DE69228568T2

DE69228568T2 - System zur steuerung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69228568T2
Application number: DE69228568T
Authority: DE
Inventors: Errol Davis; Mohamad Deiri; Ronald Penick; Larry Schmidt; John Wunning; Paul Young
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2012-05-19
Also published as: WO1993020345A1; US5201296A; EP0678158B1; CA2130914A1; JPH07506411A; EP0678158A1; DE69228568D1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf ein Steuersystem, welches unabhängig den Einlaß, Auslaß und die Brennstoffeinspritzung des Motors gemäß des ersten Teils der Ansprüche 1 und 8 steuert.

Technischer Hintergrund

Die Steuerung von Verbrennungsmotoren hat wesentliche Aufmerksamkeit in den letzten Jahrzehnten erfahren. Druck- und Funkenzündungsmotorkonstruktionen haben versucht, eine gesteigerte Flexibilität des Motorbetriebs zu erreichen. Eine Vielzahl von Konstruktionen ist auf eine unabhängige Einlaß- und Auslaßventilbetätigung und die elektronische Brennstoffeinspritzung gerichtet gewesen. Viele dieser Konstruktionen sind auf eine elektronische Steuerung und eine Rückkoppelungssteuerung für die Motorzeitsteuerung gerichtet. Systeme, die eine unabhängige Ventilbetätigung und eine elektronische Brennstoffeinspritzung verwenden, haben dabei überzeugt, Motorbetriebszustände auszuführen, die durch nockenbasierte Motoren nicht erreichbar sind.
Die obigen Systeme, die eine unabhängige Ventilbetätigung und elektronische Brennstoffeinspritzung verwenden, setzen mehrere Verfahren für die Ventil- und Einspritzvorrichtungsbetätigung ein. Elektronisch oder computergesteuerte Elektromagneten, elektromagnetische Wandler bzw. Transducer und piezoelektrische Stapel werden für die di rekte Betätigung verwendet. Alternativ werden Elektromagneten, Wandler, und/oder Stapel verwendet, um Hydraulikventile zu steuern, die wiederum Zylinderventile und Einspritzvorrichtungen betätigen. Das Öffnen und Schließen von Ventilen und Einspritzvorrichtungen in nockenlosen Systemen wird typischerweise als eine Funktion der Motorparameter gesteuert, wie beispielsweise der Winkelposition der Kurbelwelle. Jedoch sind solche früheren Systeme unfähig gewesen, vollständig die flexiblen Ventil- und Einspritzereignisse zu steuern, um einen erwünschten Motorbetriebszustand auf einer Basis pro Zylinder zu erreichen.
Beispielsweise offenbaren EP-A-376714 und GB-A-2134596 jeweils ein System zur Steuerung eines Motors mit elektronisch betätigten Einlaßventilen, Auslaßventilen und Brennstoffeinspritzvorrichtungen.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 und ein Steuerverfahren nach Anspruch 8. Der Motor besitzt eine Vielzahl von Zylindern (C&sub1;-Cn) und eine drehbare Kurbelwelle. Jeder Zylinder (C&sub1;-Cn)besitzt ein elektronisch betätigbares Einlaßventil, ein Auslaßventil und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung. Das Steuersystem weist einen Sensor auf, der die Drehung der Kurbelwelle überwacht und darauf ansprechend eine Kurbelwellenimpulsabfolge erzeugt. Der Computer erzeugt Bedienerparametersignale. Die Bedienerparametersignale weisen einen von einer Vielzahl von Betriebszuständen des Motors auf. Ein erster Mikroprozessor empfängt die Kurbelwellenpulsabfolge, bestimmt darauf ansprechend die Drehzahl des Motors und erzeugt ein Signal, welches die bestimmte Motordrehzahl darstellt. Ein zweiter Mikroprozessor empfängt die Bedienerparametersignale und das Motordrehzahlsignal und bestimmt entsprechend die Ventil- und Einspritzereignisse für jeden Zylinder (C&sub1;- Cn) um darauf ansprechend den einen Motorbetriebszustand zu erreichen. Der zweite Mikroprozessor erzeugt Signale, die die bestimmten Ventil- und Einspritzereignisse darstellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, in denen die Figuren folgendes darstellen:
Fig. 1 veranschaulicht einen Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Steuersystems in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 veranschaulicht Ventil- und Einspritzwellenformen in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 veranschaulicht den Datenfluß eines Berechnungsmoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 veranschaulicht ein Flußdiagramm, welches die Steuerung eines Bedienerschnittstellenmoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abbildet;
Fig. 6 veranschaulicht ein Flußdiagramm, welches die Steuerung eines Eingangskonditionierungs- bzw. Eingangseinrichtungsmoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abbildet;
Fig. 7 veranschaulicht ein Flußdiagramm, welches eine Steuerung des Berechnungsmoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abbildet;
Fig. 8 veranschaulicht den Datenfluß eines Koordinatormoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 veranschaulicht ein Flußdiagramm, welches einen Aspekt einer Steuerung des Koordinatormoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abbildet;
Fig. 10 veranschaulicht ein Flußdiagramm, welches einen weiteren Aspekt einer Steuerung des Koordinatormoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung abbildet;
Fig. 11 veranschaulicht eine Eingabeanordnung, eine Ausgabeanordnung und WGM- bzw. Wellenformerzeugungsmodulregister in Verbindung mit einem Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 12 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Kurbelwellenanordnungsmoduls in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 veranschaulicht eine Kurbelwellenimpulsabfolge in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 14 veranschaulicht eine Vorhersageperiode eines nächsten erzeugten Impulses der Kurbelwellenimpulsabfolge in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Das augenblickliche Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht eine elektronische Steuerung für einen Motor vor, der eine vollständig flexible Ventil- und Einspritzzeitsteuerung auf einer Basis pro Zylinder bzw. für jeden Zylinder einsetzt. Die Steuerung gestattet, daß die Anordnung der Ventil- und Einspritzzeitsteuerung anders für jeden Zylinder oder jede Gruppe von Zylindern ist. Die elektronische Steuerung der vorliegenden Erfindung erreicht eine vollständige Flexibilität der Brennstoffeinspritzzeitsteuerung und -menge. Darüber hinaus gestattet die elektronische Steuerung ein vollkommen unabhängiges Einlaß- und Auslaßventilöffnen und -schließen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit dem Motor 100 ist mit Bezug auf Fig. 1 gezeigt. Der Motor weist eine Vielzahl von Zylindern (C&sub1;- Cn) auf. Jeder Zylinder weist einen Kolben 105 auf, der mit einer Kurbelwelle 110 verbunden ist. Ein Einlaßventil 120, ein Auslaßventil 125 und eine Einspritzvorrichtung 130. Nur ein einziges Einlaßventil, ein Auslaßventil, und eine Einspritzvorrichtung sind gezeigt. Jedoch wird es dem Fachmann klar sein, daß Veränderungen an der Struktur eingesetzt werden können.
Um eine unabhängige Steuerung von jedem Zylinder zu erreichen, ist eine Betätigungsvorrichtung 135 für jedes Motorventil und jede Brennstoffeinspritzvorrichtung vorgesehen. Die Betätigungsvorrichtungen 135 können elektromechanische, elektromagnetische, hydraulische oder piezoelektrische Vorrichtungen aufweisen, die eine Motorventil- und Einspritzvorrichtungsbetätigung vorsehen. Vorteilhafterweise werden die Betätigungsvorrichtungen durch eine elektronische Steuerung 140 mit Leistung versorgt und gesteuert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Betätigungsvorrichtungen 135 piezoelektrische Linearbetätigungsvorrichtungen auf. Die Betätigungsvorrichtungen 135 verwenden eine hydraulische Verstärkung, die die lineare Ausdehnung der piezoelektrischen Betätigungsvorrichtung verstärkt, um das notwendige Ausmaß an Betätigung vorzusehen.
