhergesagte Zylinderdruck, kann anzeigen, dass der Fluidbetätiger 70 den Millerzyklus nicht implementiert. Alternativ kann eine Situation, wo der überwachte Zylinderdruck, erheblich geringer ist als der vorhergesagte Zylinderdruck eine Anzeige dafür sein, dass der Fluidbetätiger 70 das Lösen bzw. Freilassen des Einlassventils 32 nicht durchführt. Der Fehler des Ventilbetätigers 70 beim Lösen des Einlassventils 32 kann zu inadäquaten Kompressionsverhältnissen für die automatische Zündung und/oder zu einem Anstieg unverbrannter Kohlenwasserstoffe führen, die in die Umgebung ausgegeben werden. Wenn demgemäß die Steuerung 100 eine dieser Situationen detektiert, kann die Steuerung 100 eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung erforderlich ist und/oder sie kann zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge für die bestimmte Kammer 22 beenden.
Die Steuerung 100 kann auch die Bewegung der Betätigerstange 78 und/oder des Betätigerkolbens 74 überwachen. Wenn der Motor 20 in einem Millerzyklus arbeitet, wird Hydraulikfluid in die Betätigerkammer 72 eintreten, um den Betätigerkolben 74 und die Betätigerstange 78 zu bewegen. Wenn der Motor 20 demgemäß in einem Millerzyklus arbeiten sollte und die Steuerung 100 keine Bewegung von entweder dem Betätigerkolben 74 oder der Betätigerstange 78 detektiert, sollte die Steuerung 100 eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung erforderlich ist und/oder sie sollte zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge für den bestimmten Zylinder 22 unterbrechen bzw. beenden.
Die Steuerung 100 kann auch den Druck des Hydraulikfluids innerhalb der Betätigerkammer 72 oder innerhalb des Fluidsystem 79 über den Fluidsensor 90 überwachen. Wenn der Motor 20 in einem Millerzyklus arbeitet, wird sich der Fluiddruck innerhalb der Betätigerkammer 72 erhöhen, wenn die Betätigerstange 78 mit dem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff kommt. Der Druck des Hydraulikfluids innerhalb des Fluidversorgungssystems 79 wird periodisch fluktuieren, wenn das Hydraulikfluid in und aus der Betätigerkammer 72 strömt. Wenn der Motor 20 demgemäß in einem Millerzyklus arbeiten sollte und die Steuerung 100 feststellt, dass der Druck innerhalb der Betätigerkammer 72 und/oder dem Fluidversorgungssystem 79 konstant bleibt, dann sollte die Steuerung 100 eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung erforderlich ist und/oder sie sollte zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge für den bestimmten Zylinder 22 unterbrechen bzw. beenden.
Die Steuerung 100 kann auch die Strömung von Einlassluft in den Motor 20 durch den Einlasssensor 16 überwachen. Ein unerwarteter Anstieg entweder des Einlassluftdrucks oder der Einlassluftmassenströmung kann anzeigen, dass der Motor 20 von dem Millerzyklus zu einem herkömmlichen Dieselzyklus gewechselt hat. Wenn demgemäß der Motor 20 in einem Millerzyklus arbeiten sollte und die Steuerung 100 einen unerwarteten Anstieg entweder des Einlassluftdrucks oder der Einlassluftmassenströmungsrate detektiert, dann sollte die Steuerung 100 eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung erforderlich ist und/oder sie sollte zukünftige Brennstoffeinspritzvorgänge für den bestimmten Zylinder 22 unterbrechen bzw. beenden.
Die Steuerung 100 kann auch die Leistung eines Turboladers 12 über den Turboladersensor 17 überwachen. Ein unerwarteter Anstieg in der Drehzahl des Turboladers 12 kann anzeigen, dass der Motor 20 von dem Millerzyklus zu einem herkömmlichen Dieselzyklus gewechselt hat. Wenn der Motor 20 in einem Millerzyklus arbeiten sollte und die Steuerung 100 einen unerwarteten Anstieg in der Drehzahl des Turboladers 12 identifiziert, sollte die Steuerung 100 demgemäß eine Warnung ausgeben, dass eine Wartung notwendig sein kann. Die Steuerung 100 kann auch eine Korrekturhandlung vornehmen, um zu verhindern, dass der Motor 20 beschädigt wird. Z. B. kann die Steuerung 100 die an jeden Zylinder 22 gelieferte Brennstoffmenge reduzieren. Zusätzlich kann die Steuerung 100 die Leistung des Turboladers modifizieren, um den Druck der Einlassluft zu reduzieren. Z. B. kann die Steuerung 100 die Position eines Abgasventils bzw. einer Abgasklappe einstellen.
Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, sieht die, vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zum Identifizieren eines potentiellen Problems in einem Motorventilbetätigungssystem vor. Die Steuerung kann einen Zustand identifizieren, bei dem der Motor in einem Millerzyklus arbeiten sollte, aber die Leistungscharakteristika des Motors anzeigen, dass der Motor tatsächlich in einem herkömmlichen Dieselzyklus arbeitet. Wenn dieser Zustand identifiziert wird, kann die Steuerung eine Warnung ausgeben, die anzeigt, dass das Motorventilbetätigungssystem gewartet werden muss, um eine weitere Beschädigung des Motors zu verhindern. Die Steuerung kann auch eine korrigierende Handlung vornehmen, wie z. B. das Unterbrechen der Brennstofflieferung oder das Reduzieren der gelieferten Brennstoffmenge an einen oder alle der Verbrennungszylinder oder das Betätigen eines Abgasventils bzw. einer -klappe oder einer ähnlichen Vorrichtung zum Reduzieren des Drucks der Luft, die an die Verbrennungskammer geliefert wird.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, das unterschiedliche Modifikationen und Abwandlungen an dem Motorventilbetätigungssystem und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und der Durchführung der hier offenbarten Erfindung. Es ist gewollt, dass die Beschreibung und die dargestellten Beispiele nur als Beispiele zu sehen sind, wobei der wahre Umfang und das Wesen der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angezeigt wird.

