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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine.
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Im Rahmen strenger gesetzlicher Vorschriften bezüglich der von Kraftfahrzeugen emittierten Schadstoffemissionen ist eine wichtige Maßnahme, die Schadstoffemissionen gering zu halten, die während der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine entstehen. Eine weitere Maßnahme besteht darin, Abgasnachbehandlungssysteme einzusetzen, welche die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft/Kraftstoff- Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Abgaskatalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln.
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Darüber hinaus ist auch sicherzustellen, dass möglichst wenige Schadstoffemissionen auf sonstige Weise von dem jeweiligen Kraftfahrzeug emittiert werden.
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Vor allem unmittelbar nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine kann unverbrannter Kraftstoff in dem Schmierstoff der Brennkraftmaschine gelöst werden, der dann mit steigender Betriebstemperatur wieder ausdampft. Bei Hubkolben-Brennkraftmaschinen nach dem Otto-Prinzip oder nach dem Diesel-Prinzip kann Kraftstoff vor allem in den ersten Sekunden nach einem Kaltstart an dem Ölfilm an der kalten Wand der Brennkammer kondensieren und sich im Ölfilm lösen. Dieses Problem tritt vor allem bei einer Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum und vor allem bei Ottomotoren, aber auch bei anderen Verfahren der Kraftstoffzufuhr bei Brennkraftmaschinen auf.
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Der im Schmierstoff gelöste Kraftstoff verdampft mit steigender Betriebstemperatur wieder und sammelt sich in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine vor allem im Kurbelgehäuse an. Um eine Emission von unverbranntem Kraftstoff in die Umwelt zu vermeiden, ist eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung vorgesehen. Dabei wird das Kurbelgehäuse, oft auch als Kurbelkasten bezeichnet, über eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden. Aufgrund eines Druckgefälles vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt stellt sich ein vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängiger Massenstrom vom Kurbelgehäuse in den Ansaugtrakt ein. Dieser Massenstrom umfasst Abgas bzw. Inertgas, welches als so genanntes Blow-by Gas an den Dichtringen der Kolben vorbei vom Brennraum in das Kurbelgehäuse gelangt. Weiterhin umfasst der Massenstrom Luft, welche über eine Belüftungsleitung in das Kurbelgehäuse einströmt und er umfasst gegebenenfalls Kohlenwasserstoffe (Kraftstoff), die im Kurbelgehäuse aus dem Schmierstoff ausdampfen.
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Um das Entlüften des Kurbelgehäuses zu beschleunigen, wird der Massenstrom durch das Kurbelgehäuse gezielt durch einen Zuluftstrom erhöht. Diese Zuluft wird in der Regel stromabwärts eines, die Verbrennungsluft reinigenden Luftfilters abgezweigt und über eine Leitungsverbindung, der sogenannten Kurbelgehäusebelüftungsleitung in das Kurbelgehäuse geführt. Aufgrund des Druckgefälles zwischen Luftfilter und Kurbelgehäuse gelangt zusätzlich Frischluft in das Kurbelgehäuse und die darin vorhandenen Gase werden wesentlich schneller über die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung in den Ansaugtrakt geleitet und der Verbrennung zugeführt.
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Da bei Leckagen von Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen können, schreiben aktuelle Abgasgesetzgebungen vor, dass die Leitungen der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung entweder in Form von nicht lösbaren Verbindungen ausgestaltet sein müssen oder bei Verwendung von lösbaren Verbindungen auf Leckagen hin zu überwachen sind. Insbesondere muss bei lösbar ausgeführten Verbindungsleitungen der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung mittels einer On Board -Diagnose erkannt werden, wenn die Verbindungsleitungen nicht ordnungsgemäß angeschlossen sind.
