DE10312992A1

DE10312992A1 - System und Verfahren zum Kalibrieren eines variablen Ventilbetätigungssystems

Info

Publication number: DE10312992A1
Application number: DE10312992A
Authority: DE
Inventors: Sean O Cornell; Richard H Holtman; Scott A Leman; John S Pipis Jr; Ronald D Shinogle
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2003-11-27
Also published as: US6668773B2; US20030213448A1

Abstract

Ein Verfahren zum Kalibrieren eines variablen Ventilbetätigungssystems ist vorgesehen. Ein Motorventil wird aus einer ersten Position, in der das Motorventil eine Fluidströmung blockiert zu einer zweiten Position bewegt, in der das Motorventil eine Fluidströmung hindurchlässt. Ein Ventilbetätiger wird betätigt zum Verhindern, dass das Motorventil zu der ersten Position zurückkehrt. Ein Signal wird übertragen, um zu bewirken, dass der Ventilbetätiger dem Motorventil erlaubt, zu der ersten Position zurückzukehren. Die Rückkehr des Motorventils zu der ersten Position wird bestimmt. Ein Zeitparameter, der eine abgelaufene Zeit zwischen der Übertragung des Signals und der Bewegung des Motorventils zu der ersten Position anzeigt, wird bestimmt.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Beschreibung ist auf ein System und ein Verfahren zum Kalibrieren eines variablen Ventilbetätigungssystems und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Kalibrieren eines variablen Ventilbetätigungssystems für einen Verbrennungsmotor gerichtet.

Ausgangspunkt

Die Brennstoffeffizienz ist ein wesentlicher Belang bei dem Design und dem Betrieb eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweise einem Diesel-, Benzin- oder Gas- bzw. Erdgasmotor. Demgemäß wird eine erhebliche Menge an Forschung und Entwicklungsarbeit in Richtung einer Verbesserung der Brennstoffeffizienz eines Verbrennungsmotors gerichtet. Ein Anstieg der Brennstoffeffizienz lässt sich direkt auf eine Reduktion der Brennstoffkosten, die mit dem Betrieb des Motors assoziiert sind, übertragen.
Ein möglicher Ansatz zum Verbessern der Brennstoffeffizienz umfasst eine genaue Steuerung der Strömung von Gasen in den Motor hinein und aus diesem heraus. Dies kann erreicht werden durch Modifizieren des typischen Motorventilbetätigungssystems, zum Vorsehen einer Flexibilität bei der Betätigungszeitsteuerung bzw. dem Timing der Einlass- und Auslassventile. Dies erlaubt, dass die Strömung von Gasen zu und aus dem Motor zugeschnitten werden, um besondere Betriebsbedingungen des Motors zu erfüllen bzw. zu treffen.
Die Motorventile in einem Verbrennungsmotor werden typischerweise über eine Nockenanordnung angetrieben, die betriebsmäßig mit der Kurbelwelle des Motors verbunden ist. Die Drehung der Kurbelwelle hat eine entsprechende Drehung der Nockenwelle zur Folge, welche ein oder mehrere Nockenfolgeelemente antreibt. Die Bewegung des Nockenfolgeelements bewirkt die Betätigung der Motorventile.
Die Form des Nockens bzw. der Nase bestimmt das Timing und die Dauer der Ventilbetätigung.

Ein Motor kann jedoch ein variables Ventilbetätigungssystem umfassen, wie es beispielsweise in U. S. Patent 6,237,551 von Macor et al. vom 29. Mai 2001 beschrieben ist. Bei dieser Art System ist eine Nockenanordnung so konfiguriert, dass sie Motorventile für eine bestimmte Zeitperiode offen hält, und ein Zusatz- bzw. Hilfsventil ist vorgesehen, zum selektiven Lösen bzw. außer Eingriff bringen der Nockenanordnung. Dies erlaubt, dass die Motorventile unabhängig von dem Betätigungstiming bzw. der Zeitsteuerung der Nockenanordnung geschlossen werden können und dies verbessert die Steuerung über das Ventilbetätigungstiming.

Die verbesserte Steuerung, die durch ein variables Ventilbetätigungssystem vorgesehen wird, kann Verbesserungen hinsichtlich der Brennstoffeffizienz ermöglichen. Das variable Ventilbetätigungsventil kann betrieben werden zum selektiven Implementieren einer Variation des üblichen Diesel- oder Ottozyklus während des Betriebs des Motors. Z. B. können die Einlassventile so gesteuert werden, dass sie einen Zyklus des Millertyps mit "spätem Einlass" implementieren. Bei einem Millerzyklus mit spätem Einlass werden die Einlassventile des Motors für den Einlasshub geöffnet und für einen Teil des Kompressionshubs des Motorkolbens offen gehalten.

Das Implementieren einer Variation des herkömmlichen Ventilbetätigungstimings erfordert eine genaue Steuerung über die Motorventile. Um die Vorteile hinsichtlich der Brennstoffeffizienz zu erhalten, die durch die selektive Implementierung einer Ventilbetätigungsvariation gegeben sind, sollte das tatsächliche Öffnen und Schließen der Motorventile innerhalb von ein paar Grad einer Kurbelwellendrehung des erwarteten Öffnens und Schließens der Motorventile auftreten. Jegliche Variation hinsichtlich des tatsächlichen Öffnens und Schließens der Motorventile kann die potentiellen Brennstoffeffizienzgewinne negieren.

Jedoch kann jede Ventilbetätigungsanordnung leicht unterschiedliche Ansprechcharakteristika besitzen oder entwickeln, und zwar in Folge von Herstellungstoleranzen, Umgebungsbedingungen und/oder Abnutzungscharakteristika. Mit anderen Worten eine Ventilbetätigungsanordnung kann ein Motorventil schneller oder langsamer als eine andere Ventilbetätigungsanordnung öffnen oder schließen. Die unterschiedlichen Ansprechcharakteristika der Ventilbetätigungsanordnungen können eine Verringerung des potentiellen Brennstoffeffizienzgewinns für einen bestimmten Motor zur Folge haben. Demgemäß kann die Effektivität eines variablen Ventilbetätigungssystems verbessert werden, durch in Betracht ziehen von unterschiedlichen Ansprechcharakteristika in unterschiedlichen variablen Ventilanordnungen.