Claims

1. Ein Motorventilbetätigungssystem das Folgendes aufweist:
ein Motorventil, das bewegbar ist zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position;
eine Feder, die betriebsmäßig mit dem Motorventil verbunden ist zum Vorspannen des Motorventils zu der geschlossenen Position;
einen Betätiger, der betriebsmäßig mit dem Motorventil verbunden ist, wobei der Betätiger im Betrieb selektiv mit dem Motorventil in Eingriff steht zum Verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und das Motorventil freigibt, bzw. löst, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt;
ein Sensor, der konfiguriert ist zum Vorsehen von Information, die mit dem Betrieb des Betätigers in Beziehung steht; und
eine Steuerung, die konfiguriert ist zum Übertragen eines Signals an den Betätiger zum In-Eingriff-Kommen mit dem Motorventil, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und zum Freigeben des Motorventils, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum Empfangen eines Signals von einem Sensor und zum Identifizieren, wenn der Betätiger nicht mit dem Motorventil in Eingriff kommt, ansprechend auf das übertragene Signal oder wenn der Betätiger das Motorventil nicht freigibt.

2. System nach Anspruch 1, wobei der Sensor Informationen vorsieht, die wenigstens mit einem der Folgenden in Beziehung steht: einen Strom, der an ein Wegesteuerventil angelegt wird, einer Motordrehzahl, einem Motordrehmoment, einer Bewegung des Betätigers, einem Druck in einem Zylinder, einem Betätigerfluiddruck, einem Einlassluftdruck, einer Einlassluftströmungsrate, und einer Drehzahl eines Turboladers.

3. System nach Anspruch 1, wobei das System ferner Folgendes aufweist:
eine Hydraulikfluidquelle, die in Strömungsmittelverbindung bzw. Fluidkommunikation mit dem Betätiger steht; und
ein Wegesteuerventil, das zwischen der Hydraulikfluidquelle und dem Betätiger angeordnet ist und das bewegbar ist zwischen einer offenen Position, in der eine Strömung von Hydraulikfluid von der Hydraulikfluidquelle zu dem Betätiger erlaubt wird, und einer geschlossenen Position, in der die Strömung von Fluid zwischen der Hydraulikfluidquelle und dem Betätiger verhindert wird.

4. System nach Anspruch 3, wobei der Betätiger mit dem Motorventil in Eingriff kommt ansprechend darauf, dass die Steuerung das Wegesteuerventil zu der geschlossenen Position bewegt.

5. Ein Motor, einschließlich eines Ventilbetätigungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Verfahren zum Betätigen eines Motorventils, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Betreiben einer Nockenanordnung zum Bewegen eines Motorventils zwischen einer geschlossenen und einer offenen Position;
Übertragen eines Signals zum In-Eingriff-Bringen eines Betätigers mit dem Motorventil, wenn das Motorventil wenigstens teilweise geöffnet ist, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der geschlossenen Position zurückkehrt und zum Freigeben des Motorventils, um zu erlauben, dass das Motorventil zu der geschlossen Position zurückkehrt; und
Identifizieren, wenn der Betätiger ansprechend auf das übertragene Signal nicht mit dem Motorventil in Eingriff kommt, oder wenn der Betätiger das Motorventil nicht freigibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Motorventil ein Einlassventil ist und der Betätiger verhindert, dass sich das Einlassventil schließt, bis ein Kolben wenigstens einen Teil eines Kompressionshubs beendet hat.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Signal ein Strom ist, der an einem Wegesteuerventil übertragen wird und der Strom überwacht wird, um einen Wendepunkt in dem Strom bzw. einer Stromkurve zu identifizieren.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren ferner das Abfühlen wenigstens eines Betriebszustandes umfasst, dass anzeigt, dass der Betätiger ansprechend auf das übertragene Signal nicht mit dem Motorventil in Eingriff kommt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der wenigstens eine Betriebszustand einer der Folgenden ist: eine Motordrehzahl, ein Motordrehmoment, eine Bewegung des Betätigers, ein Druck in einem Zylinder, ein Betätigerfluiddruck, ein Einlassluftdruck, eine Einlassluftströmungsrate und eine Turboladerdrehzahl.