Die Steuerung des Motorbetriebes basiert auf vielen Faktoren. Insbesondere die Motorstruktur, die Fahrzeugkonfiguration und -funktion und die Motorvariablen, wie beispielsweise der Zylinderdruck, die Auslaßtemperatur, die Kurbelwellendrehzahl, den Kurbelwellenwinkel und -drehmomente sind verschiedene Beispiele. Diese und andere Va riablen können durch im Handel erhältliche elektromagnetische Sensoren und durch Halbleitersensoren überwacht werden. Die Sensoren liefern die Rohdaten an die elektronische Steuervorrichtung, die dann die Daten zusammen mit programmierter Information verarbeiten, um die ordnungsgemäße Zeitsteuerung von Zylinderereignissen zu bestimmen, wie beispielsweise die Einlaß- und Auslaßventilbetätigung und die Brennstoffeinspritzung.
Abfühlmittel 145 überwachen die Drehung der Kurbelwelle und erzeugen darauf ansprechend eine Kurbelwellenimpulsabfolge. Die Abfühlmittel 145 weisen ein Abfühlrad 150 auf, welches mit der Motorkurbelwelle 110 verbunden ist. Das Abfühlrad 150 besitzt eine Vielzahl von Zähnen, die um einem Umfang herum beabstandet sind. Die Abfühlmittel 145 weisen auch eine Magnetaufnehmervorrichtung 155 auf, die benachbart zu dem Abfühlrad 150 gelegen ist. Die Drehung der Kurbelwelle 110 bewirkt, daß die Zähne des Abfühlrades 150 an der Magnetaufnehmervorrichtung 155 vorbeilaufen. Die Magnetaufnehmervorrichtung 155 fühlt jeden Zahn ab, wenn er an der Vorrichtung vorbeiläuft und erzeugt entsprechend die Kurbelwellenimpulsabfolge. Jeder Impuls auf der Impulsabfolge zeigt einen abgefühlten Radzahn an.
Die elektronische Steuerung der vorliegenden Erfindung gestattet, daß das Einlaßventil, das Auslaßventil und die Einspritzvorrichtung jedes Zylinders einzeln steuerbar ist. Die Anordnung der Zyklusereignisse für jeden Zylinder ist unabhängig steuerbar auf einer Basis pro Zylinder bzw. für jeden Zylinder.
Die elektronische Steuerung der vorliegenden Erfindung hat eine direkte Anwendung auf Dieselmotoren wie beispielsweise das Modell 3176 von Caterpillar Inc., oder irgendwelche druck- oder funkengezündete Verbrennungsmotoren.
Die elektronische Steuerung der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf Fig. 2 in Blockdiagrammform gezeigt. Die elektronische Steuerung 135 besteht aus den folgenden Modulen: Ein I/0- bzw. Eingabe/Ausgabe-Modul 210, ein Prozessormodul 220, ein Ereignisausführungsmodul 230, ein Treibermodul 240 und ein Leistungsmodul 250.
Das Blockdiagramm der Fig. 2 zeigt ein vollständiges Arbeitsmodell der vorliegenden Erfindung. Die spezielle Schaltung zur Ausführung der Erfindung ist eine Frage der Konstruktionswahl und ist für die vorliegende Erfindung unwichtig.
Das I/0-Modul 210 führt zwei Aufgaben aus: Es liefert regulierte Leistung an die verschiedenen Sensoren und Komponenten der elektronischen Steuerung und konditioniert die Sensorsignale. Das I/0-Modul 210 weist eine Leistungsschaltung 212 auf, die gelieferte Batterieleistung auf regulierte +5 und +/- 12 Volt für die Komponenten und +8 Volt für die Sensoren umwandelt. Eine Fahrzeugbatterie 218 mit einer Spannung zwischen 6 und 32 Volt wird durch die Leistungsschaltung 212 verwendet, um die verschiedenen benötigten Spannungspegel zu liefern.
Das I/0-Modul 210 weist eine Konditionierungsschaltung 214 auf, die die verschiedenen Abfühlsignale empfängt und die Abfühlsignale konditioniert. Beispielsweise kann die Konditionierung eine Umwandlung von analog auf digital und Filtervorgänge aufweisen. Diese Art der Signalkonditionierung ist in der Technik wohl bekannt und wird nicht weiter besprochen.
Die Abfühlsignale weisen die Kurbelwellenimpulsabfolge auf. Die Konditionierungsschaltung 214 kann andere Abfühlsignale von verschiedenen Motorsensoren empfangen, wie beispielsweise die Motordrehzahl, die Drosselposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Kühlmittel-, Öl-, Brennstoff- und Einlaßlufttemperatur; den Kühlmittelpegel, den Öl-, Brennstoff-, Atmosphären- und Einlaßsammelleitungsdruck; die Fahrsteuereingangsgrößen, die Getriebeeingangsgrößen, den Fahrzeugluftdruck und die Ventilpositionsrückkoppelung können zusätzlich eingesetzt werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt gestattet es die Bedienerschnittstelle 216, daß ein Bedienerparameter in die Steuerung 140 eingeht. Die Bedienerparameter sind Werte, die verschiedene Motorfunktionen regeln. Die Bedienerparameter können vom Bediener verwendet werden, um die Leistung des Motors zu verbessern. Weiter gestattet die Bedienerschnittstelle es einem Servicetechniker, Bedienerparameter einzugeben, um Motordiagnosetests auszuführen. Die Bedienerschnittstelle 216 kann beispielsweise einen Computer mit einem Videoanschluß und einem Touchpad beziehungsweise einer Berührungsbedienfläche oder einer Tastatur aufweisen. Die Bedienerparameter können Informationen aufweisen wie beispielsweise die Brennstoffeinspritzzeitsteuerung, die Auslaßventilzeitsteuerung, die Einlaßventilzeitsteuerung und verschiedene Motorbetriebszustände wie beispielsweise Motorstart, Motordrehzahlregelung, Motorbremse und Fahrsteuerung bzw. Tempomat. Die Bedienerschnittstelle 216 sorgt weiter dafür, daß die Bedienerparameter in Form von vorprogrammierten Anweisungen sind. Beispielsweise können die Motorbetriebszustände, die in der Patentanmeldung Nr. 656,653, eingereicht am 19. Februar 1991, der Caterpillar Inc. zu eigen, als vorprogrammierte Anweisungen eingerichtet werden.
Das Prozessormodul 220 besteht aus einem Berechnungsmodul 222, aus einem Dual-Port-Arbeitsspeicher 224 (RAM = random access memory) und einem Koordinatormodul 226. Die Konditionierungsschaltung 214 liefert "zeitkritische Sensordaten" an das Koordinatormodul 226. "Zeitkritische Sensordaten" weisen die Kurbelwellenimpulsabfolge auf. Ansprechend auf den Empfang der Kurbelwellenimpulsabfolge berechnet das Koordinatormodul 226 die tatsächliche Motordrehzahl. Ein Signal, welches die tatsächliche Motordrehzahl darstellt, wird über den Dual-Port-RAM bzw. den 2-Anschluß-Arbeitsspeicher 224 an das Berechnungsmodul 222 geliefert.
Die Konditionierungsschaltung 214 liefert "nicht zeitkritische" Sensordaten und Bedienerparameter an das Berechnungsmodul 222. Die "nicht zeitkritischen" Sensordaten können die Drossel- bzw. Gaspedalposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit und verschiedene Motortemperaturen usw. aufweisen. Ansprechend auf den Empfang der Sensordaten, der berechneten Motordrehzahl und der Bedienerparameter bestimmt das Berechnungsmodul 222 Motorereignisse. Die Motorereignisse weisen Ventilereignisse und Einspritzereignisse für jeden Zylinder auf. Beispielsweise weist ein Ventilereignis einen Ventilöffnungswinkel und einen ersten Ventilverschlußwinkel für ein jeweiliges Motorventil auf. Ein Einspritzereignis weist den Einspritzwinkel und eine (mehrere) Brennstoffeinspritzdauer(n) einer jeweiligen Brennstoffeinspritzvorrichtung auf. Jedes Einspritzereignis zeigt, daß die optimale Brennstoffmenge an jeden Zylinder geliefert wird. Die Motorereigniswinkel werden mit Bezug auf die Drehposition der Kurbelwelle 110 bestimmt. Sobald die Motorereignisse durch das Berechnungsmodul 222 bestimmt werden, werden repräsentative Signale an das Koordinatormodul 226 über den Dual-Port-RAM bzw. 2-Anschluß-Arbeitsspeicher 224 geliefert.