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

Die Erfindung

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Kalibrieren eines variablen Ventilbetätigungssystems gerichtet. Ein Motorventil wird aus einer ersten Position bewegt, in der das Motorventil eine Strömung von Fluid blockiert, und zwar zu einer zweiten Position, in der das Motorventil eine Fluidströmung hindurch bzw. vorbei lässt. Ein Ventilbetätiger wird betätigt, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der ersten Position zurückkehrt. Ein Signal wird übertragen, um zu bewirken, dass der Ventilbetätiger dem Motorventil erlaubt zu der ersten Position zurück zu kehren. Die Rückkehr des Motorventils zu der ersten Position wird bestimmt. Ein Zeitparameter, der eine abgelaufene Zeit zwischen der Übertragung des Signals und der Bewegung des Motorventils zu der ersten Position anzeigt wird bestimmt.

In einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf ein Motorventilbetätigungssystem gerichtet. Ein Motorventil ist bewegbar zwischen einer ersten Position, in der das Motorventil eine Fluidströmung blockiert und einer zweiten Position in der das Motorventil eine Fluidströmung hindurch lässt. Eine Feder steht im Eingriff mit dem Motorventil und spannt das Motorventil zu der ersten Position vor. Ein Ventilbetätiger ist selektiv betätigbar, um zu verhindern, dass das Motorventil zu der ersten Position zurückkehrt. Ein Sensor ist derart konfiguriert, dass er eine Anzeige vorsieht, wann das Motorventil sich in der ersten Position befindet. Eine Steuerung liefert ein Steuersignal an den Ventilbetätiger, um das Motorventil zu der ersten Position zurückkehren zu lassen und empfängt die Anzeige von dem Sensor. Die Steuerung bestimmt eine abgelaufene Zeit zwischen der Lieferung des Signals und der Bewegung des Motorventils zu der ersten Position.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines Verbrennungsmotors;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Zylinder- und Ventilbetätigungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische und Diagrammansicht eines Strömungsmittel- bzw. Fluidversorgungssystems für einen Ventilbetätiger für ein Motorventil gemäß einem Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4a eine graphische Darstellung eines beispielhaften Signals, das zum Betätigen eines Ventilbetätigers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist;
Fig. 4b eine graphische Darstellung einer Versetzung eines Wegesteuerventils, das sich aus dem beispielhaften Signal gemäß Fig. 4a ergibt;
Fig. 4c eine graphische Darstellung einer Versetzung eines Motorventils, das sich aus dem beispielhaften Signal gemäß Fig. 4a ergibt; und
Fig. 5 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Kalibrieren einer Ventilbetätigungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Detaillierte Beschreibung