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Aus der
DE 197 57 345 A1 ist ein Blow-by-Gaskanalabnormalitätserfassungssystem für eine Brennkraftmaschine bekannt. Es weist eine Leerlaufzustandserfassungseinrichtung auf zum Erfassen, dass der Laufzustand der Brennkraftmaschine der Leerlauf ist. Ferner weist es eine Leckerfassungseinrichtung auf zum Erfassung eines Leckens eines Blow-By Gases, das von einem Blow-By Gaskanal kommt, der das Blow-By Gas, das in der Brennkraftmaschine erzeugt wird, in den Einlasskanal zurückführt, auf der Grundlage eines Parameters, der sich mit einer Veränderung der Luftströmung, die in die Brennkraftmaschine zu saugen ist, verändert, wenn der Leerlaufzustand durch die Leerlaufzustandserfassungseinrichtung erfasst wird. Ein Lecken des Blow-By Gases wird beispielsweise auf Grundlage eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Brennkraftmaschine oder auf Grundlage eines Einlassdrucks der Brennkraftmaschine erfasst.
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Die
WO 2012/034907 A1 zeigt ein Verfahren zum Überprüfen der Funktion einer Entlüftungsvorrichtung für die Entlüftung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors, wobei das Kurbelgehäuse über die Entlüftungsvorrichtung mit einem Luftzuführungssystem des Verbrennungsmotors verbunden ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- - Bestimmen der Druckdifferenz zwischen einem Umgebungsdruck und einem Kurbelgehäusedruck im Kurbelgehäuse;
- - Feststellen eines Fehlers in der Entlüftungsvorrichtung abhängig von der Druckdifferenz, wenn eine Freigabebedingung erfüllt ist; wobei die Freigabebedingung erfüllt ist, wenn ein durch einen Tiefpassfilter gefilterter Luftmassenstrom in dem Luftzuführungssystem betragsmäßig einen ersten Schwellenwert übersteigt.
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In der
DE 10 2013 218 319 A1 sind ein System und ein Verfahren zur Überwachung der Intaktheit eines Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems einer Brennkraftmaschine beschrieben. Das Anzeigen einer Beeinträchtigung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems erfolgt auf der Grundlage eines niedrigeren Unterdrucks als erwartet stromabwärts einer Entlüftungsröhre. Dies schließt beispielsweise eine Absolutdrucksensor-Messung im Verhältnis zu einer Relativdrucksensor-Messung ein.
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Aus der
DE 10 2013 225 388 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Hohlraum eines Kurbelgehäuses Gas führend mit einem Frischlufttrakt der Brennkraftmaschine verbunden ist und ein Drucksensor zur Messung eines Druckes in dem Hohlraum vorgesehen ist, wobei für dessen Signalauswertung ein elektronisches Steuergerät vorgesehen ist. Dabei wird mit dem Drucksensor in dem Kurbelgehäuseentlüftungssystem bei einer definierten Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine ein Gasdruck gemessen, der Ist-Druckwert mit einem Soll-Druckwert verglichen und bei Überschreiten des Soll-Druckwertes auf eine Leckage erkannt.
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In der
DE 10 2015 116 483 A1 sind ein Verfahren und ein System zur Detektierung von Integritätsbrüchen in Kurbelgehäusen beschrieben. Es werden Verfahren und Systeme zur Verwendung eines Kurbelgehäusebelüftungsrohrdruck- oder Strömungssensors bereitgestellt, um eine Position und Art eines Integritätsbruchs eines Kurbelgehäusebelüftungssystems zu diagnostizieren. Es werden Ablesungen des integrierten CVT-Drucks verwendet, um eine Trennung des CVT auf der Lufteinlassseite zu diagnostizieren und sie von einer Trennung auf der Kurbelgehäuseseite zu unterscheiden. Die Verwendung von Ablesungen des integrierten Drucks ermöglicht eine verlässlichere und schnellere Diagnose sogar bei niedrigen Motorluftströmungen.
