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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Leckagen an
Leitungssystemen, insbesondere an Kurbelgehäuse-Entlüftungen
von Verbrennungsmotoren.
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Aus
Gründen des Umweltschutzes sollen bei Brennkraftmaschinen
(Verbrennungsmotoren) die sogenannten Blow-by-Gase nicht mehr in
die Umwelt abgegeben werden. Daher sind Kurbelgehäuse-Entlüftungen
entwickelt worden, die die Blow-by-Gase in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine
zurückführen. Solche Kurbelgehäuse-Entlüftungen
sind in der
DE 100
26 492 A1 und der
DE
201 18 388 U1 beschrieben, wobei in der
DE 100 26 492 A1 auch beschrieben
ist, wie eine Undichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftung
unter Verwendung eines Taktventils und eines Drucksensors über
den Druckverlauf detektiert werden kann.
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Die
in der
DE 100 26 492
A1 beschriebene Vorrichtung ist sehr aufwändig,
und sie kann auch Leckagen die stromab des Taktventils auftreten
nicht erkennen. Darüber hinaus können auch Leckagen
unbemerkt bleiben, wenn durch eine Verstopfung der Kurbelgehäuse-Entlüftung
der Druckverlauf im Kurbelgehäuse innerhalb der vorgesehenen
Toleranzen bleibt, obwohl an der Kurbelgehäuse-Entlüftung
eine Leckage vorliegt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Detektion von Leckagen
an Leitungssystemen, insbesondere Kurbelgehäuse-Entlüftungen
zu verbessern.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen des Anspruches 1.
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Gemäß der
Erfindung ist eine Vorrichtung zur Detektion von Leckagen an Leitungssystemen
vorgesehen, die mindestens ein, einen Widerstandswert lieferndes
Sensorelement und eine Signalverarbeitungseinheit aufweist, wobei
die Signalverarbeitungseinheit auf der Grundlage des von dem Sensorelement
gelieferten Widerstandswertes einen Leckstatus anzeigt. Die Erfindung
setzt die Erkenntnis um, dass eine Leckage eine Trennstelle ist,
wobei eine Trennstelle bei entsprechender Ausgestaltung eines Sensorelements
einen vom Normalbetrieb abweichenden Widerstandswert liefert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
mindestens eine Sensorelement eine erste und eine zweite Zuleitung
aufweist, die jeweils an einer Kontaktfläche enden, um
ein Leitungselement oder einen Leitungsabschnitt als widerstandsbestimmende Überbrückung zu
kontaktieren. Eine solche Ausgestaltung erlaubt es, die Vorrichtung
besonders einfach und kostengünstig auszugestalten, denn
es werden nur sehr kostengünstige Ausgangsmaterialien benötigt,
die zudem in einer einfachen Konfiguration angeordnet sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das mindestens eine Sensorelement zur Anordnung an einer Fügestelle
zweier Leitungsabschnitte ausgebildet ist. Eine solche Ausgestaltung
berücksichtigt die Erkenntnis, dass Leckagen besonders
häufig an Fügestellen auftreten, sodass bei einer Überwachung
derselben hinsichtlich von Leckagen sich mit einem verhältnismäßig
geringen Aufwand der Großteil aller in der Praxis auftretenden
Leckagen detektieren lässt. Wenn das mindestens eine Sensorelement
zur Anordnung an einer Fügestelle zweier Leitungsabschnitte
ausgebildet ist, lässt es sich zudem in besonders einfacher
Art und Weise auch an bestehenden Leitungssystemen nachrüsten.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das mindestens eine Sensorelement zur Anordnung entlang eines
Leitungsabschnittes ausgebildet ist. Durch eine solche Ausgestaltung
ist es möglich, ein gesamtes Leitungssystem lückenlos
zu überwachen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens
eine Sensorelement für die erste und die zweite Zuleitung einen
gemeinsamen Trägerkörper auf, an dem die Kontaktflächen
ausgebildet oder angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung ist
besonders kompakt und daher hinsichtlich der Montage und Wartung
besonders vorteilhaft. Darüber hinaus ist ein solches Sensorelement
auch besonders robust.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Trägerkörper als flache, insbesondere
gelochte Scheibe ausgebildet ist, wobei der Träger vorzugsweise
als Ringkörper nach Art einer Flachdichtung zur Abdichtung
zweier gegenüberliegender Ringflansche ausgebildet ist.
Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere zur Anordnung an einer
Fügestelle zweier Leitungsabschnitte geeignet.
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Die
Vorteile der Erfindung zeigen sich bereits an einem Sensorelement,
welches zur Verwendung in der zuvor beschriebenen Vorrichtung ausgebildet ist.
Daher wird auch für ein Sensorelement unabhängig
Schutz beansprucht, wobei ein solches Sensorelement eine erste und
eine zweite Zuleitung aufweist, die jeweils an einer Kontaktfläche
enden, um ein Leitungselement oder einen Leitungsabschnitt als widerstandsbestimmende Überbrückung
zu kontaktieren.
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Vorzugsweise
ist ein Sensorelement zu einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 7 als Kontaktring ausgestaltet, denn ein solcher Kontaktring
lässt sich – wie bereits im Zusammenhang mit der
Vorrichtung erläutert – besonders einfach an bestehenden
Leitungssystemen nachrüsten.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Detektion von Leckagen an einer Kurbelgehäuse-Entlüftung
in einer schematischen Darstellung und
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2 einen
Schaltplan für eine Vorrichtung zur Detektion von Leckagen
an Leitungssystemen mit mehreren Sensorelementen.
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Die
in 1 gezeigte Vorrichtung 100 zur Detektion
von Leckagen ist im Zusammenhang mit einem Abschnitt einer Kurbelgehäuse-Entlüftung 102 einer
Brennkraftmaschine gezeigt. Die Kurbelgehäuse-Entlüftung 102 umfasst
eine an das Kurbelgehäuse (nicht gezeigt) angeschlossene
Entlüftungsleitung 104, die in einen Saugtrakt 106 mündet.
Die Entlüftungsleitung 104 ist mit einem Flansch 108 versehen, wobei
zu diesem Flansch 108 an dem Saugtrakt 106 ein
entsprechender Gegenflansch 110 ausgebildet ist. Die Sicherung
der Entlüftungsleitung 104 an dem Saugtrakt 106 erfolgt
mittels mindestens einer Befestigungsschraube 112, welche
durch den Flansch 108 hindurch gesteckt wird und für
die in dem Saugtrakt 106 eine Gewindebohrung vorgesehen
ist.
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In
der in 1 gezeigten Ausführungsform eines Leitungssystems 114 ist
die Entlüftungsleitung 104 ein erster Leitungsabschnitt,
und der Saugtrakt 106 ist ein zweiter Leitungsabschnitt 118.
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Durch
eine fehlerhafte Montage oder Reparatur, aber auch durch Vibrationen
während des Betriebes ist es möglich, dass zwischen
dem ersten dem ersten Leitungsabschnitt 116 und dem zweiten Leitungsabschnitt 118 eine
Leckage auftritt. Um eine solche Leckage frühzeitig zu
erkennen, weist die Vorrichtung 100 ein Sensorelement 120 auf.
Dieses Sensorelement 120 besteht aus einem Trägerkörper 122, wobei
in den Trägerkörper 122 eine erste Zuleitung 124 und
eine zweite Zuleitung 126 eingebettet sind. Die Zuleitungen
enden jeweils an einer Kontaktfläche 128 bzw. 130,
wobei diese Kontaktflächen 128, 130 voneinander
beabstandet sind. Ist das Leitungssystem, hier bestehend aus der
Entlüftungsleitung 104 und dem Saugtrakt 106,
dicht geschlossen (anders als in 1), kontaktiert
die Entlüftungsleitung 104 (der Leitungsabschnitt 116)
mit ihrem Flansch 108 beide Kontaktflächen 128, 130,
so dass die Entlüftung 104 eine widerstandsbestimmende Überbrückung
ist.
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Der
Trägerkörper 122 ist eine flache Scheibe,
welche eine zentrale Öffnung 132 aufweist, durch die
hindurch ein Abschnitt der Entlüftungsleitung 104 hindurch
steckbar ist.
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An
dem Trägerkörper 130 ist radial nach
außen vorspringend ein Zapfen 134 nach Art eines
Steckers ausgebildet, wobei an diesen eine Anschlussleitung (nicht
gezeigt) anschließbar ist, die zu einer Signalverarbeitungseinheit
(nicht gezeigt) führt.