Es wird nun im Detail auf die Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, Bezug genommen. Wo immer es möglich ist, werden dieselben Bezugszeichen über die Zeichnungen hinweg verwendet, um dieselben oder ähnliche Teile zu benennen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Verbrennungsmotors 20 ist in Fig. 1 dargestellt. Für den Zweck der vorliegenden Offenbarung ist der dargestellte und beschriebene Motor 20 ein Viertaktdieselmotor. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass der Motor 20 irgendeiner Art eines Verbrennungsmotors sein kann wie z. B. ein Benzin- oder Gas- bzw. Erdgasmotor.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst der Motor 20 einen Motorblock 28, der eine Vielzahl von Zylindern 22 definiert. Ein Kolben 24 ist gleitbar innerhalb jedes Zylinders 22 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Motor 20 sechs Zylinder 22 und sechs assoziierte Kolben 24. Der Fachmann wird leicht erkennen, dass der Motor 20 eine größere oder geringere Anzahl von Kolben 24 aufweisen kann und dass die Kolben 24 in einer "Reihen"-Konfiguration, einer "V"- Konfiguration oder irgendeiner anderen herkömmlichen Konfiguration angeordnet sein können.
Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst der Motor 20 eine Kurbelwelle 27, die drehbar innerhalb des Motorblocks 28 angeordnet ist. Eine Verbindungsstange 26 verbindet jeden Kolben 24 mit der Kurbelwelle 27. Jeder Kolben 24 ist mit der Kurbelwelle 27 so gekoppelt, dass eine Gleitbewegung des Kolben 24 innerhalb des jeweiligen Zylinders 22 eine Drehung der Kurbelwelle 27 zur Folge hat. In gleicher Weise bewirkt eine Drehung der Kurbelwelle 27 eine Gleitbewegung des Kolbens 24.
Der Motor 20 umfasst auch einen Zylinderkopf 30. Der Zylinderkopf 30 definiert einen Einlassdurchlass 41, der zu wenigstens einem Einlassanschluss 36 für jeden Zylinder 22 führt. Der Zylinderkopf 30 kann ferner zwei oder mehrere Einlassanschlüsse 36 für jeden Zylinder 22 definieren.
Ein Einlassventil 32 ist innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnet. Das Einlassventil 32 umfasst ein Ventilelement 40, das zum selektiven Blockieren des Einlassanschlusses 36 konfiguriert ist. Wie in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben wird, kann jedes Einlassventil 32 zwischen einer ersten oder geschlossenen Position und einer zweiten oder geöffneten Position bewegt werden. Die Einlassventile 32 für jeden Zylinder 22 können gemeinsam oder unabhängig von einander bewegt werden.
Der Zylinderkopf 30 definiert auch wenigstens einen Auslassanschluss 38 für jeden Zylinder 22. Jeder Auslassanschluss 38 führt von dem jeweiligen Zylinder 22 zu einem Auslassdurchlass 43. Der Zylinderkopf 30 kann ferner zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 für jeden Zylinder 22 definieren.
Ein Auslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlusses 38 angeordnet. Das Auslassventil 34 umfasst ein Ventilelement 48, das zum selektiven Blockieren des Auslassanschlusses 38 konfiguriert ist. Wie in größerer Einzelheit nachfolgend beschrieben wird, kann jedes Auslassventil 34 betätigt werden zum Anheben des Ventilelements 48, um dadurch den jeweiligen Auslassanschluss 38 zu öffnen. Die Auslassventile 34 für jeden Zylinder 22 können gemeinsam oder unabhängig von einander betätigt werden.
Fig. 2 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Zylinders 22 des Motors 20. Wie gezeigt, definiert der Zylinderkopf 30 ein Paar von Einlassanschlüssen 36, welche den Einlassdurchlass 41 mit dem Zylinder 22 verbinden. Jeder Einlassanschluss 36 umfasst ein Ventilsitz 50. Ein Einlassventil 32 ist innerhalb jedes Einlassanschlusses 36 angeordnet. Das Ventilelement 40 des Einlassventils 32 ist für einen Eingriff mit dem Ventilsitz 50 konfiguriert. Wenn das Einlassventil 32 in einer geschlossenen Position ist, dann steht das Ventilelement 40 mit dem Ventilsitz 50 in Eingriff, um den Einlassanschluss 36 zu schließen und eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22 zu blockieren. Wenn das Einlassventil 32 aus der geschlossenen Position angehoben ist, erlaubt das Einlassventil 32 eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22.
In gleicher Weise kann der Zylinderkopf 30 zwei oder mehr Auslassanschlüsse 38 (von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist) definieren, welche den Zylinder 22 mit dem Auslassdurchlass 43 verbinden. Ein Auslassventil 34 ist innerhalb jedes Auslassanschlusses 38 angeordnet. Ein Ventilelement 48 von jedem Auslassventil 34 ist zum Schließen des Auslassanschlusses 38 konfiguriert, wenn das Auslassventil 34 in einer geschlossenen Position ist und eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22 blockiert. Wenn das Auslassventil 34 aus der geschlossenen Position angehoben ist, erlaubt das Auslassventil 34 eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, umfasst der Motor 20 eine Serie von Ventilbetätigungsanordnungen 44. Eine Ventilbetätigungsanordnung 44 kann betriebsmäßig mit jedem Paar von Einlassventilen 32 für jeden Zylinder 22 assoziiert sein. Jede Ventilbetätigungsanordnung 44 bewegt oder "hebt" betriebsmäßig das assoziierte Einlassventil 32 oder das Auslassventil 34 aus einer geschlossenen Position zu einer geöffneten Position, um eine Fluidströmung relativ zum Zylinder 22 hindurch zu lassen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 umfasst die Ventilbetätigungsanordnung 44 eine Brücke 54, die mit jedem Ventilelement 40 über ein paar von Ventilstangen bzw. -stössel 46 verbunden ist. Eine Feder 56 kann um jede Ventilstange 46 zwischen dem Zylinderkopf 30 und der Brücke 54 angeordnet sein. Die Feder 56 wirkt zum Vorspannen beider Ventilelemente 40 in Eingriff mit dem jeweiligen Ventilsitz 50, um dadurch jeden Einlassanschluss 36 zu schließen.
Die Ventilbetätigungsanordnung 44 umfasst auch einen Kipphebel 64. Der Kipphebel 64 ist zum Schwenken um einen Schwenkpunkt bzw. -einrichtung 66 konfiguriert. Ein Ende 68 des Kipphebels 64 ist mit der Brücke 54 verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Kipphebels 64 ist mit einer Nockenanordnung 52 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 umfasst die Nockenanordnung 52 einen Nocken 60 mit einer Nockenkeule bzw. -nase, der an einer Nockenwelle angebracht ist, eine Schub- oder Stösselstange 61, und einem Nockenfolgeelement 62. Der Fachmann wird erkennen, dass die Nockenanordnung 52 andere Konfigurationen aufweisen kann wie z. B. eine bei der der Nocken 60 direkt auf den Kipphebel 64 wirkt.