Das Koordinatormodul 226 synchronisiert das Steuersystem 140 mit Bezug auf die Drehposition der Kurbelwelle 110. Das Koordinatormodul 226 verwendet die Kurbelwellenimpulsabfolge, um die verschiedenen Module zu synchronisieren. Beispielsweise besitzt bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Abfühlrad 150 60 gleichbeabstandete Schlitze. Der feste Teil zwischen den Schlitzen, auf den als Zähne Bezug genommen wird, ist um das Rad mit zwei unterschiedlichen Breiten beabstandet. Beispielsweise sind drei Zähne mit größerer Breite um 57 Zähne mit kleinerer Breite in einem vorbestimmten Muster angeordnet. Das vorbestimmte Muster entspricht der oberen Todpunktposition (OTP) des Zylinders Nr. 1. Somit entspricht die Detektion des vorbestimmten Musters einer vollständigen Drehung der Kurbelwelle 110. Vorteilhafterweise überwacht das Koordinatormodul 226 die Kurbelwellenimpulsabfolge und bestimmt das Drehmuster des Abfühlrades 150. Das Koordinatormodul 226 erzeugt ein Stroboskopsignal ansprechend auf das Detektieren von zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle 110. Das Stroboskopsignal wird verwendet, um die anderen Systemkomponenten zu synchronisieren.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Berechnungs- und Koordinatormodule prozessorgesteuert. Das Berechnungsmodul 222 besteht aus einem 32-Bit-Mikroprozessor, der von Motorola als Modell Nr. MC68020 mit einem Fließpunktcoprozessor hergestellt wird. Das Koordinatormodul 226 ist eine 32-Bit-Mikrosteuervorrichtung, die von Motorola als Modell Nr. MC68332 hergestellt wird.
Das Ereignisausführungsmodul 230 wandelt die berechneten Motorereigniswerte in Einspritz-, Einlaß- und Auslaßwellenformen um, um die Betätigungsvorrichtungen 135 zu steuern. Das Ereignisausführungsmodul 230 besteht aus einem Kurbelwellenanordnungsmodul (CLOC = crankshaft locator module) 232 und einem Wellenformerzeugungsmodul (WGM = waveform generation module) 234.
Das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 ist eine Digitalschaltung, die die Drehung der Kurbelwelle 110 überwacht. Beispielsweise ansprechend auf den Empfang der Kurbelwellenimpulsabfolge um Digitalsignale zu erzeugen, die die Winkeldrehung der Kurbelwelle darstellen. Das Kurbelwel lenanordnungsmodul 232 wird nun mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben.
Wie in Fig. 12 gezeigt, besteht das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 aus verschiedenen Modulen, die ein Stopuhrmodul 1210, ein Vorhersagemodul 1220, ein Synchronisierungsmodul 1225, ein Winkelzählermodul 1230, ein Zahnzählermodul 1235 und ein Fehlermodul 1240 aufweisen.
Das Stopuhrmodul 1210 empfängt die Kurbelwellenimpulsabfolge und bestimmt darauf ansprechend die Periode für jeden Impuls. Weiter empfängt das Stopuhrmodul 1210 ein Clock- bzw. Taktsignal von einem Hochfrequenztaktgeber bzw. von einer Hochfrequenzuhr 1215. Beim vorliegenden Beispiel ist die Frequenz des Taktsignals 3,69 MHz. Das Stopuhrmodul 1210 empfängt die Kurbelwellenimpulsabfolge und nimmt jeden Impuls mit einer Aufnahme- bzw. Samplingrate auf, die von dem Taktsignal vorgesehen wird. Vorteilhafterweise mißt das Stopuhrmodul 1210 die Periode der drei letzten Impulse der Kurbelwellenimpulsabfolge. Hier wird eine Periode als das Zeitintervall zwischen den ansteigenden Flanken der aufeinanderfolgenden Impulse definiert, wie in Fig. 13 gezeigt.
Ein Impuls stellt ein vorbestimmtes Ausmaß an Kurbelwellendrehung dar. In dem vorliegenden Beispiel stellt die Periode des Impulses 6º Drehung der Kurbelwelle dar. Der Wert der Impulsperiode stellt die Geschwindigkeit der Kurbelwellendrehung dar, das heißt die Motordrehzahl. Wie gezeigt haben die drei letzten Impulse die Werte von t&sub0;, bzw. t&sub1; bzw. t&sub2;, wobei die letzte erzeugte Periode einen Wert von T&sub0; hat. Signale, die die gemessenen Perioden darstellen, werden an das Vorhersagemodul 1220 geliefert.
Das Vorhersagemodul 1220 bestimmt einen Wert, der eine Periode der nächsten zu erzeugenen Impulse vorhersagt, und zwar basierend auf der gemessenen Periode der letzten drei aufeinanderfolgenden Impulse der Kurbelwellenimpulsabfolge. Beispielsweise empfängt das Vorhersagemodul 1220 Signale, die den gemessenen Perioden t&sub0;, t&sub1;, t&sub2; entsprechen, und bestimmt entsprechend dem Vorhersagewert P basierend auf der folgenden Gleichung:
P = 2,5 · T&sub0; - 2,0 · t&sub1; + 0,5 · t&sub2;.
Diese Gleichung wird aus einer Rückwärtsdifferentialgleichung zweiter Ordnung wie folgt abgeleitet:
Der Wert der vorhergesagten Periode P wird dann durch einen vorbestimmten Wert geteilt. In dem vorliegenden Beispiel ist der vorbestimmte Wert 128. Auf das ganzzahlige Ergebnis wird Bezug genommen als der Quotient und auf das Ergebnis des Bruches wird als der Rest Bezug genommen. Signale, die die Größe des Quotienten und des Restes darstellen werden an das Synchronisationsmodul 1225 geliefert.
Das Synchronisationsmodul 1225 empfängt ein Signal, welches den vorhersagbaren Wert darstellt und erzeugt ein Zwischenpositionssignal. Das Zwischenpositionssignal ist ein elektronischer Impuls, wobei jeder Impuls eine vorbestimmte Winkeldrehung der Kurbelwelle 110 darstellt. Beispielsweise stellt der Impuls des Zwischenpositionssignals eine 0,05º Drehung der Kurbelwelle 110 dar. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel empfängt das Synchronisationsmodul 1225 das Clock- bzw. Taktsignal von einem Hochfrequenztaktgeber 1215 und erzeugt das Zwischenpositionssignal ansprechend auf den Empfang einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen des Taktsignals. Die vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen bestimmt die Größe des Quotienten und der Restsignale. Zusätzlich verwendet das Synchronisationsmodul 1225 Werte, die von dem Winkelzähler 1230 erhalten wurden. Beispielsweise erzeugt der Winkelzähler 1230 eine Reihe von zufälligen Zahlen, die von 0 bis 127 reichen. Entsprechend jedem Impuls des Zwischenpositionssignals liefert der Winkelzähler 1230 ein Signal, welches eine andere Zufallszahl darstellt, und zwar an das Synchronisationsmodul 1225. Vorzugsweise erzeugt das Synchronisationsmodul 1225 jedes Zwischenpositionssignal mit Bezug auf die folgenden Schritte:
(a) Das Synchronisationsmodul 1225 vergleicht die Größe des Restsignals mit einem entsprechenden Zufallszahlsignal;
(b) wenn die Restgröße größer ist als die entsprechende Zufallszahl, dann wird ein Flag bzw. Zeichen auf "1" gesetzt;
(c) anderenfalls wird das Flag auf "0" gesetzt; und (d) die vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen N wird dann durch folgende Gleichung berechnet:
N = (Quotient + Flag)
Der Winkelzähler 1230 überwacht die Drehposition der Kurbelwelle 110. Beispielsweise erzeugt der Kurbelwellenzähler 1230 ein Kurbelwellenpositionssignal ansprechend auf das Zwischenpositionssignal. Das Kurbelwellenpositionssignal ist eine digitale Darstellung des Kurbelwellenwinkels. Das Kurbelwellenpositionssignal besitzt Winkelwerte, die von 0º bis 6º reichen. Vorteilhafterweise besitzt das Kurbelwellenpositionssignal eine Winkelauflösung von 0,05º. Somit empfängt der Winkelzähler 1230 einen Impuls von dem Zwischenpositionssignal, inkrementiert den entsprechenden Winkelwert der Kurbelwellenposition um 0,05º und erzeugt das Kurbelwellenpositionssignal. Weiter erzeugt der Winkelzähler 1230 ein Vollzählsignal ansprechend auf den Empfang einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen des Zwischenpositionssignals von dem Synchronisationsmodul 1225. Wie in Fig. 14 gezeigt, nähert sich die vorbestimmte Anzahl von Impulsen des Zwischenpositionssignals der Vorhersageperiode, wie in gestrichelten Linien gezeigt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die vorbestimmte Anzahl von Impulsen des Zwischenpositionssignals 128. Somit ist das Vollzählsignal mit einem vorbestimmten Abfühlradzahn assoziiert, und stellt eine 6º- Drehung der Kurbelwelle dar.
