DE102017108249A1 - Crankcase ventilation system, internal combustion engine and method for determining the leakage of a crankcase ventilation system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftungssystem (5) einer Verbrennungskraftmaschine (1), welches eine schwingfähige Membran aufweist, die im geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem (5) bei einer Leckage des Kurbelgehäuseentlüftungssystems (5) einen Druck im Kurbelgehäuse (2) zu Schwingungen anregend ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren zur Leckagebestimmung eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems.The invention relates to a crankcase ventilation system (5) of an internal combustion engine (1), which has a vibratable diaphragm which is formed in the closed crankcase ventilation system (5) at a leakage of the crankcase ventilation system (5) a pressure in the crankcase (2) to vibrate. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine and a method for determining the leakage of a crankcase ventilation system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Patentanspruch 5 und ein Verfahren zur Leckagebestimmung eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.The invention relates to a crankcase ventilation system according to the preamble of
Kurbelgehäuseentlüftungssysteme für Verbrennungskraftmaschinen sind hinlänglich bekannt. Während eines Arbeitstaktes der Verbrennungskraftmaschine kommt es zu einem Übertritt von Gas aus einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine über einen zwischen Kolbenringen und Laufbüchse der Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Bewegungsspalt in das Kurbelgehäuse. Ist die Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgasturbolader aufgeladen, kann es ebenfalls zu einem Überströmen von Gas über eine Ölrückführleitung des Abgasturboladers in das Kurbelgehäuse kommen. Diese Gase werden allgemein als Blow-By Gase bezeichnet.Crankcase ventilation systems for internal combustion engines are well known. During a power stroke of the internal combustion engine, there is a transfer of gas from a combustion chamber of the internal combustion engine via a formed between piston rings and liner of the internal combustion engine movement gap in the crankcase. If the internal combustion engine is charged with an exhaust-gas turbocharger, an overflow of gas via an oil return line of the exhaust-gas turbocharger into the crankcase can likewise occur. These gases are commonly referred to as blow-by gases.
Damit der Druck im Kurbelgehäuse nicht unzulässig ansteigt, dienen die Kurbelgehäuseentlüftungssysteme einer Konditionierung des Druckes im Kurbelgehäuse. Des Weiteren dienen sie der Vermeidung eines Entweichens der Blow-By Gase in die Umgebung, d.h. in die Atmosphäre. Damit ein möglicher Defekt des Kurbelgehäuseentlüftungssystems rechtzeitig erkannt wird, und es nicht oder nur in geringen Maßen zu einem Austritt der Blow-By Gase in die Atmosphäre kommt, ist erforderlich das Kurbelgehäuseentlüftungssystem auf Dichtheit zu prüfen.To ensure that the pressure in the crankcase does not increase inappropriately, the crankcase ventilation systems serve to condition the pressure in the crankcase. Furthermore, they serve to prevent escape of the blow-by gases into the environment, i. into the atmosphere. In order for a possible defect of the crankcase ventilation system is detected in time, and it is not or only to a small extent to a leakage of blow-by gases into the atmosphere, it is necessary to check the crankcase ventilation system for leaks.