Die Ventilbetätigungsanordung 44 kann durch den Nocken 60 angetrieben werden. Der Nocken 60 ist mit der Kurbelwelle 27 verbunden, so dass eine Drehung der Kurbelwelle 27 eine entsprechende Drehung des Nockens 60 induziert. Der Nocken 60 kann mit der Kurbelwelle 27 über irgendwelche Mittel, welche sich dem Fachmann ergeben verbunden sein, wie z. B. über eine Getriebereduktionsanordnung (nicht gezeigt). Wie der Fachmann erkennen wird, bewirkt eine Drehung des Nockens 60 dass sich das Nockenfolgeelement 62 und die assoziierte Stösselstange 61 periodisch zwischen einer oberen und einer unteren Position hin- und herbewegen.
Die Hin- und Herbewegung der Stösselstange 61 bewirkt, dass sich der Kipphebel 64 um den Schwenkpunkt 66 schwenkt. Wenn sich die Stösselstange 61 in die durch den Pfeil 58 angezeigte Richtung bewegt, wird sich der Kipphebel 64 schwenken und die Brücke 54 in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Die Bewegung der Brücke 54 bewirkt, dass sich jedes Einlassventil 32 anhebt und die Einlassanschlüsse 36 öffnet. Während der Nocken 60 seine Drehung fortfährt, wirken die Federn 56 auf die Brücke 54, um jedes Einlassventil 32 zu der geschlossenen Position zurück zu bringen.
Auf diese Art und Weise steuert die Form und Ausrichtung des Nockens 60 die Betätigungszeitsteuerung bzw. das Timing der Einlassventile 32. Wie der Fachmann erkennen wird, kann der Nocken 60 zum Koordinieren der Betätigung der Einlassventile 32 mit der Bewegung des Kolbens 24 konfiguriert sein. Zum Beispiel können die Einlassventile 32 betätigt werden zum Öffnen der Einlassanschlüsse 36, wenn sich der Kolben 24 zu einer unteren Todpunktposition innerhalb des Zylinders 22 bewegt, um zu erlauben, dass Luft aus dem Einlassdurchlass 41 in den Zylinder 22 strömt.
Eine ähnliche Ventilbetätigungsanordnung 44 kann mit jedem Paar von Auslassventilen 34 für jeden Zylinder 22 verbunden sein. Ein zweiter Nocken (nicht gezeigt) kann mit der Kurbelwelle 27 verbunden sein zum Steuern des Betätigungstimings der Auslassventile 34. Die Auslassventile 34 können betätigt werden zum Öffnen der Auslassanschlüsse 38, wenn sich der Kolben 24 in Richtung einer oberen Todpunktposition innerhalb des Zylinders 22 bewegt, um zu erlauben, dass Abgas aus dem Zylinder 22 in den Abgasdurchlass 43 strömt.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst die Ventilbetätigungsanordnung 44 auch einen Ventilbetätiger 70. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilbetätiger 70 fluidbetätigt. Es sei jedoch bemerkt, dass der Ventilbetätiger 70 elektrisch oder hydraulisch betätigt sein kann.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Ventilbetätiger 70 einen Betätigerzylinder 72, der eine Betätigerkammer 76 definiert. Ein Betätigerkolben 74 ist gleitbar innerhalb des Betätigerzylinders 72 angeordnet und ist mit einer Betätigerstange 78 verbunden. Eine Rückführfeder (nicht gezeigt) kann auf den Betätigerkolben 74 wirken, um den Betätigerkolben 74 zu einer Heimat- bzw. Ruheposition zurückzuführen. Die Betätigerstange 78 ist mit einem Ende 68 des Kipphebels 64 in Eingriff bringbar.
Eine Fluidleitung 80 ist mit der Betätigerkammer 76 verbunden. Druckfluid kann durch die Fluidleitung 80 in die Betätigerkammer 76 geleitet werden, um den Betätigerkolben 74 innerhalb des Betätigerzylinders 72 zu bewegen. Eine Bewegung des Betätigerkolbens 74 bewirkt, dass die Betätigerstange 78 mit dem Ende 68 des Kipphebels 74 in Eingriff kommt.
Fluid kann in die Betätigerkammer 76 eingeführt werden, wenn die Einlassventile 32 in einer geöffneten Position sind, um die Betätigerstange 78 in Eingriff mit dem Kipphebel 64 zu bewegen, um dadurch die Einlassventile 32 in der geöffneten Position zu halten.
Alternativ kann Fluid zu der Betätigerkammer 76 geleitet werden, wenn die Einlassventile 32 in der geschlossenen Position sind, um die Betätigerstange 78 in Eingriff mit dem Kipphebel 64 zu bringen und den Kipphebel 64 um den Schwenkpunkt 66 zu schwenken, um dadurch die Einlassventile 32 zu öffnen.
Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, ist eine Fluidquelle 84 vorgesehen, um Fluid von einem Tank 87 abzuziehen und Druckfluid an den Ventilbetätiger 70 zu liefern. Die Fluidquelle 84 kann Teil eines Schmiersystems sein, das typischerweise bei einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Ein solches Schmiersystem kann Druckfluid mit einem Druck von beispielsweise weniger als 700 KPa (100 psi) oder noch genauer zwischen ungefähr 410 KPa und 620 KPa (60 psi und 90 psi) vorzusehen. Alternativ kann die Fluidquelle eine Pumpe sein, die zum Vorsehen eines Fluids mit einem höheren Druck wie beispielsweise zwischen ungefähr 10 MPa und 35 MPa (1450 psi und 5000 psi) vorzusehen.
Ein Fluidversorgungssystem 79 verbindet die Fluidquelle 84 mit dem Ventilbetätiger 70. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Fluidquelle 84 mit einem Fluiddurchlass bzw. -rail 86 verbunden über eine Fluidleitung 85. Ein Steuerventil 82 ist in der Fluidleitung 85 angeordnet. Das Steuerventil 82 kann geöffnet werden, um zu erlauben, dass Druckfluid von der Fluidquelle 84 zu dem Fluidrail 86 strömt. Das Steuerventil 82 kann geschlossen werden, um zu verhindern, dass Druckfluid von der Fluidquelle 84 zu dem Fluidrail 86 strömt.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, liefert das Fluidrail 86 Druckfluid von der Fluidquelle 84 zu einer Serie von Ventilbetätigern 70. Jeder Ventilbetätiger 70 kann mit entweder den Einlassventilen 32 oder den Auslassventilen 34 eines bestimmten Motorzylinders 22 (gemäß Fig. 1) assoziiert sein. Die Fluidleitungen 80 lenken Druckfluid von dem Fluidrail 86 in die Betätigerkammer 76 jedes Ventilbetätigers 70.