Der Zahnzähler 1235 überwacht die Drehposition der Kurbelwelle 110 durch Verfolgung der Position des Abfühlra des 150. Beispielsweise empfängt der Zahnzähler 1235 das volle Zählsignal vom Winkelzähler 1230 und zählt den Empfang von jedem Signal. Entsprechend erzeugt der Zahnzähler 1235 ein Zahnzählsignal, welches eine digitale Darstellung eines vorbestimmten Zahns auf dem Abfühlzahnrad 145 ist. In dieser Weise verfolgt der Zahnzähler die Drehposition des Abfühlrades und somit die Drehposition der Kurbelwelle. Im vorliegenden Beispiel entsprechen 120 Auftretensfälle des vollen Zählsignals einer Drehung von 720º der Kurbelwelle 110. Somit entspricht das Zahnzählsignal Winkelwerten, die von 0º bis 720º reichen, und zwar in Winkelschritten von 6º. Um sicherzustellen, daß der Zahnzähler 1235 mit dem Abfühlrad 150 synchronisiert ist, empfängt der Zahnzähler 1235 ein Stroboskopsignal. Das Stroboskopsignal stellt eine Drehung von 720º der Kurbelwelle 110 dar. Das Stroboskopsignal kann ansprechend auf das vorbestimmte Muster der Kurbelwellenimpulsabfolge bestimmt werden. Ein Außer-Synchronisation-Fehlersignal wird in dem Fall erzeugt, daß der Zahnzähler 1235 nicht mit dem Stroboskopsignal synchronisiert ist.
Das Kurbelwellenanordnungsmodul 1232 sagt die Periode des nächsten Impulses der zu erzeugenden Kurbelwellenimpulsabfolge vorher. Basierend auf dieser Information kann das Kurbelwellenanordnungsmodul 1232 genau die Drehung der Kurbelwelle mit hoher Genauigkeit bestimmen. Weiter ist das Kurbelwellenanordnungsmodul 1232 geeignet, um führende bzw. vorlaufende oder verzögernde Zeitabweichungen zu korrigieren.
Eine führende bzw. vorlaufende Zeitabweichung kann auftreten, wenn das volle Zählsignal erzeugt wird, bevor der nächste Impuls der Kurbelwellenimpulsabfolge erzeugt worden ist, beispielsweise wenn sich die Kurbelwelle 110 nicht um 6º gedreht hat. Wenn dieser Zustand auftritt, verzögert das Synchronisierungsmodul 1225 die Lieferung des Zwischenpositionssignals zum Winkelzähler 1230, bis die steigende Flanke des nächsten Impulses der Kurbelwellenimpulsabfolge erzeugt wird. Vorteilhafterweise zählt das Synchronisationsmodul 1225 die Zahl der Taktimpulse während dieses Zustandes und liefert entsprechend ein Vorlauffehlersignal an das Fehlermodul 1240.
Eine verzögernde Zeitabweichung bzw. Verzögerungszeitabweichung kann erscheinen, wenn der nächste Impuls der Kurbelwellenimpulsabfolge erzeugt wird, bevor das volle Zählsignal erzeugt wird, das heißt wenn sich die Kurbelwelle 110 schon um 6º gedreht hat. Wenn dieser Zustand auftritt, erzeugt das Synchronisationsmodul 1225 das Zwischenpositionssignal mit der gleichen Frequenz wie das Taktsignal, bis das volle Zählsignal erzeugt wird. Vorteilhafterweise zählt das Synchronisationsmodul 1225 die Anzahl der Kurbelwellenpositionsimpulse, die mit der CLOC- bzw. Taktfrequenz erzeugt werden und liefert darauf ansprechend ein Verzögerungsfehlersignal an das Fehlermodul 1240. Das Fehlermodul 1240 empfängt das Vorlauf- oder Verzögerungsfehlersignal und nimmt eine Korrekturhandlung vor, falls nötig. Das Fehlermodul 1240 weist einen Komparator bzw. eine Vergleichsvorrichtung 1245 und ein Fehlerdetektormodul 1250 auf. Der Komparator 1245 empfängt das Vorlauf- oder Verzögerungsfehlersignal von dem Syn chronisationsmodul 1225 und vergleicht den Wert des Fehlersignals mit einem berechneten Fehlergrenzwert. Ein Mikroprozessor oder eine andere Verarbeitungsvorrichtung kann den Fehlergrenzwert berechnen. Weiter kann der Fehlergrenzwert während des Motorbetriebes modifiziert werden. In dem vorliegenden Beispiel entspricht der Fehlergrenzwert 1,5º. Der Komparator 1245 erzeugt ein Außer-Toleranz-Signal ansprechend darauf, daß das Fehlersignal größer ist als die Fehlergrenze.
Das Fehlerdetektormodul 1250 empfängt die Stopuhrüberfluß-, Vorhersageüberfluß- und -unterflußfehlersignale, die im weiten Sinne die Motordrehzahl bestimmen. Beispielsweise tritt ein Stopuhr- oder Vorhersageüberflußfehler auf, wenn die Drehzahl des Motors geringer als 7 U/min. ist. Ein Vorhersage- bzw. Vorhersagevorrichtungsunterflußfehler tritt auf, wenn die Motordrehzahl größer ist als beispielsweise 28800 U/min. Das Fehlerdetektormodul 1250 empfängt auch die Außer-Synchronisation- und Außer-Toleranz-Signale. Ansprechend auf irgend eines dieser Signale erzeugt das Fehlerdetektormodul 1250 ein Fehlersignal.
Mit Bezug auf Fig. 2 liefert das Koordinatormodul 226 kontinuierlich die Motorereignisdaten für jeden Zylinder über einen Verbinder 236 mit 96 Pins bzw. Kontakten an das Wellenformerzeugungsmodul 234. Die Ereignisdaten werden auf 32-Bit-Adreß- und Datenleitungen übermittelt. Ansprechend auf den Empfang der Motorereignisdaten speichert das Wellenformerzeugungsmodul 234 die Daten in Registern, bis die überwachte Position der Kurbelwelle 110 mit dem berechneten Ereigniswinkel übereinstimmt. Entsprechend erzeugt das Wellenformerzeugungsmodul 234 entsprechend die festgelegten Einlaß-, Auslaß- und Einspritzwellenformen. Die von dem Wellenformerzeugungsmodul 234 erzeugten Wellenformen bestimmen die Größe und Dauer der Spannung, die an die Betätigungsvorrichtungen 135 anzulegen sind. Die mit jedem Zylinder assoziierten Wellenformen werden an das Treibermodul 240 über ein entsprechendes Und-Gatter 238 geliefert. Wie gezeigt ist das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 auch mit jedem jeweiligen Und-Gatter 238 verbunden.
Unter normalen Umständen empfängt das Kurbenwellenanordnungsmodul 232 ein Enable- bzw. Einschaltsignal von dem Koordinatormodul 226. Wenn jedoch ein Fehler auftritt, gibt das Koordinatormodul 226 ein Disable- bzw. Ausschaltsignal an das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 aus. Ansprechend auf den Empfang des Ausschaltsignals erzeugt das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 das Fehlersignal. Das Fehlersignal wird an jedes der Und-Gatter geliefert, was somit verhindert, daß die Wellenformen an das Treibermodul 240 geliefert werden. Ein Fehlersignal ist äquivalent einem logischen tiefen Pegel.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 und das Wellenformerzeugungsmodul in digitaler Schaltung eingerichtet und sie weisen feldprogrammierbare Gatter-Anordnungs-IC's bzw. Gate- Array-IC's, die von Xilinx hergestellt werden. Wie dem Fachmann offensichtlich sein wird, können das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 und das Wellenformerzeugungsmodul 234 in getrennten Digitalkomponenten oder in programmierbarer Software eingerichtet werden.
Das Treibermodul 240 weist eine Treiber- bzw. Antriebsschaltung 242 und eine Diagnoseschaltung 244 auf. Die Treiberschaltung 242 empfängt die Wellenformen und liefert entsprechend elektrische Energie an die Betätigungsvorrichtungen. Die Treiberschaltung 242 ist als einzelner Kasten gezeigt, es ist jedoch leicht offensichtlich, daß es einen speziellen Treiber für jede Betätigungsvorrichtung 135 gibt. Jede Treiberschaltung ist ähnlich jener, die von der US-Patentanmeldung Nr. 07/629, 063 beschrieben wird, die am 14. Dezember 1990 eingereicht wurde und der Caterpillar Inc. zu eigen ist.