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Aus der
DE 10 2013 218 313 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung von Kurbelgehäuse-Intaktheitsverletzungen bekannt. Das Verfahren umfasst dabei das Anzeigen einer Position einer Verletzung des Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystems auf der Grundlage eines vorübergehenden Abfalls ein Kurbelgehäuse-Entlüftungsröhrendruck während des Anlassens und einer Änderung beim Kurbelgehäuse-Entlüftungsröhrendruck während eines Motor-Luftdurchflusses im Dauerzustand. Das Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem weist eine Kurbelgehäuse-Röhre auf, wobei eine erste Seite der Entlüftungsröhre mechanisch an einen Luftansaugkanal gekoppelt ist, eine zweite entgegengesetzte Seite der Entlüftungsröhre ist mechanisch an ein Kurbelgehäuse gekoppelt und das Anzeigen der Position der Verletzung des Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystems zeigt an, ob sich die Verletzung an der ersten Seite oder an der zweiten Seite befindet.
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Die Druckschriften
DE 10 2013 218 296 A1 und
DE 10 2013 218 264 A1 zeigen Verfahren für ein Motorkurbelgehäuse-Entlüftungssystem, welche das Anzeigen einer Beeinträchtigung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems insbesondere eine Beeinträchtigung eines zwischen einem Kurbelgehäuse und einem Ansaugkrümmer gekoppelten Ventils auf Grundlage von Eigenschaften eines vorübergehenden Abfalls des Kurbelgehäuse-Entlüftungsröhrendrucks beim Anlassen des Motors umfasst.
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In der
US 5, 792, 949 A ist ein Verfahren zum Diagnostizieren von Fehlerzuständen in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines Verbrennungsmotors beschrieben, das folgende Schritte umfasst: Umwandeln des Kurbelgehäusedrucks in ein Drucksignal, wiederholtes Abtasten des Drucksignals über eine Testperiode; Speichern eines maximalen abgetasteten Drucks; Speichern eines minimalen abgetasteten Drucks; Vergleichen des maximalen abgetasteten Drucks mit einem hohen Druckschwellenwert nach der Testperiode; Diagnostizieren eines Fehlerzustands, wenn der maximale abgetastete Druck den Hochdruckgrenzwert überschreitet; Vergleichen des minimalen abgetasteten Drucks mit einem niedrigen Druckschwellenwert nach der Testperiode; und Diagnostizieren eines zweiten Fehlerzustands, wenn der minimale abgetastete Druck kleiner als der niedrige Druckschwellenwert ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben mit dem beziehungsweise mit der auf einfache und kostengünstige Weise die Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine überprüft werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet aus durch ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und einem Ansaugtrakt und einer im Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe. Eine stromabwärts der Drosselklappe abzweigende Kurbelgehäuseentlüftungsleitung koppelt den Ansaugtrakt pneumatisch mit dem freien Volumen des Kurbelgehäuses. Ein in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordnetes Druckregelventil regelt den Druck im Kurbelgehäuse auf ein Niveau unter dem Umgebungsdruck der Brennkraftmaschine. Eine stromaufwärts der Drosselklappe abzweigende Kurbelgehäusebelüftungsleitung koppelt den Ansaugtrakt pneumatisch mit dem freien Volumen des Kurbelgehäuses. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- - Messen des zeitlichen Verlaufs des Drucks in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung mithilfe eines Drucksensors,
- - Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines zeitlichen Mittelwertes des gemessenen Drucksignals,
- - Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines Effektivwertes der Signalleistung des Drucksignals,
- - Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines Formfaktors aus dem zeitlichen Verlauf des zeitlichen Mittelwertes des gemessenen Drucksignals und dem zeitlichen Verlauf des Effektivwertes der Signalleistung,
- - Vergleich des Formfaktors mit einem vorgegebenen Schwellenwert
- - Diagnostizieren der Kurbelgehäusebelüftungsleitung als fehlerfrei, falls der zeitliche Verlauf des Formfaktors oberhalb des Schwellenwertes liegt,
- - Diagnostizieren der Kurbelgehäusebelüftungsleitung als defekt, falls der zeitliche Verlauf des Formfaktors unterhalb des Schwellenwertes liegt.