Ein Wegesteuerventil 88 kann in jeder Fluidleitung 80 angeordnet sein. Jedes Wegesteuerventil 88 kann geöffnet werden, um zu erlauben dass Druckfluid zwischen dem Fluidrail 86 und der Betätigerkammer 76 strömt. Jedes Wegesteuerventil 88 kann geschlossen werden, um zu verhindern, dass Druckfluid zwischen dem Fluidrail 86 und der Betätigerkammer 76 strömt. Das Wegesteuerventil 88 kann normalerweise vorgespannt sein in eine geschlossene Position und betätigt werden, um eine Fluidströmung durch das Wegesteuerventil 88 zu erlauben. Alternativ kann das Wegesteuerventil 88 normalerweise in eine offene Position vorgespannt sein und betätigt werden, um zu verhindern dass Fluid durch das Wegesteuerventil 88 strömt. Der Fachmann wird erkennen, dass das Wegesteuerventil 88 irgendeine Art eines steuerbaren Ventils sein kann, wie z. B. ein zwei Spulen aufweisendes Verriegelungs- oder Einrastventil. Der Fachmann wird erkennen, dass das Fluidversorgungssystem 79 mehrere unterschiedliche Konfigurationen aufweisen kann und mehrere unterschiedliche Komponenten umfassen kann. Z. B. kann das Fluidversorgungssystem 79 ein Rückschlagventil umfassen, das parallel zu dem Wegesteuerventil 88 zwischen dem Steuerventil 82 und dem Hydraulikbetätiger 70 plaziert ist. Zusätzlich kann das Fluidversorgungssystem 79 eine Hochdruckfluidquelle umfassen. Das Fluidversorgungssystem 79 kann auch ein Snubber oder Dämpfungsventil zum Steuern der Fluidströmungsrate von dem Hydraulikbetätiger 70 und ein Dämpfungssystem umfassen, welches einen Akkumulator und eine eingeschränkte Zumessöffnung umfassen kann, um Druckosszillationen in der Betätigerkammer 76 und der Fluidleitung 80 zu verhindern.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Steuerung 100 mit jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 und dem Steuerventil 82 verbunden. Die Steuerung 100 kann ein elektronisches Steuermodul, das einen Mikroprozessor und einen Speicher besitzt umfassen. Wie es für den Fachmann bekannt ist, ist der Speicher mit dem Mikroprozessor verbunden und speichert einen Satz von Instruktionen und Variablen. Mit dem Mikroprozessor und einem Teil des elektronischen Steuermoduls sind unterschiedliche an andere bekannte Schaltungen assoziiert, wie beipsielsweise eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierschaltung und Elektromagnet Treiberschaltungen neben anderen.
Die Steuerung 100 kann programmiert sein zum Steuern eines oder mehrerer Aspekte des Betriebs des Motors 20. Z. B. kann die Steuerung 100 programmiert sein zum Steuern der Ventilbetätigungsanordnung 44, des Brennstoffeinspritzsystems und irgendeiner anderen Motorfunktion, die üblicherweise durch ein elektronisches Steuermodul gesteuert wird. Die Steuerung 100 kann den Motor 20basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors und/oder Instruktionen, die von einem Betreiber empfangen werden, steuern.
Die Steuerung 100 kann die Ventilbetätigungsanorndnung 44 durch Übertragung eines Signals, wie z. B. eines Stroms an das Wegesteuerventil 88 steuern. Das übertragene Signal kann das selektive Öffnen und/oder Schließen des Wegesteuerventils 88 zur Folge haben. Wenn das Wegesteuerventil 88 ein normalerweise geschlossenes Ventil ist, kann das übertragene Signal bewirken, dass sich das Wegesteuerventil 88 für eine bestimmte Zeitperiode öffnet. Wenn das Wegesteuerventil 88 ein normalerweise geöffnetes Ventil ist, kann das übertragene Signal bewirken, dass sich das Wegesteuerventil für eine bestimmte Zeitperiode schließt. Durch Steuern des Öffnens und Schließens des Wegesteuerventils 88 kann die Steuerung 100 die Strömung von Fluid zu und von dem Ventilbetätiger 70 steuern und dadurch den Eingriff der Betätigerstange 78 mit dem Kipphebel 74 steuern. Der Fachmann wird erkennen, dass die Art und Form des übertragenen Signals an das Wegesteuerventil 88 von den Betriebscharakteristika des bestimmten Wegesteuerventils 88 abhängt.
Der Graph gemäß Fig. 4a illustriert ein beispielhaftes Signal 92 für ein normalerweise geöffnetes Wegesteuerventil 88. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Signal 92 ein Strom mit einer Wellenform, die konfiguriert ist zum Schließen des Wegesteuerventils 88 für eine vorbestimmte Zeitperiode. Der Fachmann wird erkennen, dass das Signal 92 irgendeine Form oder Wellenform besitzen kann, die notwendig ist zum Steuern des Wegesteuerventils 88, um dadurch den Ventilbetätiger 70 zu lösen bzw. freizugeben. Der Graph in Fig. 4b illustriert die Versetzung des Wegesteuerventils 88, welche dem Signal 92 entspricht. Der Graph 4c illustriert die entsprechende Versetzung 90 des Motorventils 32.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Ventilbetätigungsanordnung 44 einen Sensor 77 umfassen. Der Sensor 77 ist zum Abfühlen der Position von Motorventilen 32 konfiguriert. Wie dargestellt kann der Sensor 77 die Position der Motorventile 32 indirekt bestimmen durch Abfühlen der Position einer Komponente des Ventilbetätigers 70 wie zum Beispiel des Betätigerkolbens 74 oder der Betätigerstange 78.
Der Sensor 77 kann auch so konfiguriert sein, dass er die Position des Motorventils 32 abfühlt direkt wie zum Beispiel durch Abfühlen einer Versetzung der Ventilstange 46 oder der Brücke 54.
Der Sensor 77 kann ein Magnetsensor sein wie zum Beispiel ein Sensor des "LVDT"-Typs oder irgendeine andere Einrichtung, die sich dem Fachmann ergibt, die in der Lage ist, die Position und/oder Bewegung des Ventilbetätigers 70 oder der Motorventile 32 abzufühlen. Zusätzlich kann der Sensor 77 permanent an der Ventilbetätigungsanordnung 44 oder dem Sensor 77 befestigt sein oder temporär mit der Ventilbetätigungsanordnung 44 in Eingriff bringbar sein.
Der Sensor 77 kann auch betriebsmäßig mit der Fluidleitung 80 verbunden sein. Der Sensor 77 kann konfiguriert sein zum Abfühlen des Drucks des Fluids innerhalb der Fluidleitung 80. Alternativ kann der Sensor 77 konfiguriert sein zum Abfühlen der Strömungsrate des Fluids durch die Fluidleitung 80.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Steuerung 100 einen Stromsensor 101 umfassen. Der Stromsensor ist konfiguriert zum Überwachen des Stroms, der an das Wegesteuerventil 88 angelegt wird. Der Stromsensor 101 kann irgendeine Art eines Sensors sein, die sich dem Fachmann ergibt, und der in der Lage ist, die Größe eines Stroms abzufühlen. Es sei bemerkt, dass der Stromsensor 101 Teil der Steuerung 100 sein kann oder der Stromsensor 101 kann ein separater Sensor sein, der an irgendeiner geeigneten Stelle positioniert ist.
Die Steuerung 100 kann die Information, die durch die Sensoren 77 und 101 vorgesehen wird, verwenden, um die Ventilbetätigungsanordnung 44 zu kalibrieren. Das Flussdiagram gemäß Fig. 5 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zum Kalibrieren der Ventilbetätigungsanordnung 44.