Die Diagnoseschaltung 244 überwacht "Offen-Schaltungs"- und "Kurzschluß-Zustände" der Betätigungsvorrichtungen 135 und der assoziierten Verdrahtung. Wenn ein Diagnoseproblem auftritt, sendet die Diagnoseschaltung ein Signal an das Ereignisausführungsmodul 230. Das Ereignisausführungsmodul leitet diese Information an das Koordinatormodul 226 weiter, um einen entsprechenden Vorgang einzuleiten.
Das Leistungsmodul 250 weist eine 750-Volt-Versorgung 252 und eine 13-Volt-Versorgung 254 auf. Die Batterie 218 liefert die notwendige Spannung zum Betrieb der 750- und 13-Volt-Leistungsversorgungen. Die 750-Volt-Leistungsversorgung 252 verwendet eine Spannungsbetriebszustandssteuerung mit einem Leistungs-IC, die hergestellt wird von Unitrode als Modell Nr. UC3840. Die UC3840-IC wird in typischer Flyback-Weise konfiguriert, die in der Technik wohl bekannt ist. Die 750-Volt-Leistungsversorgung 252 liefert die ordnungsgemäße Spannung an die Treiberschaltung 242 zum Antrieb der Betätigungsvorrichtungen 135. Die 13-Volt-Leistungsversorgung 254 verwendet eine Strombetriebszustandssteuerung mit einer Leistungs-IC, die von Unitron als Modell Nr. UC3843 hergestellt wird. Die UC3843 liefert geregelte 13 Volt an die elektrischen Komponenten der Treiberschaltung. Jede der Leistungsversorgungsschaltungen ist in der Technik wohl bekannt und wird nicht weiter besprochen.
Fig. 3 veranschaulicht die erforderlichen Wellenformen zum Betrieb des Motors in der gewünschten Weise. Wie in Fig. 3A gezeigt, wird das Motorventil effektiv "rampenförmig" geöffnet, wird für eine vorbestimmte Zeitperiode bei der vorbestimmten Ventilanhebung offen gehalten und wird "rampenförmig" geschlossen. Die rampenförmige Bewegung des Ventils beim Öffnen und Schließen minimiert den Stoß der Ventile, wenn sie sich auf ihre Grenzpositionen bewegen. In Fig. 3B ist die erforderliche Wellenform zum Betrieb des assoziierten Ventils gezeigt. Der Ventilöffnungswinkel entspricht θ&sub1;, und der erste Ventilschließwinkel entspricht θ&sub2;. T&sub1; und T&sub2; sind die erforderlichen Perioden, um "rampenförmig" das Ventil zu öffnen, und T&sub3; und T&sub4; sind die erforderlichen Perioden, um das Ventil "rampenförmig" zu schließen. Die Werte von T&sub1; bis T&sub4; sind vorbestimmt und werden von der Mechanik der Betätigungsvorrichtung 135 bestimmt.
Fig. 3C zeigt die Einspritzwellenform. Der Einspritzwinkel entspricht θi, wobei P&sub1; die erste Einspritzperiode ist, wobei P&sub2; die zweite Einspritzperiode ist, und wobei P&sub3; die Periode zwischen den zwei Einspritzdauern ist. Fig. 3C zeigt eine Darstellung einer Split-Einspritzung bzw. einer geteilten Einspritzung. Wenn eine einzelne Einspritzung erwünscht ist, dann sind die Werte für P&sub2; und P&sub3; " 0 ".
Fig. 4 bis 10 sind Flußdiagramme, die ein Computersoftwareprogramm zur Einrichtung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das in diesen Flußdiagrammen abgebildete Programm ist insbesondere gut geeignet zur Anwendung mit den Mikrocomputer und den oben beschriebenen assoziierten Komponenten, obwohl irgend ein geeigneter Mikrocomputer bei der Ausführung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Diese Flußdiagramme bilden einen vollständigen und arbeitsfähigen Aufbau der bevorzugten Softwareprogramme. Die Softwareprogramme können leicht aus diesen detaillierten Flußdiagrammen codiert werden, und zwar unter Verwendung des Instruktions- bzw. Anweisungssatzes, der mit diesem System assoziiert ist, oder sie kann mit den Anweisungen von irgendeinem anderen geeigneten herkömmlichen Mikrocomputer codiert werden. Der Prozeß des Schreibens von Softwarecodes aus Flußdiagrammen wie diesen ist nur ein mechanischer Schritt für einen Fachmann.
Fig. 4 veranschaulicht den Datenfluß des Berechnungsmoduls 222. Wie gezeigt besteht das Berechnungsmodul 222 aus vier getrennten Softwaremodulen, die das Anwenderschnittstellenmodul 405 aufweisen, das Systemausführungsmodul 410, das Motoralgorithmusmodul 415 und das Eingangskonditionierungsmodul 420.
Das Anwenderschnittstellenmodul 405 empfängt die Bedienerparameter von der Bedienerschnittstelle 216. Die Bedienerparameter weisen den erwünschten Motorbetriebszustand auf. Vorteilhafterweise überwacht das Anwenderschnittstellenmodul 405 die Bedienerparameter und übermittelt nur die Parameter, die gültige Werte haben an die anderen Softwaremodule. Der gültige Wert entspricht Werten, die innerhalb der Steuerungsparameter der Steuerung 140 sind. Beispielsweise werden die gültigen Bedienerparameter in Form von elektronischen Signalen an das Systemausführungsmodul 410 übermittelt. Diese elektronischen Signale werden als Nachrichten bezeichnet. Obwohl das Bedienerschnittstellenmodul 405 als Teil des Berechnungsmoduls 222 gezeigt ist, sei bemerkt, daß das Bedienerschnittstellenmodul 405 ein Teil des Bedienerschnittstellenmoduls 216 sein kann.
Das Systemausführungsmodul 410 benimmt sich wie eine Endzustandsmaschine (finite state machine) und wird mit modularem Code entwickelt. Das Systemausführungsmodul 410 verwendet das VRTX-Echtzeit-Betriebssystem, welches von Readysystems hergestellt wird. Das Betriebssystem gestattet, daß das Systemausführungsmodul 410 die verschiedenen Softwaremodule in einer Multi-Tasking-Umgebung überwacht. Wie gezeigt empfängt das Systemausführungsmodul 410 Nachrichten von den anderen Modulen. Die Nachrichten können Bedienerparameter und Fehlerzustände aufweisen. Jedes Softwaremodul kann Daten in anderer Weise bezüglich eines Motorbetriebszustandes verarbeiten. Vorteilhafterweise diktiert das Systemausführungsmodul 410 den Motorbetriebszustand für jedes Softwaremodul. Die Motorbetriebszustände können einen manuellen Betriebszustand, einen Brennstoffeinsparungsbetriebszustand, einen Betriebszustand mit geteilter Einspritzung, einen Motorbremsbetriebszustand und irgendeinen zuvor besprochenen Betriebszustand aufweisen.
Das Eingangs- bzw. Eingangsgrößenkonditionierungsmodul 420 empfängt die "nicht zeitkritischen" Sensordaten und manipuliert die Daten zur Anwendung durch das Motoralgorithmusmodul 415. Es sei bemerkt, daß das Eingangskonditionierungsmodul 420 im Speicher der Konditionierungsschaltung 214 oder des Prozessormoduls 220 liegen kann. Weiter kann das Eingangskonditionierungsmodul 420 Daten zur Anwendung durch das Koordinatormodul 226 manipulieren.
Das Motoralgorithmusmodul 415 empfängt Signale, die die augenblickliche Motordrehzahl darstellen, vom Koordinatormodul 226, gefilterte Sensordaten von dem Eingangskonditionierungsmodul 420 und die Motorbetriebszustände von dem Systemausführungsmodul 410. Entsprechend berechnet das Motoralgorithmusmodul 415 die Ventil- und Einspritzereignisse für jeden Zylinder.
Wie in Fig. 4 gezeigt, stellen die Status- und Nachrichtensignale Informationen bezüglich der Betriebsvorgänge von jedem Softwaremodul dar. Die Information kann beispielsweise Fehlerwerte oder berechnete Werte aufweisen.