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Durch Auswerten von Druckpulsationen, welche in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung mittels eines Drucksensors erfasst werden, ist es auf einfache Weise möglich, Fehler in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung sicher zu erkennen. Nicht nur eine durchgetrennte oder falsch montierte Kurbelgehäusebelüftungsleitung kann erkannt werden, sondern auch eine beispielsweise durch ein Loch beschädigte Kurbelgehäusebelüftungsleitung. Dadurch können auch teure und konstruktiv aufwendige, mechanische Sicherungen der entsprechenden Verbindungen der Kurbelgehäusebelüftungsleitung entfallen.
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Da gemäß der Erfindung Pulsationen des Druckes ausgewertet werden, ist die Diagnose von dem absoluten Druckniveau in der Leitung unabhängig und damit ist die Berechnung auch nicht an einem stationären Zustand der Brennkraftmaschine gebunden.
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Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird die Überprüfung aktiviert, wenn die Brennkraftmaschine in Lastpunkten betrieben wird, bei denen hohe Amplituden des Drucksignals zu erwarten sind, wie beispielsweise Teillast, Volllast. Dies trägt dazu bei, die Genauigkeit der Überprüfung zu erhöhen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Überprüfung durchgeführt, wenn eine vorgegebene Zeitspanne seit der letzten Überprüfung abgelaufen ist. Durch eine solche, sich permanent wiederholdende Überprüfung ist sichergestellt, dass ein Defekt sehr schnell nach dessen Auftreten erkannt werden kann.
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.
- 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung und zugeordneter Steuereinrichtung.
- 2 illustriert anhand eines Blockdiagramms die Diagnose der Funktionsfähigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung.
- 3 zeigt ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf des Drucksignals (oben) und den zeitlichen Verlauf des Formfaktors (unten) bei einer fehlerfreien Kurbelgehäusebelüftungsleitung.
- 4 zeigt ein Diagramm für den zeitlichen Verlauf des Drucksignals (oben) und den zeitlichen Verlauf des Formfaktors (unten) bei einer defekten Kurbelgehäusebelüftungsleitung.
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Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen nacheinander einen Luftfilter 11, eine Drosselklappe 12, einen als Lastsensor dienender Saugrohrdrucksensor 14 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder 26 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist.
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Der Motorblock 2 umfasst ein Kurbelgehäuse 20, das eine Kurbelwelle 21 aufnimmt und auch eine Pleuelstange 25, welche mit einem Kolben 24 des Zylinders 26 gekoppelt ist und die so die Kurbelwelle 21 mit dem Kolben 24 des Zylinders 26 gelenkig verbindet. Das Kurbelgehäuse 20 ist ferner teilweise mit Schmierstoff 17, insbesondere Motoröl gefüllt und wird mittels nicht dargestellten Einrichtungen umgewälzt und gefiltert. Das Kurbelgehäuse 20 umfasst darüber hinaus ein freies Volumen, das sich gegebenenfalls auch hin zu dem Zylinderkopf 3 erstrecken kann.
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Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventilantrieb mit einem Gaseinlassventil 30 und einem Gasauslassventil 31 und zugehörigen Ventilantrieben 32, 33. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil 34 auch in dem Ansaugtrakt 1 angeordnet sein.
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Der Abgastrakt 4 umfasst eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 40, die beispielsweise einen 3-Wege-Katalysator enthält. Darüber hinaus können weitere Abgaskatalysatoren und/oder ein Partikelfilter vorgesehen sein, sowie eine Abgassonde 41.
