DE19941898A1

DE19941898A1 - Verfahren zur Steuerung elektrisch gesteuerter Ventile zur Verhinderung einer Beeinflussung zwischen den Ventilen und einem Kolben

Info

Publication number: DE19941898A1
Application number: DE19941898A
Authority: DE
Inventors: David E Hackett
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2000-04-20
Also published as: US6092495A; GB2341239A; GB9916781D0; GB2341239B

Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Motors wird offenbart. Der Motor weist einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder auf, einen Zylinderkopf, der am Motorblock gesichert ist, und einen Kolben, der sich linear innerhalb des Kolbenzylinders bewegt. Der Motorblock, der Zylinderkopf und der Kolben arbeiten zusammen, um eine Brennkammer zu definieren. Der Motor weist weiter eine Kurbelwelle auf, die mechanisch mit dem Kolben gekoppelt ist, und ein Motorventil ist bewegbar zwischen einer offenen Position, die die Brennkammer in Strömungsmittelverbindung mit der Leitung bringt, und einer geschlossenen Position, die die Brennkammer von einer Strömungsmittelverbindung mit der Leitung isoliert. Das Verfahren weist die Schritte auf, die Position der Kurbelwelle während einer Anzahl von Motorzyklen abzufühlen, und ein Frequenzsignal ansprechend darauf zu erzeugen, und die Position der Kurbelwelle während einer Anzahl von Motorzyklen abzufühlen, und ein Kurbelwellenfrequenzsignal ansprechend darauf zu erzeugen, und eine Kurbelwellendrehzahl und eine Kurbelwellenbeschleunigung basierend auf dem Frequenzsignal zu berechnen. Das Verfahren sieht weiter den Schritt vor, eine zukünftige Kolbenposition basierend auf der Kurbelwellendrehzahl und der Kurbelwellenbeschleunigung zu berechnen. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte auf, eine zukünftige Motorventilposition zu berechnen, und die zukünftige Kolbenposition mit der zukünftigen Motorventilposition zu vergleichen, um ...

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Betrieb eines Motors und insbesondere auf ein Verfahren zum Steuern von elektronisch gesteuerten Ventilen um eine Gegenwirkung zwischen den Ventilen und einem Kolben zu verhindern.

Hintergrund der Erfindung

Die Einlaß- und Auslaßventile von den meisten Motoren werden durch eine mechanische Verbindung betätigt, die betriebsmäßig mit einer Nockenwelle des Motors gekoppelt ist. Die Nockenwelle ist mechanisch mit einer Kurbelwelle des Motors entweder durch Zahnräder oder durch Riemen ge koppelt. Die Kurbelwelle ist weiter mit einem Kolben ge koppelt, der gestattet, daß die Bewegung der Ventile mit der Bewegung des Kolbens synchronisiert wird. Ein Nach teil dieser Art von Ventilbetätigung ist, daß die Zeit steuerung und die Dauer der Ventilereignisse, d. h. des Öffnens und Schließens der Ventile, mit Bezug auf die Po sition des Kolbens festgelegt ist, und nicht zum Variie ren der Motorbetriebszustände eingestellt werden kann. Ein Verfahren zum Variieren der Zeitsteuerung und der Dauer von Ventilereignissen ist es, die Ventile mit einer Betätigungsvorrichtung zu betätigen, die unabhängig von der Nockenwelle arbeitet. Diese Betätigungsvorrichtungen öffnen und schließen die Ventile ansprechend auf ein elektronisches Steuersignal, welches durch eine Motor steuervorrichtung erzeugt wird. Diese Betätigungsvorrich tungen können entweder elektrische Betätigungsvorrichtun gen sein, die elektrische Leistung verwenden, um das Ven til zu öffnen, oder hydroelektrische Betätigungsvorrich tungen, die einen Elektromagneten verwenden, um den Fluß von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu steuern, der verwendet wird, um das Ventil zu öffnen. Eine Feder bringt dann das Ventil in die geschlossene Position zu rück, wenn das elektronische Steuersignal nicht empfangen wird. Beide Betätigungsvorrichtungen gestatten es, daß das Einlaßventil oder das Auslaßventil zu irgendeinem Zeitpunkt während des Hubes des Kolbens ansprechend auf den Empfang des Steuersignals geöffnet werden. Somit kann die Zeitsteuerung und die Dauer der Ventilereignisse va riiert werden durch Veränderung des elektronischen Steu ersignals. Durch Variieren der Zeitsteuerung und der Dau er der Ventilereignisse können die Leistung und Emissio nen besser für unterschiedliche Motorbetriebszustände op timiert werden.

Jedoch ist ein Nachteil bei der Betätigung der Ventile mit dieser Art von Betätigungsvorrichtung, daß die Venti le in eine offene Position gebracht werden können, wenn der Kolben nahe seiner obersten Position ist. Wenn das Einlaß- oder Auslaßventil in der offenen Position posi tioniert ist, wenn der Kolben in der obersten Position ist, wird das Ventil mit dem Kolben in Gegenwirkung tre ten oder damit in Kontakt kommen. Wenn das Ventil mit dem Kolben in Gegenwirkung tritt, beschädigt der daraus re sultierende Zusammenstoß gewöhnlicherweise das Ventil und die Betätigungsvorrichtung. Eine Ventilgegenwirkung ist im allgemeinen kein Problem bei nockenwellenbetätigten Ventilen. Nockenwellenbetätigte Ventile sind mechanisch so konfiguriert, daß die Einlaß- und Auslaßventile in der geschlossenen Position positioniert sind, wenn der Kolben in der oberen Position ist, wodurch es möglich gemacht wird, daß die Ventile mit dem Kolben in Gegenwirkung tre ten.

Was daher benötigt wird, ist ein Verfahren und eine Vor richtung, die eine Gegenwirkung zwischen dem Kolben und den Ventilen bei einem Motor verhindern, der elektronisch gesteuerte Ventilbetätigungsvorrichtungen verwendet.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Motors vor gesehen. Der Motor weist einen Motorblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder auf, einen Motorkopf bzw. Zy linderkopf, der am Motorblock befestigt ist, und einen Kolben, der sich innerhalb des Kolbenzylinders hin und her bewegt. Der Motorblock, der Zylinderkopf und der Kol ben arbeiten zusammen, um eine Brennkammer zu definieren. Der Motor weist weiter eine Kurbelwelle auf, die mecha nisch mit dem Kolben gekoppelt ist, eine Leitung in Strö mungsmittelverbindung mit der Brennkammer und ein Motor ventil, welches bewegbar ist zwischen einer offenen Posi tion, die die Brennkammer in Strömungsmittelverbindung mit der Leitung bringt, und einer geschlossenen Position, die die Brennkammer von einer Strömungsmittelverbindung mit der Leitung isoliert bzw. abschneidet. Das Verfahren weist die Schritte auf, die Position der Kurbelwelle wäh rend einer Anzahl von Motorzyklen abzufühlen, und ein Kurbelwellenfrequenzsignal ansprechend darauf zu erzeu gen, und eine Kurbelwellendrehzahl und eine Kurbelwellen beschleunigung basierend auf dem Frequenzsignal zu be rechnen. Das Verfahren sieht weiter den Schritt vor, eine zukünftige Kolbenposition basierend auf der Kurbelwellen drehzahl und der Kurbelwellenbeschleunigung zu berechnen. Das Verfahren sieht noch weiterhin die Schritte vor, eine zukünftige Motorventilposition zu berechnen, und die zu künftige Kolbenposition mit der zukünftigen Motorventil position zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die zukünf tige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposi tion in Gegenwirkung tritt bzw. übereinstimmt. Das Ver fahren weist noch weiterhin den Schritt auf, das Motor ventil in der geschlossenen Position anzuordnen, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motor ventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Ge genwirkung tritt.

Gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist eine Motoranordnung vorgesehen. Die Mo toranordnung weist einen Motorblock mit einem darin defi nierten Kolbenzylinder auf, einen Motor- bzw. Zylinder kopf, der am Motorblock befestigt ist, und einen Kolben der sich innerhalb des Kolbenzylinders hin- und herbe wegt. Der Motorblock, der Zylinderkopf und der Kolben ar beiten zusammen, um eine Brennkammer zu definieren. Die Motoranordnung weist weiter eine Kurbelwelle auf, die me chanisch mit dem Kolben gekoppelt ist, eine Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer und ein Mo torventil, welches bewegbar ist, zwischen einer offenen Position, die die Brennkammer in Strömungsmittelverbin dung mit der Leitung bringt, und einer geschlossenen Po sition, die die Brennkammer von einer Strömungsmittelver bindung mit der Leitung isoliert. Die Motoranordnung weist weiterhin einen Kurbelwellensensor auf, um die Po sition der Kurbelwelle abfühlen und ein Kurbelwellenfre quenzsignal ansprechend darauf zu erzeugen. Die Motoran ordnung weist weiterhin eine Motorsteuereinheit auf, die betreibbar ist, um (i) eine Kurbelwellendrehzahl und eine Kurbelwellenbeschleunigung basierend auf dem Frequenzsi gnal zu berechnen, (ii) eine zukünftige Kolbenposition basierend auf der Kurbelwellendrehzahl und der Kurbelwel lenbeschleunigung zu berechnen, (iii) eine zukünftige Mo torventilposition zu berechnen, (iv) die zukünftige Kol benposition mit der zukünftigen Motorventilposition zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die zukünftige Ventilpo sition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt, und (v) zu bewirken, daß das Motorventil in der geschlossenen Position angeordnet wird, und zwar anspre chend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventil position mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwir kung tritt.

Gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Motors vor gesehen. Der Motor weist eine Kurbelwelle auf, einen Kol ben, ein Motorventil, eine Brennkammer und eine Leitung. Das Motorventil ist bewegbar zwischen einer offenen Posi tion und einer geschlossenen Position. Das Motorventil gestattet eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Brennkammer und der Leitung, wenn das Motorventil in der offenen Position positioniert ist. Das Motorventil ver hindert eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Brennkammer und der Leitung, wenn das Motorventil in der geschlossenen Position positioniert ist. Das Verfahren weist die Schritte auf, eine zukünftige Kolbenposition des Kolbens zu berechnen, und eine zukünftige Motorven tilposition des Motorventils zu berechnen. Das Verfahren weist weiter den Schritt auf, die zukünftige Kolbenposi tion mit der zukünftigen Motorventilposition zu verglei chen, um zu bestimmen, ob die zukünftige Motorventilposi tion mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt. Das Verfahren weist noch weiterhin den Schritt auf, das Motorventil zur geschlossenen Position hin zu bewegen, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kol benposition in Gegenwirkung tritt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise schematische Querschnittsan sicht eines Motors, der die Merkmale der vor liegenden Erfindung aufweist; und

Fig. 2 ist eine Kurvendarstellung, die die Position des Auslaßventils und des Einlaßventils mit Be zug auf die Position des Kolbens vom Ende eines Auslaßhubes zum Beginn eines Einlaßhubes zeigt.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Während an der Erfindung zahlreiche Modifikationen und alternative Formen ausgeführt werden können, ist ein spe zielles Ausführungsbeispiel davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden und wird hier im Detail be schrieben. Es sei jedoch bemerkt, daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die spezielle offenbarte Form ein zuschränken, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen, äquivalente Ausführungen und Alternativen abdecken, die in den Kern und Umfang der Erfindung fal len, wie sie von den beigefügten Ansprüchen definiert wird.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Dieselmotor oder eine Mo toranordnung 10 gezeigt. Die Motoranordnung 10 weist eine Zylinderanordnung 12 auf. Die Zylinderanordnung 12 weist einen Motorblock 14 mit einem darin definierten Kolbenzy linder 16 auf. Ein Motor- bzw. Zylinderkopf 18 ist an ei nem oberen Teil des Motorblockes 14 befestigt. Die Zylin deranordnung 12 weist weiter einen Kolben 20 auf, der sich im Kolbenzylinder 16 in der allgemeinen Richtung der Pfeile 22 und 24 hin und her bewegt. Wenn der Kolben 20 sich nach unten in der allgemeinen Richtung des Pfeiles 22 in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Position be wegt, drückt eine Verbindungs- bzw. Pleuelstange 26, die am Kolben 20 befestigt ist, auf eine Kurbelwelle 28, um sie in der allgemeinen Richtung des Pfeiles 30 zu drehen. Wenn darauf folgend die Kurbelwelle 28 sich weiter in der allgemeinen Richtung des Pfeiles 30 dreht, drückt die Kurbelwelle 28 auf die Pleuelstange 26 und den Kolben 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeiles 24, um den Kolben 20 in eine (nicht gezeigte) obere Position zurück zu bringen.

Der Kolben 20, der Kolbenzylinder 16 und der Zylinderkopf 18 arbeiten zusammen, um eine Brennkammer 32 zu definie ren. Insbesondere wenn der Kolben 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 24 vorangeschoben wird, wird das Vo lumen der Brennkammer 32 verringert. Wenn andererseits der Kolben 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 vorangeschoben wird, wird das Volumen der Brennkammer 32 wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt vergrößert.

Der Zylinderkopf 18 hat einen Einlaßanschluß 34, einen Auslaßanschluß 36 und eine darin definierte Brennstoff einspritzvorrichtungsöffnung 38. Sowohl der Einlaßan schluß 34 als auch der Auslaßanschluß 36 und die Brenn stoffeinspritzvorrichtungsöffnung 38 sind in Strömungs mittelverbindung mit der Brennkammer 32.

Eine Einlaßleitung 40 bringt den Einlaßanschluß 34 in Strömungsmittelverbindung mit der Einlaßsammelleitung 42. Luft wird in die Einlaßsammelleitung 42 von einem (nicht gezeigten) Motorlufteinlaß eingelassen, und zwar bevor sie zur Einlaßleitung 40 gebracht wird. In ähnlicher Wei se setzt eine Auslaßleitung 44 den Auslaßanschluß 36 in Strömungsmittelverbindung mit einer Auslaßsammelleitung 46. Ein Abgasauslaß 48 in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßsammelleitung 46 gestattet, daß Abgase von der Auslaßsammelleitung 46 zu einem (nicht gezeigten) Turbo lader laufen, bevor sie in die Atmosphäre ausgebracht werden.

Ein Einlaßventil 50 bringt selektiv die Einlaßsammellei tung in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer 32. Wenn das Einlaßventil 50 in der (nicht gezeigten) offenen Position angeordnet ist, kann Luft von der Einlaßsammel leitung 42 zur Brennkammer 32 über den Einlaßanschluß 34 und die Einlaßleitung 40 laufen. Es sei bemerkt, daß wenn das Einlaßventil 50 in der offenen Position ist, der Kol ben 20 auf das Einlaßventil treffen kann, wenn der Kolben 20 in seiner obersten (nicht gezeigten) Position ist. Wenn das Einlaßventil 50 in der geschlossenen (in Fig. 1 gezeigten) Position angeordnet ist, wird verhindert, daß Luft von der Einlaßsammelleitung 42 zur Brennkammer 32 läuft, da das Einlaßventil 50 den Strömungsmittelfluß durch den Einlaßanschluß 34 blockiert. Zusätzlich wird eine Einlaßventilfeder 56 zwischen dem Motor- bzw. Zylin derkopf 18 und einer Kappe 58 des oberen Endes des Ein laßventils 50 angeordnet. Die Einlaßventilfeder 56 bringt eine Vorspannkraft auf die Kappe 58 auf, die das Einlaß ventil 50 in die allgemeine Richtung des Pfeils 24 drückt, um das Einlaßventil 50 in die geschlossene Posi tion zu bringen.