Fig. 5 bezieht sich auf die Softwaresteuerung des Anwenderschnittstellenmoduls 405. Das Anwenderschnittstellenmodul 405 wird im Block 505 initialisiert. Danach liefert die Steuerung eine Fertig-Nachricht an das Systemausführungsmodul 410 in Block 510. Die Fertig-Nachricht signalisiert, daß das Anwenderschnittstellenmodul 405 beginnen kann zu verarbeiten. Die Steuerung läuft dann zu einer zeitgesteuerten Schleife, die durch den Block 520 bezeichnet wird. Im Block 525 werden die Bedienerparameter durch die Steuerung gelesen. Wiederum können die Bedienerparameter manuell oder automatisch erzeugt werden. Im Block 530 wird der Motorbetriebszustand geprüft. Beispielsweise kann der Bediener anfordern, daß der gegenwärtige Motorbetriebszustand auf einen erwünschten Motorbetriebszustand umgeschaltet wird. Die Steuerung liefert den erwünschten Motorbetriebszustand an das Systemausführungsmodul 410. Entsprechend bestimmt das Systemausführungsmodul 410, ob der erwünschte Motorbetriebszustand angepaßt werden kann. Im Block 560 werden die Bedienerparameter mit gültigen Werten verglichen, die in einer Nachschautabelle zu finden sind. Die Nachschautabelle kann ein Teil eines RAM bzw. Arbeitsspeichers oder eines ROM bzw. Lesespeichers sein. Die Bedienerparameter, die den gültigen Werten der Nachschautabelle entsprechen, werden als gültig angesehen. Die Bedienerparameter, die außerhalb der Nachschautabelle liegen, werden mit gültigen Werten ersetzt, die einen sicheren Motorbetrieb ergeben, d. h. mit einem Wert, der das Zusammenstoßen von Ven til und Kolben vermeidet. Die gültigen Parameter können dann an andere Softwaremodule geliefert werden. Da das Anwenderschnittstellenmodul 405 große Datenmengen erzeugen kann, werden wohlbekannte Datenaufnahmealgorithmen im Block 575 eingesetzt, um den Datenfluß zu steuern.
Die Steuerung des Eingangskonditionierungsmoduls 420 wird in Fig. 6 veranschaulicht. Das Eingangskonditionierungsmodul 420 wird im Block 605 initialisiert. Danach liefert die Steuerung eine Fertig-Nachricht an das Systemausführungsmodul 410, was anzeigt, daß das Eingangsverarbeitungsmodul zur Verarbeitung fertig ist. Die Steuerung läuft dann weiter zu einer zeitgesteuerten Schleife mit einer vorbestimmten Aufnahmeperiode, wie durch Block 620 veranschaulicht. Im Block 625 werden die ungefilterten Sensordaten durch die Steuerung gelesen. Sobald die Daten gelesen werden, werden die Daten dann durch wohlbekannte Filteralgorithmen im Block 635 manipuliert. Der Block 650 richtet irgendwelche Fehler ein bzw. gleicht diese aus, die vom Empfang von irrtümlichen Daten auftreten können, und gibt entsprechend ein Fehler-Flag bzw. Fehlerzeichen aus.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, welches diese Steuerung des Motoralgorithmusmoduls 415 veranschaulicht. Der Block 705 initialisiert die Motorsteueralgorithmen. Sobald die Motorsteueralgorithmen initialisiert werden, läuft die Steuerung dann zum Block 710, wo der Algorithmus eine Fertig-Nachricht an das Systemausführungsmodul liefert. Die Fertig-Nachricht signalisiert, daß das Motoralgorithmusmodul 415 zur Verarbeitung fähig ist. Danach tritt die Steuerung in eine zeitgesteuerte Schleife mit einer vorbestimmten Aufnahmeperiode ein, die vom Block 715 veranschaulicht wird. Der Algorithmus empfängt verschiedene Daten, um die im Block 720 gezeigten Motorereignisse zu berechnen. Die Daten weisen Bedienerparameter von dem Anwenderschnittstellenmodul 405 auf, den Motorbetriebszustand vom Systemausführungsmodul 410, die gefilterten Sensordaten vom Konditionierungsmodul 420 und die Motordrehzahl vom Koordinatormodul 226. Entsprechend berechnet der Algorithmus die Einlaß-, Auslaß- und Einspritzereignisse für jeden Zylinder.
Die Ventilereignisse können empirisch durch wohlbekannte lineare Gleichungen berechnet werden, und zwar basierend auf der Kurbelwellendrehung und -drehzahl. Um jedoch die optimale Anordnung der Ventile zu bestimmen, kann es wünschenswert sein, "Karten" bzw. "Verzeichnisse" zu verwenden. Beispielsweise können der Prozessor und der assoziierte Speicher "Karten" aufweisen, die verwendet werden, um die Ventil- und Einspritzzeitsteuerung zu steuern. Beispielsweise können die Karten in einem Lesespeicher (ROM) oder einem Arbeitsspeicher (RAM) gespeichert werden. Eine Vielzahl von vorbestimmten Ventilzeitsteuerwerten für verschiedene Kombinationen von Motorabfüllwerten weisen die Ventilzeitsteuerkarten auf. Jeder Motorbetriebszustand kann eine entsprechende Karte aufweisen. Die Werte der Karten werden empirisch für eine Motorfamilie bestimmt, und zwar durch Ausführung von Tests an dem Motor und durch Kompilieren bzw. Zusammenstellen eines Zeitplans von optimalen Werten der Motorventilzeitsteuerung für verschiedene Kombinationen von Motorabfüllwerten mit Bezug auf einen Motorbetriebszustand. Optimalerweise werden die Motorzeitsteuerwerte dem Motor ermöglichen, zu arbeiten, während er EPA-Emissionsstandards erfüllt. Nachdem dieser Motorzeitsteuerungsplan vollendet worden ist, werden die Werte dann in die verschiedenen Zellen des Lesespeichers oder des Arbeitsspeichers programmiert. Somit werden die berechneten Motorventilzeitsteuerereignisse auf eine Karte bzw. ein Verzeichnis während des Betriebs des Fahrzeugs angewandt, und die Karte wird Ereignisse ausgeben, die einen erwünschten Wert darstellen, der den Motorbetrieb ermöglicht, um die EPA-Emissionsstandards zu erfüllen.
Die Brennstoffeinspritzereignisse für jeden Zylinder werden aus Brennstoffeinspritzkarten berechnet, die dann ähnlich jenen der Motorventilkarten sind. Die Brennstoffeinspritzkarten haben gespeicherte Zeitsteuerwinkelwerte für unterschiedliche Motordrehzahlen, wobei solche Werte wiederum bestimmt worden sind durch Tests bezüglich eines wirkungsvollen Motorbetriebs. Die tatsächlichen Motordrehzahlsignale werden auf die Karte angewandt, wobei die entsprechenden Brennstoffeinspritzzeitsteuerwinkelsignale erzeugt werden. Solche Werte werden dabei wiederum so bestimmt, daß sie die EPA-Standards für verschiedene unterschiedliche Kombinationen von Motordrehzahl und -zeitsteuerung innerhalb der Betriebsbereiche dieser Zustände erfüllen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Brennstoffeinspritzkarten ähnlich jenen, die für den Motor Modell Nr. 3176 von Caterpillar Inc. vorgesehen sind. Es mag jedoch dem Fachmann offensichtlich sein, daß ande re Brennstoffeinspritz- oder Motorventilzeitsteuerkarten leicht eingesetzt werden könnten.
Abhängig vom Motorbetriebszustand wird der Algorithmus die Motorereignisse für jeden Zylinder bestimmen. Beispielsweise kann der Bediener in einem manuellen Betriebszustand alle Ereigniswinkel für die Ventilverschiebung und die Brennstoffeinspritzung bestimmen. Jedoch kann bei einem Brennstoffeinsparungsbetriebszustand der Algorithmus eine Brennstoffsteuerstrategie basierend auf den Brennstoffeinspritzkarten einsetzen, und zwar unter Verwendung einer PI-Rückkoppelungssteuerung bzw. PI- Regelung basierend auf einer erwünschten und einer tatsächlichen Motordrehzahl, um beispielsweise das Einspritzereignissignal zu erzeugen.
Die Motorereignisse werden entsprechend den relativen Zeitsteuerungwinkeln bestimmt, wie durch Block 720 gezeigt. Die relativen Zeitsteuerwinkel werden aus dem Leistungshub am oberen Todpunkt (TDC = top dead center) des assoziierten Zylinders bestimmt. Beispielsweise werden alle Motorereignisse für den Zylinder Nr. 1 mit Bezug auf den Leistungshub (TDC) des Zylinders Nr. 1 bestimmt. Somit beziehen sich die bestimmten Motorereigniswinkel auf jeweilige obere Todpunktpositionen der Zylinder des jeweiligen Leistungshubes. Die Steuerung läuft dann weiter zum Block 725.
Der Block 725 überwacht die Motorereignisse, um ein Zusammenstoßen von Kolben und Ventil zu vermeiden. Beispielsweise wird jedes Motorereignis mit einer Matrix mit einem Wert verglichen, der einen sicheren Motorbetrieb darstellt. Die Matrix kann im RAM oder im ROM zu finden sein. Die Motorereigniswerte, die außerhalb der Matrix liegen, werden eliminiert, und Ersatzwerte werden eingefügt. Die überwachten Werte werden dann zum Block 730 weitergeleitet, wo die relativen Zeitsteuerwinkel in absolute Zeitsteuerwinkel umgewandelt werden. Die folgende Umwandlung ist in Tabelle 1 veranschaulicht:

Tabelle 1

Relativer Zeitsteuerwinkel Absoluter Zeitsteuerwinkel

Oberer Todpunkt Zylinder 1 (Leistungshub) 0 Grad
Oberer Todpunkt Zylinder 5 (Leistungshub) 120 Grad
Oberer Todpunkt Zylinder 3 (Leistungshub) 240 Grad
Oberer Todpunkt Zylinder 6 (Leistungshub) 360 Grad
Oberer Todpunkt Zylinder 2 (Leistungshub) 480 Grad
Oberer Totpunkt Zylinder 4 (Leistungshub) 600 Grad
Tabelle 1 basiert auf einem Vier-Takt-Motor mit einer Zündreihenfolge von 1, 5, 3, 6, 2, 4. Wie gezeigt sind die Motorereigniswinkel mit Bezug auf den oberen Todpunkt des Leistungshubes des jeweiligen Zylinders. Somit wird auf Ereigniswinkel für den Zylinder Nr. 5 mit 120º Bezug genommen. Dieses Verfahren hat eine Tabelle mit den Einspritz-, Einlaß- und Auslaßereignissen für jeden Zylinder mit Bezug auf die entsprechenden Kurbelwellenwinkel zur Folge. Die Werte von Tabelle 1 sind nur zu Beispielzwecken, und die tatsächlichen Werte werden von der Zündreihenfolge des Motors abhängen. Sobald die absoluten Ereigniswinkel bestimmt werden, fährt der Prozeß dann zu Block 735 fort.
Im Block 735 ordnet der Algorithmus die Motorereignisse in einer Eingabeanordnung an, und zwar mit Reihenfolge des Kurbelwellenwinkels, d. h. in der Reihenfolge des Auftretens. Die Eingabeanordnung ist so angeordnet, daß die Motorereignisse für einen vollen Motorzyklus geschrieben werden, beispielsweise von 0 bis 720 Grad. Fig. 11 zeigt einen Teil der Eingabeanordnung 1100. Wie gezeigt wird jedes Ereignis in der Eingabeanordnung 1100 mit Bezug auf eine vorbestimmte Zähnezahl des Abführrades angeordnet. Die vorbestimmte Zähnezahl ergibt eine genaue Darstellung des Kurbelwellenwinkels. Die Eingabeanordnung wird dann an das Koordinatormodul 224 geliefert, was durch Block 740 gezeigt ist.
Der Datenfluß des Koordinatormoduls 226 wird allgemein durch Fig. 8 gezeigt. Zwei Softwaremodule weisen das Koordinatormodul 226 auf. Ein Eingangsdrehzahlberechnungsmodul 805 berechnet die Motordrehzahl und die Kurbelwellenposition. Ein Ereignismodul 810 modifiziert die Motorereignisse, die durch das Berechnungsmodul 222 erzeugt werden, und liefert die Motorereignisse an das Ereignisausführungsmodul 230. Beispielsweise empfängt das Motordrehzahlberechnungmodul 805 die Kurbelwellenimpulsabfolge und berechnet darauf ansprechend die Motordrehzahl und liefert ein Signal, welches die Motordrehzahl anzeigt, an das Berechnungsmodul 222. Zusätzlich bestimmt das Motordrehzahlberechnungsmodul 805 die Position der Kurbelwelle und liefert ein dafür repräsentatives Signal an das Ausgangsereignismodul 810. Das Ereignismodul 810 empfängt die Motorereignisse vom Berechnungsmodul und liefert die Motorereignisse an das Ereignisausführungsmodul 230 bei der geeigneten Kurbelwellenposition.
Fig. 9 zeigt allgemein die Steuerung des Motordrehzahlberechnungsmoduls 805. Das Motordrehzahlberechnungsmodul weist eine mehrdimensionale Anordnung auf, und zwar mit Anordnungsindizes mit einer Zahl von 0 bis 119. Jeder Index in der Anordnung entspricht einem vorbestimmten Zahn auf dem Abfühlrad 150. Ein Softwarepointer bzw. -zeiger schaltet den Anordnungsindex um 1 bei jedem Impuls der Kurbelwellenimpulserzeuger weiter, wie von Block 905 gezeigt. In dieser Weise wird die Position oder Orientierung der Kurbelwelle überwacht. Der Index der Kurbelwellenpositionsanordnung wird dann mit einem vorbestimmten Wert verglichen, der mit MAX-COUNT bezeichnet wird. In dem vorliegenden Beispiel ist der Wert von MAX-COUNT 119. MAX-COUNT stellt zwei vollständige Kurbelwellenumdrehungen dar. Wenn die Kurbelwellenposition oder der Pointer- bzw. Zeigerwert 119 ist, dann wird der Zeiger auf den Index 0 gesetzt, wie von Block 920 bezeichnet.
Ansprechend darauf, daß die Kurbelwellenpositionsanordnung auf 0 zurückgesetzt wird, wird das Stroposkop-Signal erzeugt. Die Steuerung geht dann zu Block 925 voran, wo der Algorithmus das Zahnmuster des Abfühlrades 150 bestimmt.
Das Zahnmuster wird wie folgt bestimmt: Der Algorithmus mißt die Breite und Periode von jedem Impuls und berechnet die entsprechende Zahngröße. Dieses Ergebnis wird dann mit dem vorbestimmten Zahnmuster des Abfühlrades 150 verglichen, wie durch Block 935 gezeigt. Wenn das berechnete Zahnmuster nicht mit dem vorbestimmten Zahnmuster übereinstimmt, dann wird ein Fehler-Flag bzw. Fehler ausgegeben, wie von Block 940 gezeigt. Das Fehlerzeichen hat ein Signal zur Folge, welches an das Kurbelwellenanordnungsmodul 232 geliefert wird. Die von dem Kurbelwellenanordnungsmodul 232 erzeugten Signale werden auch durch das Motordrehzahlberechnungsmodul 805 überwacht, wie im Block 925 gezeigt. Die Steuerung fährt zum Block 945 fort, wo die Motordrehzahl berechnet wird.
Die Motordrehzahl wird berechnet durch Messung der Periode von aufeinanderfolgenden Impulsen. Die gemessene Periode ist umgekehrt proportional zur Motordrehzahl. Die Motordrehzahl wird mit Bezug auf die folgende Formel berechnet:
Motordrehzahl = [(N/ (TTOT)) · 60/R]
N = aufeinanderfolgende Impulse
TTOT = gesamte Periode der aufeinanderfolgenden Impulse
R = Anzahl der Zähne auf dem Abfüllrad
Das Ausgangsereignismodul 810 ist allgemein in Fig. 10 gezeigt. Die Funktion des Ausgangsereignismoduls 810 ist es, die Motorereignisse von der Eingabeanordnung 1100 zu den Wellenformerzeugungsmodulregistern 1110 zu übertragen. Um beim besseren Verständnis zu helfen, wird Fig. 10 mit Bezug auf Fig. 11 besprochen. Die Besprechung beginnt mit Bezug auf den Block 1005, wo die Größe eines Sortierungsfensters berechnet wird. Vorteilhafterweise wird die Sortierungsfenstergröße ansprechend auf die Verarbeitungszeit des Koordinatormoduls 226 berechnet. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist die Größe des Sortierungsfensters ungefähr 18º, was drei Abfüllradzähnen entspricht. In Block 1010 durchsucht der Algorithmus die Eingabeanordnung 1100 nach den Ventil- und Einspritzereignissen, die in dem Sortierungsfenster liegen. Die Steuerung läuft dann zum Block 1020, wo jedes Ventilereignis in ein getrenntes Ventilöffnungs- und -verschlußereignis getrennt wird. Beispielsweise berechnet das Koordinatormodul 226 einen zweiten Ventilverschlußwinkel θ&sub1;, basierend auf dem ersten Ventilverschlußwinkel θ&sub2; und den Ventilrampenperioden T&sub3;, T&sub4;. Somit wird ein Ventilereignis eines jeweiligen Motorventils eines assoziierten Zylinders mit den Werten (θ&sub1;, θ&sub2;, T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, T&sub4;) getrennt, und zwar in ein getrenntes Ventilöffnungsereignis mit den Werten (θ&sub1;, θ&sub2;, T&sub1;, T&sub2;) und ein Ventilverschlußereignis mit den Werten (θ&sub1;', θ&sub2;, T&sub3;, T&sub4;). Danach überträgt das Koordinatormodul 226 die Motorereignisse innerhalb des Sortierungsfensters in die Ausgabeanordnung 1105. Die Ereigniswerte sind in sequentieller Reihenfolge mit Bezug auf den Ereigniswinkel angeordnet. Beispielsweise ist das Ventilöffnungsereignis mit Bezug auf den Ventilöffnungswinkel θ&sub1; angeordnet, der Ventilverschlußwinkel ist mit Bezug auf den Ventilverschlußwinkel θ&sub2;, angeordnet, und das Einspritzereignis ist mit Bezug auf den Einspritzwinkel θi, angeordnet. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist die Ausgabeanordnung 1105 ähnlich der Eingabeanordnung 1100.
Wenn ein Konflikt auftritt, d. h. die Motorereignisse haben identisch berechnete Winkelwerte, gibt der Sortierungsprozeß den in Konflikt stehenden Ereignissen Priorität, sodaß zuerst kein kritisches Ereignis mehr auftritt und dann weniger kritische Ereignisse später auftreten. Die Steuerung geht dann zum Block 1025, wo ein Fehlerflag bzw. Fehlerzeichen überwacht wird, um zu bestimmen, ob ein Fehler aufgetreten ist. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, dann werden die Werte der Ausgangsanordnung 1105 gelöscht. Andernfalls geht die Steuerung dann zum Block 1030, wo die Größe des Ausgangsfensters berechnet wird.
Die Ausgangsfenstergröße wird mit Bezug auf die Verarbeitungszeit des Koordinatormoduls 226 berechnet. Sobald das Ausgangsfenster berechnet worden ist, läuft die Steuerung dann zum Block 1040, wo der Algorithmus die Ausgabeanordnung 1105 abtastet, die durch das Ausgangsfenster definiert wird. Die Steuerung geht dann weiter zum Block 1045, wo der zweite Ventilöffnungswinkel θ&sub2;' von jedem Ventilverschlußwinkel ansprechend auf die gegenwärtige Motordrehzahl erneut berechnet wird. Sobald die zweiten Ventilschließwinkel θ&sub2;' erneut berechnet worden sind, schreibt der Algorithmus dann alle Motorereignisse in das Ausgangsfenster an die Wellenformerzeugungsmodulregister 1110.
Es sei bemerkt, daß die in der Eingabeanordnung 1100 und der Ausgabeanordnung 1105 gezeigten Werte nur zu Veranschaulichungszwecken sind. Die tatsächlichen Werte hängen vom gewünschten Betriebszustand des Motors ab.
Mit Bezug auf Fig. 3B und 3C haben die Motorereignisse, die in das Wellenformerzeugungsmodul 234 geschrieben werden, die folgenden Werte:
Ventil offen: θ&sub1;; T&sub1;; T&sub2;; θ&sub2;
Ventil schließen: θ&sub2;; T&sub3;; T&sub4;; θ&sub2;
Einspritzung: θ&sub1;; P&sub1;; P&sub2;; P&sub3;
Der Wert des ersten Ventilverschlußwinkels θ&sub2; ist der Notfallventilverschlußwinkel. Beispielsweise stellt der mit θ&sub2; assoziierte Winkel den Winkel dar, bei dem das Motorventil geschlossen sein sollte, um einen Zusammenstoß von Kolben und Ventil zu vermeiden.

Industrielle Anwendbarkeit

Die vorliegende Erfindung gibt eine unabhängige Steuerung von jedem Zylinder in einem Funken- oder kompressionsgezündeten Mehr-Zylinder-Verbrennungsmotor. Vorteilhafterweise bestimmt die vorliegende Erfindung die Ventil- und Brennstoffeinspritzereignisse, um unabhängig jeden Zylinder in den erwünschten Motorbetriebszustand zu steuern. Die Steuerung der Zylinder kann für getrennte Zylindergruppen unterschiedlich sein, oder auf einer Basis von Zylinder zu Zylinder. Die Zylinder können über einen vollständigen Drehzahl- und Drehmoment eines Motors gesteuert werden, um genauso unterschiedliche Motorbetriebszustände zu erreichen. Die Steuerung und Optimierung der Leistungsausgabe ist für jeden Zylinder einzeln zu verwirklichen. Die flexible Zeitsteuerung erleichtert verbesserte Motorbremseigenschaften. Darüber hinaus macht die elektronische Steuerung eine geteilte Einspritzung weniger kompliziert, um die Motorbelastung und das Geräusch zu verringern.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung können aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.