Industrielle Anwendbarkeit

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und beim Betrieb kann die Steuerung 100 selektiv den Ventilbetätiger 70 betätigen, um zu verhindern, dass ein Motorventil, wie beispielsweise ein Einlassventil 32 sich schließt. Wie zuvor bemerkt, betätigt die Drehung des Nockens 60 eine Stösselstange 61 und den Kipphebel 64 zum Öffnen und Schließen von Einlassventilen 32. Typischerweise fällt das Öffnen des Einlassventils 32 im Wesentlichen mit dem Beginn eines Einlasshubs des Kolbens 24 zusammen.
Wenn der Nocken 60 und die Stösselstange 61 beginnen den Kipphebel 64 zu schwenken, stellt die Steuerung 100 sicher, dass das Steuerventil 82 und das Wegesteuerventil 88 in einer geöffneten Position sind. Dies erlaubt, dass Druckfluid aus der Fluidquelle 84 durch das Fluidrail 86 und in die Betätigerkammer 76 strömt. Die Kraft des in die Betätigerkammer 76 eintretenden Fluids bewegt den Betätigerkolben 74, so dass sich die Betätigerstange 78 erstreckt, um dem Ende 68 des Kipphebels 64 zu folgen, während sich der Kipphebel 64 zum Öffnen der Einlassventile 32 schwenkt.
Der Abstand und die Bewegungsrate der Betätigerstange 78 hängt von der Konfiguration der Betätigerkammer 76 und des Fluidversorgungssystems 79 ab. Die Betätigerkammer 76 kann so konfiguriert sein, dass sie der Betätigerstange 78 erlaubt den Kipphebel 64 über einen vorbestimmten Abstand zu folgen. Der vorbestimmte Abstand kann ein Teil des Abstandes sein, über den sich der Kipphebel 64 bewegt, wenn er die Einlassventile 32 öffnet. Das Fluidversorgungssystem 79 kann so konfiguriert sein, dass es eine ausreichende Fluidströmung an die Betätigerkammer 76 vorsieht, um sicherzustellen, dass die Betätigerkammer 76 mit Fluid gefüllt ist und dass die Betätigerstange 78 voll ausgefahren ist, bevor der Nocken 60 das Einlassventil 32 zu der geschlossenen Position zurückführt.
Die Steuerung 100 kann den Ventilbetätiger 70 betätigen durch Schließen des Wegesteuerventils 88. Dies verhindert, dass Fluid aus der Betätigerkammer 76 entweicht. Während der Nocken 60 fortfährt sich zu drehen, und die Federn 56 die Einlassventile 32 zu der geschlossenen Position drängen, kommt die Betätigerstange 78 mit dem Ende 68 des Kipphebels in Eingriff und verhindert, dass sich die Einlassventile 32 schließen. Solange das Wegesteuerventil 88 in der geschlossenen Position bleibt, verhindert das eingeschlossene Fluid in der Betätigerkammer 76 dass die Federn 56 die Einlassventile 32 zu der geschlossenen Position zurückführen. Somit hält der Ventilbetätiger 70 die Einlassventile 32 in der geöffneten Position unabhängig von der Wirkung der Nockenanordnung 52.
Die Steuerung 100 kann den Ventilbetätiger 70 außer Eingriff bringen, um zu erlauben, dass sich die Einlassventile 32 schließen durch Öffnen des Wegesteuerventils 88. Dies erlaubt, dass Druckfluid aus der Betätigerkammer 76 herausströmt. Die Kraft der Feder 56 drückt das Fluid aus der Betätigerkammer 76 wodurch dem Betätigerkolben 74 erlaubt wird sich innerhalb des Betätigerzylinders 72 zu bewegen. Dies ermöglicht, dass sich der Kipphebel 64 schwenkt, so dass die Einlassventile 32 zu der geschlossenen Position bewegt werden.
Es wird eine Zeitperiode vergehen zwischen dem Zeitpunkt zu dem die Steuerung 100 dem Wegesteuerventil 88 befielt sich zu öffnen und dem Zeitpunkt zu dem sich das Einlassventil 32 schließt. Diese Zeitperiode kann durch unterschiedliche Faktoren beeinflusst werden, einschließlich z. B. den Charakteristika des Wegesteuerventils 88, den Eigenschaften des Fluids, den Charakteristika der Ventilbetätigungsanordnung 44 und den Charakteristika des Fluidversorgungssystems 79.
Die Steuerung 100 kann das Schließen der Einlassventile oder Auslassventile Zeitsteuern zum Implementieren irgendeiner Variation eines herkömmlichen Diesel- oder Ottozyklus, wie sich dem Fachmann leicht ergibt. Z. B. kann die Steuerung 100 das Schließen des Einlassventils 32 für einen Teil des Kompressionshubs eines Kolbens verzögern, um einen Millerzyklus mit "spätem Einlass" zu implementieren. Die Steuerung 100 kann andere Variationen an einem herkömmlichen Diesel- oder Ottozyklus in ähnlicher Weise implementieren.
Die selektive Implementierung des Millerzyklus mit spätem Einlass oder anderen solchen Ventilbetätigungsvariationen können die Brennstoffeffizienz des Motors 20 erhöhen. Um die Brennstoffeffizienzvorteile zu erreichen sollte die Steuerung 100 jedoch das Schließen des Motorventils 32 eng zusammenpassend mit einem bestimmten Ort und/oder einer Bewegung des Kolbens 24 koordinieren. Idealerweise sollte die Steuerung 100 das Schließen des Motorventils 32 innerhalb +/- 1° der Drehung der Kurbelwelle 27 in Bezug auf den erwarteten Kurbelwellenschließwinkel koordinieren.
Um diese präzise Koordination zu erhalten kann jede Ventilbetätigunsanordnung 44 kalibriert werden zum Bestimmen eines Zeitsteuer bzw. Timingparameters, der die Zeitdauer anzeigt, die zwischen dem Öffnen des Wegesteuerventils 88 und dem Schließen des Motorventils 32 abläuft. Die Steuerung 100 kann die Zeitsteuerparameter verwenden zum Bestimmen wann das Wegesteuerventil 88 zu öffnen ist, um das ordnungsgemäße Schließen des Einlassventils 32 zu erreichen. Ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines solchen Zeitsteuer- bzw. Timingparameters ist in Fig. 5 dargestellt.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird das Einlassventil 32 in eine geöffnete Position wie z. B. durch eine Nockenanordnung 52 bewegt. (Schritt 110). Das Wegesteuerventil 88 wird zu einer geschlossenen Position bewegt. Unter Bezugnahme auf das beispielhafte Signal 92 gemäß Fig. 4a kann ein sich erhöhender Strom an das Wegesteuerventil 88 zum Schließen des Ventils übertragen werden. Wie in Fig. 4b gezeigt ist, bewirkt der sich erhöhende Strom eine Versetzung 96 in dem Wegesteuerventil 88 während sich das Ventil zu einer geschlossenen Position 97 bewegt.
Wenn sich das Wegesteuerventil 88 zu einer geschlossenen Position 97 bewegt, wird verhindert, dass Fluid aus der Betätigerkammer 76 entweicht. Wenn das Einlassventil 32 durch die Nockenanordnung 52 geschlossen ist, kommt die Betätigerstange 78 mit dem Kipphebel 64 in Eingriff. (Schritt 112). Die Kraft des Fluids in der Betätigerkammer 76 hält das Einlassventil 32 in einer teilweise geöffneten Position 89.
Ein Signal zum Lösen des Ventilbetätigers 70 wird übertragen. (Schritt 114). Das übertragene Signal kann z. B. eine Veränderung in dem Strom sein, der an das Wegesteuerventil 88 angelegt wird. Unter Bezugnahme auf das beispielhafte Signal 92 gemäß Fig. 4a ist das übertragene Signal eine Verringerung der Stromgröße von einem Spitzenstrom 93. Wie in Fig. 4b gezeigt ist erlaubt die Reduktion in der Größe des an das Wegesteuerventil 88 angelegten Stroms, dass das Wegesteuerventil 88 zu einer geöffneten Position 98 zurückkehrt. Es sei bemerkt, dass in dem Fall eines normalerweise geschlossenen Ventils das übertragene Signal ein Anstieg in einem angelegten Strom sein kann.
Die Position des Einlassventils 32 wird überwacht. (Schritt 116) Während sich das Wegesteuerventil 88 öffnet drückt die Kraft der Feder 56, die an dem Einlassventil 32 wirkt, Fluid aus der Betätigerkammer 76 heraus. Dies erlaubt wiederum, dass sich das Einlassventil 32 zu einer geschlossenen Position 91 bewegt. Der Sensor 77 (gemäß Fig. 2) überwacht die Position des Einlassventils 32, um zu bestimmen wann das Einlassventil 32 zu der geschlossenen Position 91 zurückgekehrt ist. Der Sensor 77 kann die Position des Einlassventils 32 direkt überwachen oder der Sensor 77 kann die Position des Einlassventils 32 indirekt durch Überwachen der Position des Ventilbetätigers 70 überwachen. Jede dieser Messtechniken wird dem Sensor 77 erlauben, die Größe des Ventilhubs des Einlassventils 32 zu bestimmen.