Das Einlaßventil 50 wird durch eine elektrohydraulische Ventilbetätigungsvorrichtung 52 betätigt. Es sei bemerkt, daß zahlreiche Arten von elektrohydraulischen Betäti gungsvorrichtungen als die Betätigungsvorrichtung 52 in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Mög liche Betätigungsvorrichtungen sind beispielsweise elek trische, magnetische, pneumatische und hydraulische Betä tigungsvorrichtungen, sie sind jedoch nicht darauf einge schränkt. Eine solche Betätigungsvorrichtung, die insbe sondere als die elektrohydraulische Betätigungsvorrich tung 52 der vorliegenden Erfindung nützlich ist, ist of fenbart im US-Patent 5,339,777, ausgegeben an Cannon, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen sei, und wel ches der gleichen Anmelderin wie die vorliegende Erfin dung zu eigen ist. Die elektrohydraulische Einlaßventil betätigungsvorrichtung 52 weist eine Stange 54 auf, die in der allgemeinen Richtung der Pfeile 22 und 24 bewegbar ist. Insbesondere wenn die elektrohydraulische Einlaßven tilbetätigungsvorrichtung 52 ein Einlaßventilsteuersignal über die Signalleitung 60 empfängt, gestattet es ein (nicht gezeigter) innerer Elektromagnet, daß Hydraulik druck von der Leitung 62 auf die Stange 54 aufgebracht wird, was bewirkt, daß die Stange 54 sich in der allge meinen Richtung des Pfeils 22 bewegt. Wenn die Stange sich in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewegt, überwindet die Kraft der Stange 54, die auf die Kappe 58 wirkt, die Federvorspannkraft der Einlaßventilfeder 56, wodurch gestattet wird, daß die Stange 54 das Einlaßven til 50 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewegt. Wenn sich die Stange in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewegt, wird das Einlaßventil aus der (in Fig. 1 gezeigten) geschlossenen Position in die (nicht gezeig te) offene Position bewegt, um eine Strömungsmittelver bindung zwischen der Brennkammer 32 und der Einlaßsammel leitung 42 zu gestatten.

Wenn in ähnlicher Weise die elektrohydraulische Einlaß ventilbetätigungsvorrichtung 52 kein Einlaßventilsteuer signal über die Signalleitung 60 empfängt, entfernt der innere Elektromagnet den Hydraulikdruck von der Leitung 62 auf die Stange 54. Wenn der Hydraulikdruck von der Stange 54 abgelassen wird, drückt die Federvorspannkraft der Einlaßventilfeder 56 die Kappe 58 und die Stange 54 in die allgemeine Richtung des Pfeils 24. Wenn sich die Stange 54 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 24 be wegt, wird das Einlaßventil 50 aus der offenen Position in die geschlossene Position bewegt, um die Brennkammer 32 und die Einlaßleitung 40 zu isolieren.

Ein Auslaßventil 70 bringt selektiv die Auslaßsammellei tung 46 in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer 32. Wenn das Auslaßventil 70 in der (in den Fig. 1 ge zeigten) offenen Position angeordnet ist, können Gase von der Brennkammer 32 zur Auslaßsammelleitung 46 über den Auslaßanschluß 36 und die Auslaßleitung 44 laufen. Es sei bemerkt, daß wenn das Auslaßventil 70 in der offenen Po sition ist, der Kolben 20 auf das Auslaßventil 70 treffen kann, wenn der Kolben 20 in seiner oberen (nicht gezeig ten) Position positioniert ist. Wenn das Auslaßventil 70 in der (nicht gezeigten) geschlossenen Position angeord net ist, wird verhindert, daß Abgase aus der Brennkammer 32 zur Auslaßsammelleitung 46 laufen, da das Auslaßventil 70 den Strömungsmittelfluß durch den Auslaßanschluß 36 blockiert. Zusätzlich ist eine Auslaßventilfeder 76 zwi schen dem Zylinderkopf 18 und einer Kappe 78 am oberen Ende des Auslaßventils 70 angeordnet. Die Auslaßventilfe der 76 bringt eine Vorspannkraft auf die Kappe 78 auf, die das Auslaßventil 70 in die allgemeine Richtung des Pfeils 24 drückt, um das Auslaßventil 70 in die geschlos sene Position zu bringen.

Das Auslaßventil 70 wird durch eine elektrohydraulische Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 ähnlich der Einlaß ventilbetätigungsvorrichtung 52 betätigt. Die elektrohy draulische Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 weist eine Stange 74 auf, die in der allgemeinen Richtung der Pfeile 22 und 24 bewegbar ist. Insbesondere wenn die elektrohydraulische Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 ein Auslaßventilsteuersignal über die Signalleitung 80 empfängt, gestattet es ein (nicht gezeigter) innerer Elektromagnet, daß Hydraulikdruck von der Leitung 62 auf die Stange 74 aufgebracht wird, was bewirkt, daß die Stange 74 sich in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewegt. Wenn die Stange sich in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewegt, überwindet die Kraft der Stange 74, die auf die Kappe 78 wirkt, die Federvorspannkraft der Auslaßfeder 76, wodurch gestattet wird, daß die Stange 74 das Auslaßventil 70 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewegt. Wenn sich die Stange 74 in der allge meinen Richtung des Pfeils 22 bewegt, wird das Auslaßven til aus der (nicht gezeigten) geschlossenen Position in die (in Fig. 1 gezeigte) offene Position bewegt, um eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Brennkammer 32 und der Auslaßsammelleitung 46 zu gestatten.

Wenn in ähnlicher Weise die elektrohydraulische Auslaß ventilbetätigungsvorrichtung 72 aufhört, ein Auslaßven tilsteuersignal über die Signalleitung 80 zu empfangen, entfernt dem innere Elektromagnet den Hydraulikdruck von der Leitung 62 auf die Stange 74. Wenn der Hydraulikdruck von der Stange 74 entfernt wird, drückt die Federvor spannkraft der Auslaßventilfeder 76 die Kappe 78 und die Stange 74 in die allgemeine Richtung des Pfeils 24. Wenn sich die Stange 74 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 24 bewegt, wird das Auslaßventil 70 aus der (in Fig. 1 gezeigten) offenen Position in die (nicht gezeigte) ge schlossene Position bewegt, um die Brennkammer 32 und die Auslaßleitung 44 zu isolieren.

Die Motoranordnung 10 weist weiter ein Hydraulikströ mungsmittelreservoir 82 und eine Hydraulikpumpe 84 auf. Die Hydraulikpumpe 84 zieht Niederdruckhydraulikströ mungsmittel aus dem Hydraulikströmungsmittelreservoir 82 und bringt Hochdruckhydraulikströmungsmittel zu den elek trohydraulischen Betätigungsvorrichtungen 52 und 72 über die Hydraulikleitung 62. Es sei bemerkt, daß die Hydrau likströmungsmittelpumpe 84 das Hochdruckhydraulikströ mungsmittel liefert, welches verwendet wird, um das Ein laßventil 50 und das Auslaßventil 70 aus ihrer jeweiligen geschlossenen Position in ihre jeweilige offene Position zu drücken. Es sei weiter bemerkt, daß das Hydraulikströ mungsmittelreservoir 82 das gleiche Reservoir sein kann, welches verwendet wird, um Schmieröl für die Kurbelwelle 28, den Kolben 20, und andere Komponenten der Motoranord nung 10 zu speichern.