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Ist
die Entlüftungsleitung 104 (der erste Leitungsabschnitt 116)
an dem Saugtrakt 106 (dem zweiten Leitungsabschnitt 118)
korrekt angeschlossen, liegt der Flansch 108 auf den Kontaktflächen 128, 130 auf,
sodass der Widerstandswert, den das Sensorelement 120 liefert,
quasi null ist. Wenn jedoch – wie in 1 gezeigt – der
Anschluss fehlerhaft ist und dementsprechend eine Leckage vorliegt oder
in Kürze zu erwarten ist, so liegt der Flansch 108 an
den Kontaktflächen 128, 130 nicht an.
Dementsprechend ist der von dem Sensorelement 120 gelieferte
Widerstandswert quasi unendlich. Ausgehend von den vorstehend beschriebenen
Widerstandswerten weist die Signalverarbeitungseinheit den Leckstatus
nach.
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Der
in 2 gezeigte Schaltplan 136 für
eine Vorrichtung zur Detektion von Leckagen an einer Kurbelgehäuse-Entlüftung
zeigt vier Sensorelemente 120 (120', 120'', 120''', 120''''),
deren Aufbau wie im Zusammenhang wie in 1 beschrieben
ist. Die vier Sensorelemente 120 sind in Reihe geschaltet, derart,
dass die zweite Zuleitung 126' eines ersten Sensorelementes 120' mit
der ersten Zuleitung 124' eines zweiten Sensorelementes 120'' verbunden
ist. Darüber hinaus ist die erste Zuleitung 124' des
ersten Sensorelementes 120' mit einer Signalverarbeitungseinheit 138 verbunden,
wobei die Signalverarbeitungseinheit 138 als Teil eines
Motorsteuergerätes ausgebildet sein kann. Um den Schaltkreis
zu schließen, ist schließlich die zweite Zuleitung 126'''' des vierten
Sensorelementes 122'''' mit der Signalverarbeitungseinheit 138 verbunden.
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Mit
anderen Worten kann folgendes gesagt werden: Die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung besteht aus einer Luftführungsleitung (106)
und einer Entlüftung (104). Wird z. B. bei einer
Reparatur die Leitung (104) nicht richtig an der Luftführungsleitung
(106) befestigt, wie dargestellt, sind die Kontakte am
Kontaktring (Sensorelement 120) geöffnet und der
Widerstand wird unendlich. Im Rahmen der Erfindung ist es neben „offenen"
Kontakten auch möglich, einen Mikroschalter im Kontaktring
zu integrieren.
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Günstigerweise
wird eine Dichtung, hier ein radialer O-Ring verwendet, der den
eingesteckten Abschnitt der Entlüftungsleitung 104 gegenüber
der Saugkraft 106 abdichtet, wobei die Abdichtung erst undicht
wird, wenn der Kontakt bereits geöffnet ist. Somit lässt
sich eine Leckage bereits detektieren, bevor Blow-By Gase austreten.
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Sollen
mehrere Fügestellen oder Fügestellen und Leitungsabschnitte überwacht
werden, werden – wie in 2 gezeigt – mehrere
Sensorelemente verwendet. Die einzelnen zu detektierenden Stellen
werden vorteilhafterweise wie in 2 gezeigt
als Ring bzw. Reihenschaltung miteinander verknüpft. Ein
Vorteil ist dabei der einfache Aufbau, jedoch kann die „defekte"
Stelle nicht direkt ermittelt werden.
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Im
Rahmen der Erfindung ist auch eine Einzelverkabelung möglich,
die dann jede Stelle separat diagnostiziert.
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Bei
der Diagnose mit anderen Systemen, z. B. einem Kurbelgehäusedrucksensor
oder Ersatzfunktionen, spielen Eigenschaften wie Verschleiß des Motors,
Betriebs- und Randbedingungen mit hinein, so dass es bei nur geringer „Trennschärfe"
(z. B. Leitung dran/Leitung ab) zu Fehldiagnosen kommen kann.
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Die
Erfindung ist demgegenüber präziser und zeigt
die Vorteile, dass eine Leckage unabhängig von Motoreinflüssen
diagnostiziert wird, die Signalverarbeitungseinheit eine einfache
Steuergerätinfrastruktur (nur Widerstandsmessung) hat,
der Kontaktring einen einfachen Aufbau hat und ein Kontaktring als
Gleichteil an mehreren Stellen des Motors verwendet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10026492
A1 [0002, 0002, 0003]
- - DE 20118388 U1 [0002]