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Zum Einleiten der im Kurbelgehäuse 20 vorhandenen Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt 1 ist eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 vorgesehen, welche eine Entlüftungsleitung 51 aufweist und das freie Volumen des Kurbelgehäuses pneumatisch mit dem Ansaugtrakt 1 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe 12 verbindet. Unter dem Begriff „freies Volumen“ ist in diesem Zusammenhang der abgeschlossene Raum innerhalb des Kurbelgehäuses 20 zu verstehen, der oberhalb des Ölpegels vorhanden ist. In der Entlüftungsleitung 51 ist ein Druckregelventil 52 in Form eines Unterdruckventils angeordnet, das einen effektiven Querschnitt der Entlüftungsleitung 51 selbsttätig anpasst und zwar derart, dass sich in dem Kurbelgehäuse 20 ein definierter Unterdruck gegen den Umgebungsdruck einstellt. Alternativ hierzu kann das Druckregelventil 52 auch als elektrisch steuerbares Ventil ausgestaltet sein, das entweder als EIN/AUS Ventil den Durchlass in der Entlüftungsleitung 51 sperrt bzw. freigibt oder dessen Durchlassquerschnitt kontinuierlich einstellbar ist.
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Um das Entlüften des Kurbelgehäuses 20 zu beschleunigen, ist eine weitere Leitung 53 vorgesehen, welche stromabwärts des Luftfilters 11 und stromaufwärts der Drosselklappe 12 von dem Ansaugtrakt 1 abzweigt und zum Kurbelgehäuse 20 führt. Da mit Hilfe dieser Leitung 53 Frischluft in das Kurbelgehäuse 20 einströmen kann, wird diese Leitung meist als Kurbelgehäusebelüftungsleitung oder auch als Frischluftzufuhrleitung bezeichnet. In dieser Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 ist ein Drucksensor 54 angeordnet, der den Absolutdruck in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 erfasst.
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Ein in der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 vorgesehener Ölnebelabscheider ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
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Zur Steuerung und/oder Regelung der Brennkraftmaschine ist eine elektronische Steuereinrichtung (ECU, electronic control unit) 6 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 6 enthält eine Recheneinheit (Prozessor) 61, die mit einem Programmspeicher 62, einem Wertespeicher (Datenspeicher) 63 und einem Fehlerspeicher 64 gekoppelt ist. Der Fehlerspeicher 64 ist mit einer Fehleranzeigevorrichtung 65 verbunden. Die Recheneinheit 61, der Programmspeicher 62 und der Wertespeicher 63 können jeweils ein oder mehrere mikroelektronische Bauelemente umfassen. Alternativ können diese Komponenten teilweise oder vollständig in einem einzigen mikroelektronischen Bauteil integriert sein. In dem Programmspeicher 62 bzw. dem Wertespeicher 63 sind Programme bzw. Werte abgespeichert, die für den Betrieb der Brennkraftmaschine nötig sind. Insbesondere ist ein Schwellenwert FF(k)_SW abgespeichert und eine Funktion FKT_DIAG zur Diagnose der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 implementiert, die während bestimmter Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine von der Recheneinheit 61 abgearbeitet wird, wie es anhand der folgenden Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.
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Der Steuereinrichtung 6 sind mehrere Sensoren zugeordnet, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch davon abgeleitete Größen. Die Steuereinrichtung 6 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen und/oder der Betriebsgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
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Die Sensoren sind beispielsweise der als Lastsensor dienende Saugrohrdrucksensor 14, ein Temperatursensor für das Kühlmittel der Brennkraftmaschine, ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird, die Abgassonde 41 und der Drucksensor 54.
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Signale weiterer, nicht explizit dargestellter Sensoren, welche für den Betrieb der Brennkraftmaschine nötig sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen ES angedeutet.
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Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 12 im Ansaugtrakt 1 und das Einspritzventil 34. Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine nötig, aber nicht dargestellt sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.
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Die Steuereinrichtung 6 kann also auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine, oder kurz als Motorsteuerung bezeichnet sein.