Der Sensor 77 kann auch den Druck und/oder die Fluidströmung von der Betätigerkammer 76 durch die Fluidleitung 80 überwachen, um zu bestimmen, wann das Einlassventil 32 zu der geschlossenen Position zurückgekehrt ist. Z. B. kann die Reduktion der Fluidströmung von der Betätigerkammer 76 auf ungefähr Null anzeigen, dass der Betätigerkolben 74 aufgehört hat sich zu bewegen und somit das Einlassventil 32 geschlossen ist. Zusätzlich kann eine Reduktion des Drucks des Fluids in der Betätigerkammer 76 und der Fluidleitung 80 auf ein bestimmtes Niveau anzeigen, dass das Einlassventil 32 zu der geschlossenen Position zurückgekehrt ist.
Ein Zeitparameter wird bestimmt. (Schritt 118). Der Zeitparameter ist eine Anzeige der abgelaufenen Zeit zwischen der Übertragung des Signals zum Öffnen des Wegesteuerventils 88 und dem Schließen des Einlassventils 32 (wie durch die Zeit t₂ in Fig. 4c angezeigt ist). Der Zeitparameter kann gemessen werden zwischen jeden messbaren Punkten, die während des Prozesses des Lösens des hydraulischen Betätigers 70 zum Schließen des Einlassventils 32 angetroffen wird. Z. B. kann der Startpunkt die Zeit sein, zu der der Strom verändert wird zum Verringern der Größe des Stroms von dem Spitzenniveau 93, wie durch t₀ in Fig. 4c angezeigt ist. Alternativ kann der Startpunkt die Zeit sein, zu der sich das Wegesteuerventil 88 zu der geöffneten Position bewegt, wie durch die Zeit t₁ in Fig. 4c angezeigt ist. Das Öffnen des Wegesteuerventils 88 kann angezeigt werden durch eine Strombiegung bzw. -wendepunkt 94 in dem an das Wegesteuerventil 88 angelegten Strom. Andere mögliche Messpunkte können sich dem Fachmann leicht ergeben.
Zusätzliche Parameter, die mit der Bewegung des Einlassventils 32 in Beziehung stehen, können auch überwacht werden. Z. B. kann die Hubhöhe des Einlassventils als eine Funktion der Zeit gemessen werden. Die Steuerung 100 kann diese Information verwenden, wenn eine bestimmte Hubhöhe eines Motorventils erwünscht ist. Der Fachmann kann erkennen, dass zusätzlich Parameter, wie z. B. die Ventilgeschwindigkeit und Beschleunigung auch gemessen und während eines Kalibrationsprozesses gespeichert werden können.
Basierend auf den bestimmten Zeitparameter kann die Steuerung 100 die geeignete Zeit zum Übertragen eines Signals zum Lösen des Ventilbetätigers 70 zum Erreichen eines gewünschten Schließens eines Motorventils berechnen. Z. B. kann die Steuerung 100 durch Überwachen der Drehgeschwindigkeit und/oder des Winkels der Kurbelwelle 27 oder des Nockens 60 und durch Kennen des Zeitparameters das Signal zum Öffnen des Wegesteuerventils 88 an der geeigneten Position der Kurbelwelle 27 oder des Nockens 60 übertragen, um die gewünschte Schließzeitsteuerung bzw. das Timing des Motorventils zu erreichen.
Das oben beschriebene Verfahren zum Bestimmen des Zeitparameters für eine Ventilbetätigeranordnung 44 kann auf einer Ventil-bei-Ventil-Basis oder Motor-bei- Motor-Basis durchgeführt werden. Z. B. kann ein Kalibrationsvorgang an jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 durchgeführt werden zum Bestimmen des Zeitparameters für eine bestimmte Ventilbetätigungsanordnung 44, bevor die Ventilbetätigungsanordnung 44 in einen Motor 20 installiert wird. Der Zeitparameter kann an die Steuerung 100 oder einem Motorsteuermodul übertragen werden über jeden bekannte Vorgang. Z. B. kann der Zeitparameter in einem Strichcode codiert sein, der an der bestimmten Ventilbetätigungsanordnung 44 angebracht ist. Der Strichcode kann dann während des Zusammenbaus des Motors gescannt werden, um den Zeitparameter in das Motorsteuermodul einzugeben. Alternativ kann der Zeitparameter an eine Seriennummer für die bestimmte Ventilbetätigungsanordnung 44 gebunden sein und in einer Datenbank gespeichert werden. Der Zeitparameter kann dann während des Zusammenbauvorgangs des Motors 20 in das Motorsteuermodul eingegeben werden.
Der beschriebene Kalibrationsvorgang kann auch durchgeführt werden, nachdem der Motor 20 zusammengebaut ist. Ein Sensor 77 kann temporär an jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 in dem Motor 20 befestigt werden, um den jeweiligen Zeitparameter zu bestimmen. Nachdem der Kalibrationsvorgang durchgeführt wurde und das Motorsteuermodul mit dem Zeitparameter auf den neuesten Stand gebracht wurde, können die Sensoren 77 von den Ventilbetätigungsanordnungen 44 entfernt werden.
In einer noch weiteren Alternative kann der Kalibrationsvorgang während des Verlaufs eines normalen Motorbetrieb durchgeführt werden. Ein Sensor 77 kann permanent an jeder Ventilbetätigungsanordnung 44 befestigt sein, um eine kontinuierliche Überwachung der Position des jeweiligen Motorventils 32 vorzusehen. Die Motorsteuerung kann kontinuierlich die Position des jeweiligen Motorventils 32 überwachen und den Zeitparameter kontinuierlich während des Betriebs des Motors 20 auf den neuesten Stand bringen. Auf diese Art und Weise könnend die derzeitigen Betriebsbedingungen des Motors 20 in dem Kalibrationsvorgang in Betracht gezogen werden.
Wie sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren und ein System zum Steuern einer variablen Ventilbetätigungsanordnung. Ein Zeitparameter, der die Zeit anzeigt, die notwendig ist zum Schließen eines bestimmten Motorventils wird bestimmt. Der Zeitparameter kann während des Betriebs eines Motors verwendet werden, um das Schließen des Motorventils mit einer bestimmten Position und/oder Bewegung eines Kolbens zu koordinieren.
Die Bestimmung und Verwendung des Zeitparameters für jede Ventilbetätigungsanordnung kann für Leistungsvariationen in jeder Ventilbetätigungsanordnung in Folge von Herstellungstoleranzen bzw. -unterschieden kompensieren. Demgemäß können Herstellungstoleranzen für jede Ventilbetätigungsanordnung reduziert werden, wodurch die Herstellungs- und Testkosten verringert werden. Ein Eliminieren von Leistungsvariationen zwischen Ventilbetätigungsanordnungen kann ferner Variationen in der Leistung zwischen unterschiedlichen Motoren reduzieren.
Zusätzlich kann die Verwendung des Zeitparameters die Leistungscharakteristika des Motors verbessern. Der Zeitparameter erlaubt eine präzise Steuerung über das Ventilbetätigungstiming. Diese präzise Steuerung kann sich in eine Verbesserung der Brennstoffeffizienz des Motors übertragen. Zusätzlich kann der Zeitparameter die Betriebscharakteristika des Motors verbessern beispielsweise durch Reduzieren von Motorvibrationen. Die Verwendung des Zeitparameters kann auch die Emissionsmenge, die während des Betriebs des Motors erzeugt wird, verringern.
Für den Fachmann ist deutlich, dass unterschiedliche Modifikationen und Änderungen an dem System und dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden können, ohne vom Umfang oder Wesen der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele werden sich dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und der Durchführung des hier beschriebenen Systems und Verfahrens ergeben. Es wird bezweckt, dass die Beschreibung und Beispiele nur beispielhaft gesehen werden, wobei der wahre Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angezeigt wird.