Claims

1. Steuersystem (140) für einen Verbrennungsmotor (100) mit einer Vielzahl von Zylindern (C&sub1;-Cn) und einer drehbaren Kurbelwelle (110), wobei jeder Zylinder (C&sub1;-Cn) ein elektronisch betätigbares Einlaßventil, ein Auslaßventil (120, 125) und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (130) aufweist, wobei folgendes vorgesehen ist:

Abfühlmittel (145) zur Überwachung der Drehung der Kurbelwelle (110) und darauf ansprechendes Erzeugen einer Kurbelwellenimpulsfolge;

Bedienerschnittstellenmittel (216) zur Erzeugung von Bedienerparametersignalen, die eine Betriebsart aus einer Vielzahl von Motorbetriebsarten aufweisen;

Koordinationsmittel (226) zum Empfang der Kurbelwellenimpulsfolge und darauf ansprechendes bestimmen der Drehzahl des Motors (100) und Erzeugung eines die bestimmte Motordrehzahl repräsentierenden Signals;

Berechnungsmittel (222) zum Empfang der Bedienerparametersignale und des Motordrehzahlsignals, wobei ansprechend darauf die Ventil- und Einspritzereigenisse für jeden Zylinder (C&sub1;-Cn) bestimmt werden, um darauf ansprechend die eine Motorbetriebsart zu erreichen, und Erzeugung von Signalen, die für die bestimmten Ventil- und Einspritzereignisse repräsentativ sind,

Mittel (232) zum Empfang der Kurbelwellenimpulsfolge und darauf ansprechendes Bestimmen der Drehposition der Kurbelwelle (110) und Erzeugung von digitalen Signalen, die für die bestimmte Kurbelwellenposition eine Anzeige bilden; und

Mittel (234) zum Empfang der Ventil- und Einspritzereignissignale und der Digitalsignale und darauf ansprechendes Liefern eines Ereigniswellenformsignals an jedes der elektrisch betätigbaren Ventile und Brennstoffeinspritzvorrichtungen bei einer entsprechenden Drehposition der Kurbelwelle (110), wobei die Ereigniswellenformsignale repräsentativ sind für eine Spannung, die an die elektrisch betätigbaren Ventile und Brennstoffeinspritzvorrichtungen angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Berechnungsmittel (222) eine Matrix aufweisen, die Werte enthält, welche ein Ventil-Kolben- Klappern bzw. einen Zusammenstoß zwischen Ventil und Kolben verhindern, und wobei die Berechnungsmittel die Ventilereigniswerte mit den Werten der Matrix vergleichen, und wobei diejenigen Ventilereigniswerte die außerhalb der Matrixwerte gefunden oder festgestellt werden mit den entsprechenden Matrixwerten substituiert werden.

2. Steuersystem (140) nach Anspruch 1, wobei ein Ventilereignis einen Ventilöffnungswinkel und einen ersten Ventilschließwinkel eines entsprechenden Motorventils (120, 125) umfaßt, wobei der Ventilöffnungswinkel und der erste Ventilschließwinkel bezüglich der Drehposition der Kurbelwelle (110) bestimmt werden.

3. Steuersystem (140) nach Anspruch 2, wobei ein Einspritzereignis einen Einspritzwinkel und eine Einspritzperiodendauer einer entsprechenden Brennstoffeinspritzvorrichtung (130) umfaßt, wobei der Einspritzwinkel relativ zur Drehposition der Kurbelwelle (110) bestimmt wird.

4. Steuersystem (140) nach Anspruch 3, wobei die Berechnungsmittel (222) eine Eingabeanordnung (1100) und Mittel zur Anordnung der Ventil- und Einspritzereignisse in der Eingangsanordnung (1100) aufweisen, wobei die Ventil- und Einspritzereignisse in einer aufsteigenden Reihenfolge bezüglich des zugehörigen Ereigniswinkels angeordnet sind.

5. Steuersystem (140) nach Anspruch 4, wobei die Koordinationsmittel (226) eine Ausgangsanordnung (1105) aufweisen, und Mittel zum Durchsuchen der Eingangsanordnung (1100) nach den Ventil- und Einspritzereignissen und darauf ansprechende Trennung jedes Ventilereignisses in ein unterschiedliches Ventilöffnungsereignis und Ventilschließereignis.

6. Steuersystem (140) nach Anspruch 5, wobei die Koordinationsmittel (226) Mittel aufweisen zur Berechnung eines zweiten Ventilschließwinkels und -anordnung der Ventilöffnungs-, Ventilschließ-, und Einspritzereignisse in der Ausgangs- oder Ausgabeanordnung (1105) in aufsteigender Ordnung bezüglich des zugehörigen Ereigniswinkels, wobei das Ventilöffnungsereignis den Ventilöffnungs- und ersten Ventil schließwinkel umfaßt, wobei das Ventilschließereignis den ersten und zweiten Ventilschließwinkel umfaßt.

7. Steuersystem (140) nach Anspruch 6, wobei die Koordinationsmittel (226) Mittel aufweisen zum Durchsuchen der Ausgangsanordnung (1105) nach Ventilschließereignissen und Wiederberechnung des zweiten Ventilschließwinkels jedes entsprechenden Ventilschließereignisses ansprechend auf die Motordrehzahl, und Lieferung der zugehörigen Ventil- und Einspritzereignissignale an Ereigniswellenformerzeugungsmittel (234).

8. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors (100) mit einer Vielzahl von Zylindern (C&sub1;-Cn) und einer drehbaren Kurbelwelle (110), wobei jeder Zylinder (C&sub1;-Cn) ein elektronisch betätigbares Einlaßventil, Auslaßventil (120, 125) und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (130) aufweist, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:

Überwachung der Drehung der Kurbelwelle (110) und darauf ansprechend Erzeugung einer Kurbelwellenimpulsfolge;

Erzeugung von Bedienerparametersignalen die einen aus einer Vielzahl von Motorbetriebsarten umfassen;

Empfang der Kurbelwellenimpulsfolge und darauf ansprechende Bestimmung der Drehzahl des Motors (100) und Erzeugung eines die bestimmte Motordrehzahl repräsentierenden Signals;

Empfang der Bedienerparametersignale und des Motor drehzahlsignals und darauf ansprechende Bestimmung von Ventil- und Einspritzereignissen für jeden Zylinder (C&sub1;-Cn) um darauf ansprechend die eine Motorbetriebsart zu erreichen, und Erzeugen von Signalen repräsentativ für die bestimmten Ventil- und Einspritzereignisse,

Empfang der Kurbelwellenimpulsfolge und darauf ansprechende Bestimmung der Drehposition der Kurbelwelle (110) und Erzeugen von Digitalsignalen, die die bestimmte Kurbelwellenposition anzeigen; und

Empfang der Ventil- und Einspritzereignissignale und der digitalen Signale und darauf ansprechendes Liefern eines Ereigniswellenformsignals an jedes der elektrisch betätigbaren Ventile und Brennstoffeinspritzvorrichtungen und zwar an einer entsprechenden Drehposition der Kurbelwelle (110), wobei die Ereigniswellenformsignale repräsentativ für eine Spannung sind, die an die elektrisch betätigbaren Ventile und Brennstoffeinspritzvorrichtungen angelegt werden muß,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erzeugens von Signalen repräsentativ für die bestimmten Ventil- und Einspritzereignisse das Vergleichen der Ventilereigniswerte mit Matrixwerten umfaßt, die das Ventil-Kolben-Klappern bzw. einen Zusammenstoß zwischen Ventil und Kolben vermeiden, wobei die Ventilereigniswerte, die außerhalb der Matrixwerte liegen mit entsprechenden Matrixwerten substituiert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein Ventilereignis einen Ventilöffnungswinkel und einen ersten Ventil schließwinkel eines entsprechenden Motorventils (120, 125) umfaßt, wobei ein Einspritzereignis einen Einspritzwinkel und eine Einspritzzeitdauer oder Einspritzperiodendauer einer entsprechenden Brennstoffeinspritzvorrichtung (130) umfaßt, wobei Ventilöffnungswinkel, erste Ventilschließwinkel und Einspritzwinkel relativ zur Drehposition der Kurbelwelle (110) bestimmt sind, und wobei der Schritt des Trennens jedes der Ventilereignisse in ein bestimmtes Ventilöffnungsereignis und Ventilschließereignis vorgesehen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei folgende Schritte vorgesehen sind: Berechnen eines zweiten Ventilschließwinkels und Anordnung der Ventilöffnungs,- der Ventilschließ-, und der Einspritzereignisse relativ zu dem zugehörigen Ereigniswinkel, wobei das Ventilöffnungsereignis den Ventilöffnungs- und ersten Ventilschließwinkel umfaßt, und wobei das Ventilschließereignis den ersten und zweiten Ventilschließwinkel umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei folgender Schritt vorgesehen ist: Wiederberechnung des zweiten Ventilschließwinkels jedes entsprechenden Ventilschließereignisses ansprechend auf die Motordrehzahl.