Die Motoranordnung 10 weist weiter einen Temperatursensor 86 auf. Der Temperatursensor 86 ist in Strömungsmittel verbindung mit der Hydraulikleitung 62. Der Temperatur sensor 86 ist betreibbar, um die mit dem Hydraulikströ mungsmittel in der Leitung 62 assoziierte Temperatur zu messen, und um Temperatursignale auf der Signalleitung 90 ansprechend darauf zu erzeugen. Insbesondere während Kaltbetriebszuständen und Startzuständen, wenn die Tempe ratur des Hydraulikströmungsmittels sinkt, steigt die Viskosität des Hydraulikströmungsmittels, wodurch die Ge schwindigkeit gesenkt wird, mit der die Betätigungsvor richtung 52 und die Betätigungsvorrichtung 72 das jewei lige Einlaßventil 50 oder das Auslaßventil 70 bewegen können. Wenn andererseits die Temperatur des Hydrau likströmungsmittels steigt sinkt die Viskosität des Hy draulikströmungsmittels, wodurch die Geschwindigkeit ge steigert wird, mit der die Betätigungsvorrichtung 52 und die Betätigungsvorrichtung 72 das jeweilige Einlaßventil 50 oder das Auslaßventil 70 bewegen können.

Die Motoranordnung 10 weist weiter einen Drucksensor 86 auf. Der Drucksensor 86 ist in Strömungsmittelverbindung mit der Hydraulikleitung 62. Der Drucksensor 86 ist be treibbar, um den Druck zu messen, der mit dem Hydrau likströmungsmittel in der Leitung 62 assoziiert ist, und um Drucksignale auf der Signalleitung 91 ansprechend dar auf zu erzeugen. Insbesondere kann der Druck des Hydrau likströmungsmittels abfallen, wenn die Last auf der Hy draulikpumpe 84 steigt. Idealerweise würde der Druck des Hydraulikströmungsmittels in der Hydraulikleitung 60 kon stant bleiben. Wenn jedoch der Druck des Hydraulikströ mungsmittels sinkt, sinkt die Geschwindigkeit, mit der die Betätigungsvorrichtung 52 und die Betätigungsvorrich tung 72 das jeweilige Einlaßventil 50 oder das Auslaßven til 70 bewegen können. Wenn andererseits der Druck des Hydraulikströmungsmittels steigt, steigt die Geschwindig keit, mit der die Betätigungsvorrichtung 52 und die Betä tigungsvorrichtung 72 das jeweilige Einlaßventil 50 oder das Auslaßventil 70 bewegen können.

Die Motoranordnung 10 weist weiter eine Brennstoffein spritzvorrichtung 96 auf, die innerhalb der Brennstoff einspritzvorrichtungsöffnung 38 positioniert ist. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 96 ist betreibbar, um Brennstoffeinspritzvorrichtungssteuersignale über die Si gnalleitung 98 zu empfangen, und eine Brennstoffmenge in die Brennkammer 32 ansprechend darauf einzubringen.

Die Motoranordnung 10 weist weiter einen Kurbelwellenpo sitionssensor 92 auf, der die augenblickliche Position der Kurbelwelle 28 mißt. Der Kurbelwellensensor 92 er zeugt ein Frequenzsignal auf der Signalleitung 94 anspre chend auf die Messung der augenblicklichen Position der Kurbelwelle 28 über die Anzahl der Motorzyklen. Das Fre quenzsignal bietet die notwendige Information, um das Öffnen und Schließen des Einlaßventils 50, das Öffnen und Schließen des Auslaßventils 70 und die Einspritzung von Brennstoff in die Brennkammer 32 mit Bezug auf die Posi tion des Kolbens 20 zeitzusteuern.

Die Motoranordnung 10 weist weiter eine Motorsteuerein heit 100 auf. Die Motorsteuereinheit 100 ist betreibbar, um ein Kurbelwellensignal zu berechnen, eine Kurbelwel lendrehzahl und eine Kurbelwellenbeschleunigung, und zwar basierend auf dem Frequenzsignal, welches über die Si gnalleitung 94 über die Anzahl der Motorzyklen empfangen wird.

Die Motorsteuereinheit 100 ist weiter betreibbar, um Tem peratursignale vom Temperatursensor 86 über die Signal leitung 90 zu empfangen, und Drucksignale vom Drucksensor 88 über die Signalleitung 91.

Die Motorsteuereinheit 100 ist noch weiterhin betreibbar, um Einlaßventilsteuersignale und Auslaßventilsteuersigna le ansprechend auf die Berechnung der Kurbelwellendreh zahl und der Kurbelwellenbeschleunigung zu erzeugen, und die Hydrauliktemperatursignale und die Hydraulikdrucksi gnale zu empfangen. Die Einlaßventilsteuersignale werden an die Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 52 über die Si gnalleitung 60 gesandt, um zu bewirken, daß die Einlaß ventilbetätigungsvorrichtung 52 das Einlaßventil 50 posi tioniert bzw. bewegt. Die Auslaßventilsteuersignale wer den an die Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 über die Signalleitung 80 gesandt, um zu bewirken, daß die Auslaß ventilbetätigungsvorrichtung 72 das Auslaßventil 70 posi tioniert bzw. bewegt.

Wegen der bekannten kinematischen Beziehung zwischen der Kurbelwelle 28 und dem Kolben 20 kann die Motorsteuerein heit 100 eine zukünftige Position des Kolbens 20 basie rend auf der Kurbelwellendrehzahl und der Kurbelwellenbe schleunigung berechnen. Insbesondere berechnet die Motor steuereinheit 100 die zukünftige Position der Kurbelwelle 28 und berechnet dann die Position des Kolbens 20, die der Position der Kurbelwelle 28 entspricht.

Zusätzlich werden das Temperatursignal und das Drucksi gnal verwendet, um die zukünftige Position des Einlaßven tils 50 und des Auslaßventils 70 zu berechnen. Insbeson dere wird das Einlaßventilsteuersignal verwendet, um die gegenwärtige Position des Einlaßventils 50 zu bestimmen, und das Drucksignal und das Temperatursignal werden ver wendet, um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der das Einlaßventil 50 aufs seiner gegenwärtigen Position in die offene Position oder die geschlossene Position bewegt werden kann. Mit der Position und der Geschwindigkeit des Einlaßventils 50 kann eine zukünftige Position des Ein laßventils 50 berechnet werden. In ähnlicher Weise wird das Auslaßventilsteuersignal verwendet, um die gegenwär tige Position des Auslaßventils 70 zu bestimmen, und das Drucksignal und das Temperatursignal werden verwendet, um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der das Auslaßven til 70 aus seiner gegenwärtigen Position in die offene Position oder die geschlossene Position bewegt werden kann. Mit der Position und der Geschwindigkeit des Aus laßventils 70 kann eine zukünftige Position des Auslaß ventils 70 berechnet werden.

Die zukünftige Position des Einlaßventils 50 und die zu künftige Position des Auslaßventils 70 können dann mit der zukünftigen Position des Kolbens 20 verglichen wer den, um zu bestimmen, ob eine Gegenwirkung bzw. ein Zu sammentreffen zwischen entweder dem Einlaßventil 50 oder dem Auslaßventil 70 und dem Kolben 20 vorkommt. Was hier mit einer "Gegenwirkung" gemeint ist, ist daß entweder das Einlaßventil 50 oder das Auslaßventil 70 in Kontakt mit dem Kolben kommen wird, wenn keine Veränderung an der Position des Einlaßventils 50 oder des Auslaßventils 70 vorgenommen wird. Es sei bemerkt, daß die Berechnungen zu einer ausreichend vor der Gegenwirkung vorgezogenen Zeit vorgenommen werden, um zu gestatten, daß eine Handlung ausgeführt wird, bevor das Einlaßventil 50 oder das Aus laßventil 70 in Kontakt mit dem Kolben 20 kommt.