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In der 1 ist nur ein Zylinder 26 der Brennkraftmaschine dargestellt, die Brennkraftmaschine kann aber auch eine Mehrzahl von Zylindern aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sind auch bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine anwendbar.
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2 illustriert anhand eines Blockdiagramms die Funktion FKT_DIAG zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine anhand eines Formfaktors. Das Ziel der hier beschriebenen Diagnose besteht darin, eine Funktionsstörung in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53, also der Frischluftzufuhr für das Kurbelgehäuse, zu erkennen. Dabei kann es sich um den Zustand einer abgefallenen, falsch montierten oder beschädigten, d.h. eine Undichtigkeit aufweisenden Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 handeln.
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Die Diagnose findet während des Betriebes der Brennkraftmaschine statt.
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In der 2 ist mit dem Bezugszeichen 54 erneut der Drucksensor bezeichnet, welcher bereits in 1 dargestellt ist. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liefert dieser Drucksensor 54 ein Spannungssignal, welches für den aktuellen Druck in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 indikativ ist. Das Spannungssignal des Drucksensors 53 wird während des Betriebes der Brennkraftmaschine äquidistant abgetastet.
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Wie aus
2 ersichtlich, werden Spannungswerte dieses Spannungssignals gleichzeitig zwei Blöcken B1 und B2 zugeführt. In dem Block B1 wird der zeitliche Mittelwert ARV dieser Spannungswerte nach der folgenden Gleichung berechnet:
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Dabei sind x (k) die einzelnen Spannungswerte und N ist die Anzahl der Spannungswerte, über die gemittelt wird. Der Index k stellt die Länge eines entsprechenden Datenpuffers dar.
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In dem Block B2 wird die Signalleistung Ps des Spannungssignals berechnet. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht dies mit folgender Gleichung:
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Die Signalleistung Ps(k) wird dann einem Block B3 zugeführt, in dem der Effektivwert RMS(k) der Signalleistung Ps(k) nach der folgenden Gleichung berechnet wird:
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Die so berechneten Werte RMS(k) und ARV(k) werden einem Block B4 zugeführt, in dem ein Formfaktor FF gebildet wird. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Formfaktor nach folgender Gleichung berechnet:
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Die Berechnung des Formfaktors FF läuft kontinuierlich während des Betriebes der Brennkraftmaschine ab.
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Der Formfaktor FF, oft auch als Qualitätsfaktor bezeichnet, gibt das Verhältnis des Effektivwertes RMS der Signalleistung Ps zum Gleichrichtwert ARV an. Der Effektivwert oder RMS (englisch: root mean square) ist der leistungswirksame Wert eines periodischen Signals. Mathematisch ist der Effektivwert die Quadratwurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Funktionswerte des betreffenden Signals über einer Periode. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Berechnung des Formfaktors FF aus dem Verhältnis des Effektivwertes RMS(k) zum Gleichrichtwert ARV(k), welcher hier der sog. gleitende Mittelwert des Drucksignals x(k) ist.
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In einem Block B5 (Detektionsblock DET) wird dann basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Formfaktors FF(k) und mittels Vergleiches eines vorgegebenen Schwellenwertes FF(k)_SW für den Formfaktor FF(k) entweder ein Fehler detektiert oder auf eine ordnungsgemäße Funktion der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 geschlossen. Liegt der zeitliche Verlauf des Formfaktors FF(k) oberhalb des Schwellenwertes FF(k)_SW, so wird auf einen Fehler erkannt. Der Schwellenwert FF(k)_SW wird experimentell ermittelt und ist in dem Wertespeicher 63 (1) abgelegt. Liegt der zeitliche Verlauf des Formfaktors FF(k) unterhalb des Schwellenwertes FF(k)_SW, so wird auf eine fehlerfreie Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 erkannt.