Der Offenlegungsschrift
Aus der Offenlegungsschrift
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein einfaches und dadurch kostengünstiges Kurbelgehäuseentlüftungssystem anzugeben. Zusätzlich ist es die Aufgabe eine kostengünstige Verbrennungskraftmaschine mit einem zuverlässigen Kurbelentlüftungssystem bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist die Angabe eines einfachen Verfahrens zur Leckagebestimmung für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem.It is the object of the present invention to provide a simple and therefore inexpensive crankcase ventilation system. In addition, it is the object to provide a cost-effective internal combustion engine with a reliable crank ventilation system. Another object is to provide a simple leak determination method for a crankcase ventilation system.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem umfassend die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die zusätzliche Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Leckagebestimmung für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with a crankcase ventilation system comprising the features of
Ein erfindungsgemäßes Kurbelgehäuseentlüftungssystem, welches einer Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, weist zumindest eine Verbindungsleitung auf, die eine einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Abscheideeinheit mit einer Saugleitung eines Ansaugtrakts der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar verbindend ausgeführt ist. Des Weiteren umfasst das Kurbelgehäuseentlüftungssystem ein Druckregelelement zur Regelung eines Druckes im Kurbelgehäuse und einen Drucksensor, welcher einen Druck im Kurbelgehäuse aufnehmbar ausgeführt ist. Zur Herbeiführung eines geschlossenen Kreislaufes das Kurbelgehäuseentlüftungssystem weist jede mit der Saugleitung unmittelbar verbundene Verbindungsleitung ein Schließelement auf. Erfindungsgemäß ist eine schwingfähige Membran im Kurbelgehäuseentlüftungssystem zur Detektion eines undichten Kurbelgehäuseentlüftungssystems ausgebildet. Somit ist ein einfaches und damit kostengünstiges Kurbelgehäuseentlüftungssystem ausgebildet, welches ohne aufwendige Messelemente und/oder Messelektronik zur Ermittlung einer möglichen Leckage im Kurbelgehäuseentlüftungssystem ausgebildet ist. Durch die schwingfähige Membran ist es möglich bei einem geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem eine Schwingung des Kurbelgehäusedruckes herbeizuführen, welcher mit Hilfe des Drucksensors gemessen werden kann.An inventive crankcase ventilation system, which is assigned to an internal combustion engine, has at least one connecting line, which is designed to connect to a crankcase of the internal combustion engine associated separation unit with a suction line of an intake tract of the internal combustion engine can be connected. Furthermore, the crankcase ventilation system comprises a pressure regulating element for regulating a pressure in the crankcase and a pressure sensor, which is designed to receive a pressure in the crankcase. To bring about a closed circuit, the crankcase ventilation system has each connecting line directly connected to the suction line to a closing element. According to the invention, a vibratable diaphragm is formed in the crankcase ventilation system for detecting a leaky crankcase ventilation system. Thus, a simple and thus inexpensive crankcase ventilation system is formed, which is designed without complex measuring elements and / or measuring electronics for determining a possible leakage in the crankcase ventilation system. Due to the oscillating diaphragm, it is possible in a closed crankcase ventilation system to bring about a vibration of the crankcase pressure, which can be measured with the aid of the pressure sensor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht die schwingfähige Membran einer Membran des Druckregelelementes. Druckregelelemente können in Form eines Membran-Feder-Elementes ausgeführt sein. Sofern das Druckregelelement eine Membran aufweist, kann diese als schwingungsfähige Membran genutzt werden, wodurch ein noch kostengünstigeres Kurbelgehäuseentlüftungssystem herbeigeführt ist.In a preferred embodiment, the oscillatable membrane corresponds to a membrane of the pressure control element. Pressure control elements can be designed in the form of a membrane-spring element. If the pressure control element has a membrane, this can be used as a vibratory membrane, whereby an even more cost-effective crankcase ventilation system is brought about.