Die Motorsteuereinheit 100 ist weiter betreibbar, um Brennstoffeinspritzvorrichtungssteuersignale zu erzeugen, die an die Brennstoffeinspritzvorrichtung 96 über die Si gnalleitung 98 ansprechend auf dem Empfang des Tempera tursignals und des Kurbelwellenpositionssignals gesandt werden. Die Einspritzvorrichtungssteuersignale steuern die Zeitsteuerung und die Menge des Brennstoffes, der durch die Brennstoffeinspritzvorrichtung 96 in die Brenn kammer 32 eingespritzt wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb arbeitet die Motoranordnung 10 in einem Vier taktzyklus, der einen Einlaßhub, einen Kompressions- bzw. Verdichtungshub, einen Leistungshub und einen Auslaßhub aufweist. Es sei bemerkt, daß die Motorsteuereinheit 100 bestimmt, wann jeder der jeweiligen Hübe beginnt und en det, und zwar aus der Kurbelwellenposition, der Kurbelwel lendrehzahl und der Kurbelwellenbeschleunigung berechnet aus dem Kurbelwellenfrequenzsignal, das über die Signal leitung 94 empfangen wird.

Der erste Hub ist der Einlaßhub, während dem das Auslaß ventil 70 in der (nicht gezeigten) geschlossenen Position positioniert ist, und zwar durch die Federvorspannung der Auslaßventilfeder 76. Die Motorsteuereinheit 100 erzeugt ein Einlaßventilsteuersignal, welches zur Einlaßventilbe tätigungsvorrichtung 52 gesandt wird, was bewirkt, daß das Einlaßventil 50 in der (nicht gezeigten) offenen Po sition positioniert wird. Die Federvorspannung der Aus laßventilfeder 76 drückt das Auslaßventil in die ge schlossene Position. Während des Einlaßhubes wird der Kolben 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 nach unten bewegt, wodurch ein niedriger Druck in der Brenn kammer 32 erzeugt wird. Dieser niedrige Druck zieht Luft aus der Einlaßleitung 40 nach unten in die Brennkammer 32.

Wenn man weiter zum Kompressions- bzw. Verdichtungshub geht, werden das Einlaßventil 50 und das Auslaßventil 70 beide in ihren jeweiligen geschlossenen Positionen durch die jeweiligen Federn 56 und 76 positioniert. Wenn sich der Kolben 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 24 nach oben bewegt, komprimiert er die Luft in der Brenn kammer 32. Die Kompression der Luft in der Brennkammer 32 steigert sehr die Temperatur der Luft in der Brennkammer 32. Nahe dem Ende des Kompressionshubes erzeugt die Mo torsteuereinheit 100 ein Brennstoffeinspritzvorrichtungs steuersignal auf der Signalleitung 98, was bewirkt, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung 96 Brennstoff in die Brennkammer 32 einspritzt. Die Einspritzung von Brenn stoff in die in der Brennkammer 32 vorhandene aufgeheizte Luft zündet den Brennstoff.

Die Verbrennung des Brennstoffes und der Luft in der Brennkammer 32 führt die Motoranordnung 10 weiter zum Leistungs- bzw. Arbeitshub, bei dem das Einlaßventil 50 und das Auslaßventil 70 beide in ihren jeweiligen ge schlossenen Positionen durch die Federvorspannkraft der jeweiligen Federn 56 und 76 positioniert sind. Wenn der Brennstoff und die Luft verbrannt sind, werden Abgase ge bildet. Die Bildung der Abgase erzeugt Wärme und Druck, die auf den Kolben 20 wirken, um den Kolben 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 anzutreiben. Die Bewe gung des Kolbens 20 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 22 bewirkt, daß sich die Kurbelwelle 28 in der allgemeinen Richtung des Pfeils 30 dreht.

Danach geht die Motoranordnung 10 weiter zum Auslaßhub. Die Motorsteuereinheit 100 erzeugt ein Auslaßventilsteu ersignal, welches bewirkt, daß die Auslaßventilbetäti gungsvorrichtung 72 das Auslaßventil 70 in der offenen Position positioniert. Die Einlaßventilfeder 56 positio niert dabei das Einlaßventil 50 in der geschlossenen Po sition. Wenn der Kolben aus der in Fig. 1 gezeigten Po sition in der allgemeinen Richtung des Pfeils 24 bewegt wird, drückt der Kolben Abgase über das offene Auslaßven til 70 und in die Auslaßleitung 44. Der Motor geht weiter zu einem weiteren Einlaßhub, um einen weiteren Zyklus des Motors zu beginnen.

Es sei bemerkt, daß der Kolben 20 an der obersten Positi on des Kolbenzylinders 16 bei zwei Perioden während des Motorzykluses positioniert ist. Diese zwei möglichen Ge genwirkungsperioden sind die einzigen Perioden während des Motorzykluses, wo entweder das Einlaßventil 50 oder das Auslaßventil 70 mit dem Kolben 20 in Gegenwirkung treten können. Die erste mögliche Gegenwirkungsperiode tritt nahe dem Ende des Auslaßhubes und am Beginn des Einlaßhubes auf. Die zweite mögliche Gegenwirkungsperiode tritt- nahe dem Ende des Kompressions- bzw. Verdichtungs hubes und des Beginns des Leistungshubes auf.

Mit Bezug auf Fig. 2 ist die Relativposition des Kolbens 20, des Einlaßventils 50 und des Auslaßventils 70 während der ersten potentiellen Gegenwirkungsperiode gezeigt. Ei ne Gegenwirkung zwischen dem Auslaßventil 70 und dem Kol ben 20 tritt am wahrscheinlichsten während dieser Periode auf, da das Auslaßventil 70 gerade offen ist, bevor der Kolben 20 sich seiner obersten Position im Kolbenzylinder 16 nähert.

Es sei bemerkt, daß die Motorsteuereinheit 100 die Posi tion des Kolbens 20 basierend auf der Kurbelwellenpositi on, der Kurbelwellendrehzahl und der Kurbelwellenbe schleunigung berechnet. Es sei weiter bemerkt, daß die Motorsteuereinheit 100 die Position und die Geschwindig keit des Auslaßventils 70 basierend auf dem Auslaßventil steuersignal, dem Temperatursignal und dem Drucksignal berechnet.