Claims

1. Verfahren zum Kalibrieren eines variablen Ventilbetätigungssystems, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bewegen eines Motorventils aus einer ersten Position, in der das Motorventil eine Fluidströmung blockiert zu einer zweiten Position, in der das Motorventil eine Fluidströmung hindurch bzw. vorbei lässt;
Betätigen eines Ventilbetätigers um zu verhindern, dass das Motorventil zu der ersten Position zurückkehrt;
Übertragen eines Signals, um zu bewirken, dass der Ventilbetätiger dem Motorventil erlaubt zu der ersten Position zurückzukehren;
Bestimmen wann das Motorventil zu der ersten Position zurückkehrt;
Bestimmen eines Zeitparameters, das eine Anzeige einer abgelaufenen Zeit zwischen der Übertragung des Signals und der Bewegung des Motorventils zu der ersten Position ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Überwachen einer Position des Ventilbetätigers umfasst, um zu bestimmen, wann das Motorventil zu der ersten Position zurückgekehrt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Überwachen einer Position des Motorventils umfasst, um zu bestimmen, wann das Motorventil zu der ersten Position zurückgekehrt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das übertragene Signal eine Verringerung einer Größe einer Stromwellenform ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Einstellen eines zweiten Signals umfasst, das an den Ventilbetätiger übertragen wird, und zwar basierend auf dem Zeitparameter.

6. Motorventilbetätigungssystem, das Folgendes aufweist:
ein Motorventil, das bewegbar ist zwischen einer ersten Position in der das Motorventil eine Fluidströmung blockiert und einer zweiten Position in der das Motorventil eine Fluidströmung hindurch bzw. vorbei lässt;
eine Feder, die mit dem Motorventil in Eingriff steht und das Motorventil zu der ersten Position vorspannt;
einen Ventilbetätiger, der selektiv betätigbar ist zum Verhindern, dass das Motorventil zu der ersten Position zurückkehrt;
ein Sensor der konfiguriert ist zum Vorsehen einer Anzeige, wann das Motorventil sich in der ersten Position befindet; und
eine Steuerung die konfiguriert ist zum Liefern eines Signals an den Ventilbetätiger zum Rückführen des Motorventils zu der ersten Position und zum Empfangen der Anzeige von dem Sensor, wobei die Steuerung eine abgelaufene Zeit zwischen der Übertragung des Signals und der Rückkehr des Motorventils zu der ersten Position bestimmt.

7. System nach Anspruch 6, wobei der Sensor wenigstens eines der Folgenden misst: die Versetzung des Ventilbetätigers und/oder die Versetzung des Motorventils.

8. System nach Anspruch 6, wobei der Ventilbetätiger einen Kolben und eine Betätigerkammer umfasst, die konfiguriert sind zum Empfangen eines Fluids und wobei der Sensor die Position des Kolbens überwacht.

9. System nach Anspruch 8, wobei das System ferner ein Wegesteuerventil umfasst, das konfiguriert ist zum Steuern einer Fluidströmung zu und von der Betätigerkammer und wobei der Sensor wenigstens einen Fluiddruck in der Betätigerkammer und/oder eine Fluidströmungsrate von der Betätigerkammer misst.

10. Motor einschließlich eines Motorventilbetätigungssystems gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9.