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Im Fehlerfall wird ein entsprechender, vorläufiger Eintrag in den Fehlerspeicher 64 (1) gemacht und nach Erreichen einer vorbestimmten Anzahl von Fehlereinträgen innerhalb eines festgelegten Zeitintervalles (Fehlerentprellung) der Fehler bestätigt und dies optional auch dem Führer des Fahrzeuges akustisch und/oder optisch mittels einer Fehleranzeigevorrichtung 65 mitgeteilt.
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Das Drucksignal in dem Ansaugtrakt 1 der Brennkraftmaschine ist aufgrund der Auf- und Abbewegung des Kolbens 24 und des Öffnen und Schließen des Gaseinlassventils 31 ein periodisches Signal. Die in dem Kurbelgehäuse 20 rotierende Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine ist auch eine Quelle von Pulsationen. In der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53, also in der Frischluftzufuhrleitung, werden diese Druckpulsationen mit dem periodischen Drucksignal superponiert. Dies verursacht messbare Druckpulsationen in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53.
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Die 3 zeigt im oberen Diagramm den zeitlichen Verlauf des Drucksignals P und im unteren Diagramm den zeitlichen Verlauf des Formfaktors FF (k) bei einer fehlerfreien Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53. Ist die Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 korrekt angeschlossen und weist auch kein Leck auf, so ergibt sich ein stark schwankender Druck mit einer großen Amplitude und der Formfaktor FF (k) liegt oberhalb des festgelegten Schwellenwertes FF(k)_SW. Je höher die Amplitude des Drucksignals P ist, desto höher ist der Formfaktor FF (k) . Für die Gleichstromsignale nähert sich der Formfaktor FF(k) dem Wert gleich 1.
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Wenn die die Kurbelgehäusebelüftungsleitung 53 nicht korrekt angeschlossen oder gänzlich abgefallen ist oder eine Leckage außerhalb der Verbindungsstellen Kurbelgehäuse 20, Ansaugtrakt 1 vorliegt, erfasst der Drucksensor 54 geringere Druckwerte und die Druckpulsationen sind deutlich geringer, wie in der 4 dargestellt ist. Der Formfaktor FF(k) liegt unterhalb des Schwellenwertes FF(k)_SW.
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Begriffs-/Bezugszeichenliste
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- 1
- Ansaugtrakt
- 11
- Luftfilter
- 12
- Drosselklappe
- 13
- Saugrohr
- 14
- Saugrohrdrucksensor
- 17
- Schmierstoff, Motoröl
- 2
- Motorblock-
- 20
- Kurbelgehäuse
- 21
- Kurbelwelle
- 24
- Kolben
- 25
- Pleuelstange
- 26
- Zylinder
- 3
- Zylinderkopf
- 30
- Gaseinlassventil
- 31
- Gasauslassventil
- 32,33
- Ventilantrieb
- 34
- Einspritzventil
- 35
- Zündkerze
- 4
- Abgastrakt
- 40
- Abgasnachbehandlungseinrichtung
- 41
- Abgassonde
- 5
- Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung
- 51
- Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
- 52
- Druckregelventil
- 53
- Kurbelgehäusebelüftungsleitung, Frischluftzufuhrleitung
- 54
- Drucksensor
- 6
- Steuereinrichtung
- 61
- Recheneinheit, Prozessor
- 62
- Programmspeicher
- 63
- Datenspeicher, Wertespeicher
- 64
- Fehlerspeicher
- 65
- Fehleranzeigevorrichtung
- AS
- Ausgangssignale
- B1
- Block zur Berechnung des Mittelwertes
- B2
- Block zur Berechnung der Signalleistung
- B3
- Block zur Berechnung des Effektivwertes
- B4
- Block zur Berechnung des Formfaktors
- B5
- Block zur Fehlerdetektion
- ES
- Eingangssignale
- ARV
- zeitlicher Mittelwert
- FF
- Formfaktor, Qualitätsfaktor
- FF(k)_SW
- Schwellenwert für Formfaktor
- FKT_DIAG
- Funktion zur Überprüfung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung
- Ps
- Signalleistung
- RMS
- Effektivwert