Die Linie 102 stellt die berechnete Position des Kolbens 20 mit Bezug auf die Position der Kurbelwelle 28 dar. Die Linie 104L stellt die berechnete Position des Auslaßven tils 70 dar, die nötig ist, um eine Gegenwirkung mit dem Kolben 20 zu vermeiden, wenn der Motor bei einer bei spielhaften geringen Drehzahl arbeitet, während die Linie 104H die berechnete Position des Auslaßventils 70 dar stellt, die notwendig ist, um eine Gegenwirkung mit dem Kolben 20 zu vermeiden, wenn der Motor bei einer bei spielhaften hohen Drehzahl arbeitet
Es sei bemerkt, daß zur Vermeidung einer Gegenwirkung zwischen dem Auslaßventil 70 und dem Kolben 20 bei der geringen Drehzahl, die Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 beginnen muß, das Auslaßventil 70 zu schließen, bevor das Auslaßventil 70 einen Punkt 106 erreicht. Das Auslaß ventil 70 kann später bei geringeren Drehzahlen geschlos sen werden, da dort mehr Zeit ist, um das Auslaßventil 70 zur geschlossenen Position zu bewegen, um eine Gegenwir kung zwischen dem Auslaßventil 70 und dem Kolben 20 zu verhindern. Um andererseits eine Gegenwirkung zwischen dem Auslaßventil 70 und dem Kolben 20 bei der hohen Dreh zahl zu vermeiden, muß die Auslaßventilbetätigungsvor richtung 72 beginnen, das Auslaßventil 70 zur geschlosse nen Position zu bewegen, bevor das Auslaßventil 70 einen Punkt 108 erreicht. Das Auslaßventil 70 muß früher bei hoher Drehzahl geschlossen werden, da es weniger Zeit gibt, um das Auslaßventil 70 zur geschlossenen Position zu bewegen, um eine Gegenwirkung zwischen dem Auslaßven til 70 und dem Kolben 20 zu verhindern. Daher muß die zu künftige Kolbenposition des Kolbens 20 und die zukünftige Ventilposition des Auslaßventils 70 berechnet werden, be vor das Auslaßventil 70 den Punkt 106 bei der niedrigen Drehzahl erreicht, und bevor das Auslaßventil 70 den Punkt 108 bei der hohen Drehzahl erreicht.

Die Motorsteuereinheit 100 vergleicht dann die zukünftige Ventilposition des Auslaßventils 70 mit der zukünftigen Ventilposition des Kolbens 20, um zu bestimmen, ob die zukünftige Ventilposition mit der zukünftigen Kolbenposi tion in Gegenwirkung tritt. Insbesondere bei der geringen Drehzahl berechnet die Motorsteuereinheit 100, wann das Auslaßventilsteuersignal an die Auslaßventilbetätigungs vorrichtung 72 gesandt wird, um das Auslaßventil 70 zur geschlossenen Position hin zu bewegen, bevor das Auslaß ventil 70 den Punkt 106 erreicht. Wenn das Auslaßventil steuersignal, welches das Auslaßventil 70 schließt, nicht so eingeplant wird, daß es an die Auslaßventilbetäti gungsvorrichtung 72 gesandt wird, bevor das Auslaßventil 70 den Punkt 106 erreicht, bestimmt die Motorsteuerein heit 100, daß die zukünftige Ventilposition des Auslaß ventils 70 mit der zukünftigen Kolbenposition des Kolbens 20 in Gegenwirkung tritt. Die Motorsteuereinheit 100 sen det ein Überstimmungsauslaßventilsteuersignal über die Signalleitung 80, welches bewirkt, daß die Auslaßventil betätigungsvorrichtung 72 das Auslaßventil 70 zur ge schlossenen Position bewegt, wodurch die Gegenwirkung zwischen dem Auslaßventil 70 und dem Kolben 20 verhindert wird.

In ähnlicher Weise überprüft die Motorsteuereinheit 100 bei der hohen Drehzahl, daß das Auslaßventilsteuersignal an die Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 gesandt wird, um das Auslaßventil 70 zur geschlossenen Position zu bewegen, bevor das Auslaßventil 70 den Punkt 108 er reicht. Wenn das Auslaßventilsteuersignal, welches das Auslaßventile 70 schließt, nicht so eingeplant wird, daß es an die Auslaßventilbetätigungsvorrichtung 72 gesandt wird, bevor das Auslaßventil 70 den Punkt 108 erreicht, bestimmt die Motorsteuereinheit 100, daß die zukünftige Ventilposition des Auslaßventils 70 mit der zukünftigen Kolbenposition des Kolbens 20 in Gegenwirkung tritt. Die Motorsteuereinheit 100 sendet ein Überstimmauslaßventil steuersignal über die Signalleitung 80 an die Auslaßven tilbetätigungsvorrichtung 72, was bewirkt, daß die Aus laßventilbetätigungsvorrichtung 72 das Auslaßventil 70 zur geschlossenen Position bewegt, um dadurch die die Ge genwirkung zwischen dem Auslaßventil 70 und dem Kolben 20 zu verhindern.

Eine Gegenwirkung zwischen dem Einlaßventil 50 und dem Kolben 20 tritt auch am wahrscheinlichsten während der ersten möglichen Gegenwirkungsperiode auf, da das Einlaß ventil 50 aus der geschlossen Position in die offene Po sition bewegt wird, während der Kolben nahe seiner ober sten Position im Kolbenzylinder 16 ist. Es sei bemerkt, daß die Motorsteuereinheit 100 die Position und die Ge schwindigkeit des Einlaßventils 50 basierend auf dem Ein laßventilsteuersignal, dem Temperatursignal und dem Drucksignal berechnet.

Die Linie 110L stellt die berechnete Position des Einlaß ventils 50 dar, die nötig ist, um eine Gegenwirkung mit dem Kolben 20 zu vermeiden, wenn der Motor bei der bei spielhaften geringen Drehzahl arbeitet, während die Linie 110H die berechnete Position des Einlaßventils 50 dar stellt, die nötig ist, um eine Gegenwirkung mit dem Kol ben 20 zu vermeiden, wenn der Motor bei der beispielhaf ten hohen Drehzahl arbeitet.

Es sei bemerkt, daß zur Vermeidung der Gegenwirkung zwi schen dem Einlaßventil 50 und dem Kolben 20 bei der ge ringen Drehzahl die Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 52 beginnen muß, das Einlaßventil 50 zu öffnen, nachdem das Einlaßventil 50 einen Punkt 112 erreicht. Das Einlaßven til 50 muß bei niedrigeren Drehzahl später geöffnet wer den, da sich der Kolben 20 langsam weg vom Einlaßventil 50 bewegt. Um andererseits eine Gegenwirkung zwischen dem Einlaßventil 50 und dem Kolben 20 bei der hohen Drehzahl zu vermeiden, kann die Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 52 beginnen, das Einlaßventil 50 zur offenen Position hin zu bewegen, nachdem das Einlaßventil 50 den Punkt 114 er reicht. Das Einlaßventil 50 kann bei der hohen Drehzahl früher geöffnet werden, da der Kolben 20 sich schneller weg vom Einlaßventil 50 bewegt. Daher muß die zukünftige Kolbenposition des Kolbens 20 und die zukünftige Ventil position des Einlaßventils 50 berechnet werden, bevor das Einlaßventil 50 den Punkt 112 bei der niedrigen Drehzahl erreicht, und bevor das Einlaßventil 50 den Punkt 114 bei der hohen Drehzahl erreicht.