Vorteilhafterweise ist die Membran im Bereich des Drucksensors angeordnet ist.Advantageously, the membrane is arranged in the region of the pressure sensor.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Schließelement in Form eines Rückschlagelementes ausgeführt. Damit ist eine weitere Kostenreduktion des erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungssystems möglich, da keine weiteren Regelungs- und/oder Steuerelemente zum Schließen der mit dem Schließelement versehenen Verbindungsleitung erforderlich sind.In a further embodiment, the closing element is designed in the form of a non-return element. For a further cost reduction of the crankcase ventilation system according to the invention is possible because no further control and / or control elements for closing the provided with the closing element connection line are required.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, die ein Kurbelgehäuse und einen Ansaugtrakt aufweist, wobei das Kurbelgehäuse ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist. Der Vorteil ist, dass durch das kostengünstige Kurbelgehäuseentlüftungssystem eine kostengünstige Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt werden kann, welche über ein zur zuverlässigen Leckagebestimmung ausgebildetes Kurbelgehäuseentlüftungssystem verfügt.Another aspect relates to an internal combustion engine having a crankcase and an intake tract, the crankcase having a crankcase ventilation system according to one of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Leckagebestimmung eines Kurbelgehäuseentlüftungssystem, wobei das Kurbelgehäuseentlüftungssystem einem Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine zugeordnet ist, und das Kurbelgehäuseentlüftungssystem zumindest eine Verbindungsleitung besitzt, die einen Ansaugtrakt mit dem Kurbelgehäuse durchströmbar verbindet, und mit einem Druckregelelement zur Regelung eines Druckes im Kurbelgehäuse, und mit einem Drucksensor, welcher den Kurbelgehäusedruck aufnimmt, und wobei zur Herbeiführung eines geschlossenen Kreislaufes das Kurbelgehäuseentlüftungssystem jede mit der Saugleitung unmittelbar verbundene Verbindungsleitung ein Schließelement aufweist, und mit einer schwingfähigen Membran, und wobei in einem ersten Schritt der geschlossene Kreislauf des Kurbelgehäuseentlüftungssystems durch Schließen der mit der Saugleitung unmittelbar verbundenen Verbindungsleitungen herbeigeführt wird,
- - zweiten Schritt die Messung des Kurbelgehäusedruckes über einen Zeitraum erfolgt, wobei jedem Messzeitpunkt des Zeitraumes der zu diesem Messzeitpunkt gemessene Kurbelgehäusedruck als Druckwert zugeordnet wird, wobei eine Kennlinie mit Hilfe der entsprechenden Messzeitpunkte und zugeordneten Druckwerten ermittelt wird,
- - dritten Schritt jeder Druckwert mit einem IO-Sollwert verglichen wird.
- second step, the measurement of the crankcase pressure takes place over a period of time, the measured crankcase pressure being assigned as a pressure value to each measurement time point of the time period, a characteristic curve being determined with the aid of the corresponding measurement times and associated pressure values,
- - Third step, each pressure value is compared with an IO setpoint.
In einem dichten Kurbelgehäuseentlüftungssystem wird ein konstanter Druck im Kurbelgehäuse mit Hilfe des Druckregelelementes eingestellt. Sofern eine Leckage bzw. eine Leckagestelle im Kurbelgehäuseentlüftungssystem vorliegt, kann es zu einer Schwingung des schwingfähigen Membran kommen, wobei der Druck im Kurbelgehäuse zu Schwingungen angeregt wird. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Leckagebestimmung sowohl im Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine sowie im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine möglich ist.In a tight crankcase ventilation system, a constant pressure in the crankcase is adjusted by means of the pressure control element. If there is a leakage or a leakage point in the crankcase ventilation system, there may be a vibration of the oscillatory diaphragm, wherein the pressure in the crankcase is excited to vibrate. The advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that the determination of the leakage is possible both during idling operation of the internal combustion engine and in partial load operation of the internal combustion engine.
Es hat sich gezeigt, dass eine Begrenzung des Zeitraumes auf höchstens der Zeitraum 60 Sekunden zur Bewertung des Kurbelgehäuseentlüftungssystems, d. h. mit anderen Worten zur Leckagebestimmung hinreichend ist zur zuverlässigen Diagnose. Somit ist ein sehr schnelles Verfahren und aussagesicheres Verfahren realisiert.It has been found that limiting the time period to at most the 60 second period for evaluating the crankcase ventilation system, i. H. In other words, the leakage determination is sufficient for reliable diagnosis. Thus, a very fast method and reliable method is realized.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungssystem, und -
2 in einem p-t-Diagramm einen Druckverlauf eines Kurbelgehäusedrucks bei leckagefreiem Zustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems und einen Druckverlauf des Kurbelgehäusedrucks bei Leckagezustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems.