Die Motorsteuereinheit 100 vergleicht dann die zukünftige Ventilposition des Einlaßventils 50 mit der zukünftigen Kolbenposition des Kolbens 20, um zu bestimmen, ob die zukünftige Ventilposition mit der zukünftigen Kolbenposi tion in Gegenwirkung tritt. Insbesondere bei der niedri gen Drehzahl berechnet die Motorsteuereinheit 100, wann das Einlaßventilsteuersignal an die Einlaßventilbetäti gungsvorrichtung 52 gesandt wird, um das Einlaßventil 50 zur offenen Position zu bewegen, nachdem das Einlaßventil 50 den Punkt 112 erreicht. Wenn das Einlaßventilsteuersi gnal, welches das Einlaßventil 50 öffnet, so eingeplant wird, daß es zur Einlaßventilbetätigungsvorrichtung 52 gesandt wird, bevor das Einlaßventil 50 den Punkt 112 er reicht, bestimmt die Motorsteuereinheit 100, daß die zu künftige Ventilposition des Einlaßventils 50 mit der zu künftigen Kolbenposition des Kolbens 20 in Gegenwirkung tritt. Die Motorsteuereinheit 100 sendet dann ein Einlaß ventilüberstimmungssteuersignal über die Signalleitung 60, was bewirkt, daß die Einlaßventilbetätigungsvorrich tung 52 das Einlaßventil 50 zur geschlossenen Position bewegt, wodurch die Gegenwirkung zwischen dem Einlaßven til 50 und dem Kolben 20 verhindert wird. In ähnlicher Weise überprüft die Motorsteuereinheit 100 bei der hohen Drehzahl, daß das Einlaßventilsteuersignal an die Einlaß ventilbetätigungsvorrichtung 52 gesandt wird, um das Ein laßventil 50 zur offenen Position hin zu bewegen, bevor das Einlaßventil 50 den Punkt 114 erreicht. Wenn das Ein laßventilsteuersignal, welches das Einlaßventil 50 öff net, so eingeplant wird, daß es an die Einlaßventilbetä tigungsvorrichtung 52 gesandt wird, bevor das Einlaßven til 50 den Punkt 114 erreicht, bestimmt die Motorsteuer einheit 100, daß die zukünftige Ventilposition des Ein laßventils 50 mit der zukünftigen Kolbenposition des Kol bens 20 in Gegenwirkung tritt. Die Motorsteuereinheit 100 sendet dann ein Überstimmungseinlaßventilsteuersignal über die Signalleitung 60 an die Einlaßventilbetätigungs vorrichtung 52, was bewirkt, daß die Einlaßventilbetäti gungsvorrichtung 52 das Einlaßventil 50 zur geschlossenen Position hin bewegt, wodurch die Gegenwirkung zwischen dem Einlaßventil 50 und dem Kolben 20 verhindert wird.

Die Gegenwirkung zwischen dem Auslaßventil 70 oder dem Einlaßventil 50 und dem Kolben 20 tritt unwahrscheinli cher während der zweiten (nicht gezeigten) möglichen Ge genwirkungsperiode auf, da das Auslaßventil 70 und das Einlaßventil 50 beide in der geschlossenen Position wäh rend der zweiten potentiellen Gegenwirkungsperiode posi tioniert sind. Jedoch könnten Fehlfunktionen oder elek trische Gegenwirkungen bewirken, daß das Auslaßventil 70 oder das Einlaßventil 50 in der offenen Position vor der zweiten potentiellen Gegenwirkungsperiode positioniert sind. Zusätzlich könnten Fehlfunktionen oder elektrische Gegenwirkungen bewirken, daß das Auslaßventil 70 oder das Einlaßventil 50 sich aus der geschlossenen Position in die offene Position während der zweiten möglichen Gegen wirkungsperiode bewegen.

Wenn die Motorsteuereinheit 100 bestimmt, daß entweder das Auslaßventil 70 oder das Einlaßventil 50 in der offe nen Position vor der zweiten potentiellen Gegenwirkungs periode positioniert war, dann würde die Motorsteuerein heit ein ähnliches Verfahren verwenden, wie jenes, wel ches verwandt wurde, um das Auslaßventil 70 vor der er sten möglichen Gegenwirkungsperiode zu schließen, wie oben beschrieben. Wenn alternativ die Motorsteuereinheit 100 bestimmt, daß entweder das Auslaßventil 70 oder das Einlaßventil 50 sich aus der geschlossenen Position in die offene Position während der zweiten potentiellen Ge genwirkungsperiode bewegen, dann würde die Motorsteuer einheit 100 ein ähnliches Verfahren verwenden, wie jenes, welches verwendet wurde, um das Einlaßventil 50 während der ersten potentiellen Gegenwirkungsperiode zu schließen, wie oben beschrieben.

Während die Erfindung in den Zeichnungen und der vorange gangen Beschreibung im Detail veranschaulicht und be schrieben worden ist, sei eine solche Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht einschränkend angesehen, wobei bemerkt sei, daß nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben worden sind, und daß alle Änderungen und Modifikationen, die in den Kern der Erfindung fallen geschützt werden sollen.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Motors mit (i) einem Mo torblock mit einem darin definierten Kolbenzylinder, (ii) einem Motor- bzw. Zylinderkopf, der am Motor block gesichert ist, (iii) mit einem Kolben 20, der sich linear innerhalb des Kolbenzylinders bewegt, wobei der Motorblock, der Zylinderkopf und der Kol ben zusammenarbeiten, um eine Brennkammer zu defi nieren, (iv) mit einer Kurbelwelle, die mechanisch mit dem Kolben gekoppelt ist, (v) mit einer Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer, und (vi) mit einem Motorventil, welches bewegbar ist zwischen einer offenen Position, die die Brennkammer in Strömungsmittelverbindung mit der Leitung bringt, und einer geschlossenen Position, die die Brennkam mer von einer Strömungsmittelverbindung mit der Lei tung isoliert, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Abfühlen der Position der Kurbelwelle während einer Anzahl von Motorzyklen und Erzeugung eines Kurbel wellenfrequenzsignals ansprechend darauf;
Berechnung einer Kurbelwellendrehzahl und einer Kur belwellenbeschleunigung basierend auf dem Frequenz signal;
Berechnung einer zukünftigen Kolbenposition basie rend auf der Kurbelwellendrehzahl und der Kurbelwel lenbeschleunigung;
Berechnung einer zukünftigen Motorventilposition;
Vergleich der zukünftigen Kolbenposition mit der zu künftigen Motorventilposition zur Bestimmung, ob die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt; und
Anordnung des Motorventiles in der geschlossenen Po sition ansprechend auf die Bestimmung, daß die zu künftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor weiter eine hydroelektrische Betätigungsvorrichtung auf weist, die mechanisch mit dem Motorventil gekoppelt ist, und
wobei der Anordnungsschritt den Schritt aufweist, die hydroelektrische Betätigungsvorrichtung zu betä tigen, um das Motorventil in der geschlossenen Posi tion zu positionieren, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Motor weiter einen Drucksensor 88 aufweist, der den Hydraulik druck mißt, der in die hydroelektrische Betätigungs vorrichtung geliefert wird, und
wobei der Schritt der Berechnung der zukünftigen Mo torventilposition die Schritte aufweist, (i) den Hy draulikdruck mit dem Drucksensor zu messen und ein Drucksignal ansprechend darauf zu erzeugen, und (ii) die zukünftige Motorventilposition basierend auf dem Drucksignal zu modifizieren.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Motor weiter einen Temperatursensor aufweist, der die Temperatur des an die hydroelektrische Betätigungsvorrichtung gelieferten Hydraulikströmungsmittel mißt, und wobei der Schritt der Berechnung der zukünftigen Mo torventilposition die Schritte aufweist, (i) die Temperatur des Hydraulikströmungsmittels mit dem Temperatursensor zu messen, und ein Temperatursignal ansprechend darauf zu erzeugen, und (ii) die zukünf tige Motorventilposition basierend auf dem Tempera tursignal zu modifizieren.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor weiter eine Einlaßsammelleitung aufweist,
wobei die Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Einlaßsammelleitung ist, und
wobei der Anordnungsschritt den Schritt aufweist, das Motorventil in der geschlossenen Position wäh rend eines Anfangsteils eines Hubes zu halten, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünf tige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolben position in Gegenwirkung tritt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor weiter eine Auslaßsammelleitung aufweist,
wobei die Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßsammelleitung ist, und
wobei der Anordnungsschritt den Schritt aufweist, das Motorventil in die geschlossenen Position wäh rend eines Endteils eines Auslaßhubes zu bewegen, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zu künftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

7. Motoranordnung, die folgendes aufweist:
einen Motorblock mit einem darin definierten Kolben zylinder;
einen Motor- bzw. Zylinderkopf, der am Motorblock gesichert ist;
einen Kolben, der sich linear innerhalb des Kolben zylinders bewegt, wobei der Motorblock, der Zylin derkopf und der Kolben zusammenarbeiten, um eine Brennkammer zu definieren;
eine Kurbelwelle, die mechanisch mit dem Kolben ge koppelt ist;
eine Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Brennkammer;
ein Motorventil, welches bewegbar ist zwischen einer offenen Position, die die Brennkammer in Strömungs mittelverbindung mit der Leitung bringt, und einer geschlossenen Position, die die Brennkammer von ei ner Strömungsmittelverbindung mit der Leitung iso liert;
einen Kurbelwellensensor zum Abfühlen der Position der Kurbelwelle und zur Erzeugung eines Frequenzsi gnals ansprechend darauf; und
eine Motorsteuereinheit, die betreibbar ist, um (i) eine Kurbelwellendrehzahl und eine Kurbelwellenbe schleunigung basierend auf dem Frequenzsignal zu be rechnen, (ii) eine zukünftige Kolbenposition basie rend auf der Kurbelwellendrehzahl und der Kurbelwel lenbeschleunigung zu berechnen, (iii) eine zukünfti ge Motorventilposition zu berechnen, (iv) die zu künftige Kolbenposition mit der zukünftigen Motor ventilposition zu vergleichen, um zu bestimmen, ob die zukünftige Ventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt, und (v) zu be wirken, daß das Motorventil in der geschlossenen Po sition angeordnet wird, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

8. Motoranordnung nach Anspruch 7, die weiter eine hy droelektrische Betätigungsvorrichtung aufweist, die mechanisch mit dem Motorventil gekoppelt ist, wobei die Motorsteuereinheit betreibbar ist, um zu bewir ken, daß die hydroelektrische Betätigungsvorrichtung das Motorventil in der geschlossenen Position posi tioniert, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zu künftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

9. Motoranordnung nach Anspruch 8, die weiter einen Drucksensor aufweist, der den Hydraulikdruck mißt, der an die hydroelektrische Betätigungsvorrichtung geliefert wird, wobei
der Drucksensor den Hydraulikdruck mißt und ein Drucksignal ansprechend darauf erzeugt, und
wobei die Motorsteuereinheit die zukünftige Motor ventilposition basierend auf dem Drucksignal modifi ziert.

10. Motoranordnung nach Anspruch 8, die weiter einen Temperatursensor aufweist, der die Temperatur des Hydraulikströmungsmittels mißt, welches an die hy droelektrische Betätigungsvorrichtung geliefert wird, wobei
der Temperatursensor die Temperatur des Hydrau likströmungsmittels mißt und ein Temperatursignal ansprechend darauf erzeugt, und
wobei die Motorsteuereinheit die zukünftige Motor ventilposition basierend auf dem Temperatursignal modifiziert.

11. Motoranordnung nach Anspruch 7, die weiter eine Ein laßsammelleitung aufweist, wobei
die Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Sammelleitung ist, und
wobei die Motorsteuereinheit bewirkt, daß das Motor ventil in der geschlossenen Position während eines Anfangsteils des Einlaßhubes gehalten wird, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposi tion in Gegenwirkung tritt.

12. Motoranordnung nach Anspruch 7, die weiter eine Aus laßsammelleitung aufweist, wobei
die Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßsammelleitung ist, und
wobei die Motorsteuereinheit bewirkt, daß sich das Motorventil in die geschlossene Position während ei nes Endteils eines Auslaßhubes bewegt, und zwar an sprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Ventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

13. Verfahren zum Betrieb eines Motors mit einer Kurbel welle, einem Kolben und einem Motorventil, mit einer Brennkammer und einer Leitung, wobei (i) das Motor ventil zwischen einer offenen Position und einer ge schlossenen Position bewegbar ist, (ii) das Motor ventil eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Brennkammer und der Leitung gestattet, wenn das Mo torventil in der offenen Position positioniert ist, und (iii) das Motorventil eine Strömungsmittelver bindung zwischen der Brennkammer und der Leitung verhindert, wenn das Motorventil in der geschlosse nen Position positioniert ist, wobei es folgende Schritte aufweist:
Berechnung einer zukünftigen Kolbenposition des Kol bens;
Berechnung einer zukünftigen Motorventilposition des Motorventils;
Vergleich der zukünftigen Kolbenposition mit der zu künftigen Motorventilposition zur Bestimmung, ob die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt; und
Bewegung des Motorventiles zur geschlossenen Positi on hin ansprechend auf die Bestimmung, daß die zu künftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, welches weiter den Schritt aufweist, die Position der Kurbelwelle wäh rend einer Anzahl von Motorzyklen abzufühlen, und ein Frequenzsignal ansprechend darauf zu erzeugen, und eine Kurbelwellendrehzahl basierend auf dem Fre quenzsignal zu berechnen, wobei
der Schritt der Berechnung der zukünftigen Kolbenpo sition den Schritt aufweist, die zukünftige Kolben position basierend auf der Kurbelwellendrehzahl zu berechnen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, welches weiter den Schritt aufweist, eine Kurbelwellenbeschleunigung basierend auf dem Frequenzsignal zu berechnen, wobei der Schritt der Berechnung der zukünftigen Kolbenpo sition den Schritt aufweist, die zukünftige Kolben position weiter basierend auf der Kurbelwellenbe schleunigung zu berechnen.

16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Motor weiter eine hydroelektrische Betätigungsvorrichtung auf weist, die mechanisch mit dem Motorventil gekoppelt ist, und
wobei der Schritt der Bewegung den Schritt des Be triebes der hydroelektrischen Betätigungsvorrichtung aufweist, um das Motorventil zur geschlossenen Posi tion hin zu bewegen, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Motor weiter einen Drucksensor aufweist, der den Hydraulikdruck mißt, der an die hydroelektrische Betätigungsvor richtung geliefert wird, und
wobei der Schritt der Berechnung der zukünftigen Mo torventilposition den Schritt aufweist, (i) den Hy draulikdruck mit dem Drucksensor zu messen und ein Drucksignal ansprechend darauf zu erzeugen, und (ii) die zukünftige Motorventilposition basierend auf dem Drucksignal zu modifizieren.

18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Motor weiter einen Temperatursensor aufweist, der die Temperatur des Hydraulikströmungsmittels mißt, welches an die hydroelektrische Betätigungsvorrichtung geliefert wird, und
wobei der Schritt der Berechnung der zukünftigen Mo torventilposition die Schritte aufweist, (i) die Temperatur des Hydraulikströmungsmittels mit dem Temperatursensor zu messen und ein Temperatursignal ansprechend darauf zu erzeugen, und (ii) die zukünf tige Motorventilposition basierend auf dem Tempera tursignal zu modifizieren.

19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Motoranordnung weiter eine Einlaßsammeleinleitung aufweist, wobei die Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Einlaßsammelleitung ist, und
wobei der Bewegungsschritt den Schritt aufweist, das Motorventil in der geschlossenen Position während eines anfänglichen Teils eines Einlaßhubes zu hal ten, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünftige Motorventilposition mit der zukünfti gen Kolbenposition in Gegenwirkung tritt.

20. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Motoranordnung weiter eine Auslaßsammelleitung aufweist, wobei die Leitung in Strömungsmittelverbindung mit der Auslaßsammelleitung ist, und
wobei der Bewegungsschritt den Schritt der Bewegung des Motorventils zur geschlossenen Position hin wäh rend eines Endteils eines Auslaßhubes aufweist, und zwar ansprechend auf die Bestimmung, daß die zukünf tige Motorventilposition mit der zukünftigen Kolben position in Gegenwirkung tritt.