-
1 in a schematic representation of an internal combustion engine with a crankcase ventilation system according to the invention, and -
2 in a pt diagram, a pressure curve of a crankcase pressure at leak-free condition of the crankcase ventilation system and a pressure curve of the crankcase pressure at leakage condition of the crankcase ventilation system.
Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine
Der Zylinderkopf
Aufgrund der translatorischen und kippenden Bewegung des Kolbens ist ein zwischen dem Kolben und der Zylinderbuchse ausgebildeter Bewegungsspalt nicht vollständig abdichtbar, wobei zur Abdichtung nicht näher dargestellte Kolbenringe an einem Außenumfang des Kolbens bewegbar aufgenommen sind. Während der Bewegung des Kolbens kommt es zu einem Diffundieren von im Brennraum vorliegenden Gas, d.h. sowohl Frischluft als auch Abgas, einem so genannten Blow-By Gas, aus dem Brennraum über den Bewegungsspalt in das Kurbelgehäuse
Zur Vermeidung eines das Kurbelgehäuse
Damit das Blow-By Gas nicht unmittelbar in die Umgebung gelangen kann, ist ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem
Der Verbrennungskraftmaschine
Zwischen dem Dosierelement
Das Kurbelgehäuseentlüftungssystem
Die Abscheideeinheit
Des Weiteren kann das Kurbelgehäuseentlüftungssystem
Im Kurbelgehäuse
Damit das Blow-By Gas aus dem Kurbelgehäuse
Grundsätzlich wird zur Herbeiführung eines Unterdruckes im Kurbelgehäuse
Befindet sich der Verbrennungsmotor
Selbstredend ist im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine
Das erfindungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungssystem
Mit Hilfe eines entsprechenden Auswertesystems, welches bevorzugt in einem nicht näher dargestellten Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine
Die Messung des Kurbelgehäusedruckes erfolgt über den Zeitraum
Der Verlauf der ersten Kennlinie
Im Vergleich dazu weist der Verlauf der erste Kennlinie
Zur Fehlerdiagnose ist ein so genannter IO-Sollwert
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die über dem Zeitraum
Das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. es liegt ein leckagebehaftetes oder ein intaktes, d.h. dichtes, Kurbelgehäuseentlüftungssystem
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 22
- Kurbelgehäusecrankcase
- 33
- Zylinderkopfcylinder head
- 44
- Kurbelgehäuseentlüftungcrankcase ventilation
- 55
- KurbelgehäuseentlüftungssystemCrankcase ventilation system
- 66
- Abgasturboladerturbocharger
- 77
- Verdichtercompressor
- 88th
- Ansaugtraktintake system
- 99
- Dosierelementmetering
- 1010
- Erste VerbindungsleitungFirst connection line
- 1111
- Abscheideeinheitseparation unit
- 1212
- Zweite VerbindungsleitungSecond connection line
- 1313
- Saugleitungsuction
- 1414
- Dritte VerbindungsleitungThird connection line
- 1515
- DruckregelelementPressure control element
- 1616
- Vierte VerbindungsleitungFourth connection line
- 1717
- Fünfte VerbindungsleitungFifth connection line
- 1818
- Drucksensorpressure sensor
- 1919
- Erstes RückschlagventilFirst check valve
- 2020
- Zweites Rückschlagventil Second check valve
- pp
- Druckwertpressure value
- pK p K
- Kurbelgehäusedruckcrankcase pressure
- pKiO p KiO
- IO-SollwertIO setpoint
- pKm p Km
- DurchschnittsdruckwertAverage pressure value
- pKniO p KniO
- weiterer Durchschnittsdruckwertfurther average pressure value
- tt
- MesszeitpunktMeasuring time
- BB
- Bandbreitebandwidth
- KiO K iO
- Kennlinie intaktes KurbelgehäuseentlüftungssystemCharacteristic intact crankcase ventilation system
- KniO K niO
- Kennlinie leckagebehaftetes KurbelgehäuseentlüftungssystemCharacteristic leakage crankcase ventilation system
- TT
- ZeitraumPeriod
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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