-
Technisches Gebiet
-
Diese
Offenbarung betrifft im Allgemeinen Systeme für Kurbelgehäuseentlüftung (CCV, kurz vom engl.
Crankcase Ventilation) und insbesondere Verfahren und Systeme zum Überwachen
einer ordnungsgemäßen Verbindung
eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems
zwischen einem Ventildeckel und einem Motoreinlasssystem durch ein
CCV-System.
-
Hintergrund und Zusammenfassung
-
Wie
aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden Kurbelgehäuseentlüftungssysteme
(CCV) seit langem verwendet, um Kurbelgehäusegase aus dem Kurbelgehäuse eines
Motors zu entfernen. Kurbelgehäusegase
sind eine Kombination aus (i) Durchblasegasen (d. h. verbrannten
und unverbrannten Brennraumgasen, die an Kolbenringen vorbei in das
Kurbelgehäuse
wandern), (ii) Kraftstoff, (iii) Luft und (iv) Öldampf. CCV regeln die Entfernung
von Kurbelgehäusegasen
aus dem Kurbelgehäuse
durch Auslassen der Gase in das Motoreinlasssystem. Die Gase können durch
einen Schlauch oder ein Rohr, der/das mit einem Ende mit dem Einlasssystem
des Motors und mit dem anderen Ende mit entweder: einem Ölabscheider
im Fall eines Dieselmotors oder einem Ventil, beispielsweise einem
PCV, im Fall eines Benzinmotors verbunden ist, zu dem Einlasssystem
gelangen. Der Begriff Ventil/Abscheider wird hierin verwendet, um
sowohl das in einem Benzinmotor verwendete Ventil als auch in Dieselmotoren
verwendete Ölabscheider
zu umfassen. Der Einlass zu dem Motoreinlasssystem kann an beliebiger
Stelle von dem Luftfilterauslass bis einschließlich zu dem Ansaugkrümmer des
Motors positioniert sein. Das Entfernen von Kurbelgehäusegasen
aus dem Kurbelgehäuse
verbessert Standzeit, Qualität
und Haltbarkeit des Öls,
die wiederum Lebensdauer, Qualität
und Haltbarkeit des Motors verbessern.
-
Wie
ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist, erfordern Onboard-Diagnoseregelungen des
California Air Recourses Board (kalifornische Umweltschutzbehörde, kurz
CARB) das Überwachen der
Verbindungen des Entlüftungsrohrs
von dem Kurbelgehäuseentlüftungssystem
zu dem Einlasssystem. Für
diese Überwachungen
gibt es mehrere Verfahren, die verschiedene Grade an Robustheit
und Kosten haben. Diese Verfahren umfassen das Nutzen von Luftanlagensensoren
und Vorhersagemodellen, um das Äquivalent
eines Luftlecks in dem Einlasssystem zu detektieren; und die Verwendung
eines Drucksensors in dem Kurbelgehäuseentlüftungssystem selbst, um die Änderung
des Einlasssystemdrucks zu detektieren, wenn eine Verbindungsunterbrechung
eingetreten ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Offenbarung wird ein Verfahren zum Überwachen einer ordnungsgemäßen Verbindung
des Kurbelgehäuseentlüftungssystems
zwischen einem Ventil/Abscheider und dem Einlasssystem vorgesehen.
Das Verfahren umfasst das Detektieren von elektrischer Kontinuität durch
einen Schlauchverbinder an einem Ende eines Schlauchs und entweder
einen Ventil/Abscheider-Verbinder oder einen Einlasssystem-Verbinder, der
mit dem Schlauchverbinder mechanisch verbindbar ist.
-
In
einer Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Überwachen
einer ordnungsgemäßen Verbindung
in einem Weg zwischen einem Ventil/Abscheider und einem Einlasssystem
vorgesehen. Das Verfahren umfasst: Detektieren von elektrischer
Kontinuität
durch mechanische Schlauchverbinder und: (a) einen Ventil/Abscheider-Verbinder,
der mit einem der Schlauchverbinder mechanisch verbindbar ist; und (b)
einen Einlasssystem-Verbinder,
der mit dem anderen Ende des Schlauchs mechanisch verbindbar ist.
-
In
einer Ausführungsform
ist ein System zum Überwachen
ordnungsgemäßer Verbindung
zwischen einem Ventil/Abscheider und einem Einlasssystem durch ein
Ventil/einen Abscheider der Kurbelgehäuseentlüftung vorgesehen. Das System
umfasst: einen dielektrischen (d. h. nicht elektrisch leitenden)
Schlauch, der einen elektrisch leitenden Verbinder aufweist, der
entweder mit: (a) einem elektrisch leitenden Ventil/Abscheider-Verbinder;
oder (b) einem elektrisch leitenden Einlasssystem-Verbinder mechanisch
verbindbar ist; und einen elektrischen Schaltkreis zum Detektieren
elektrischer Kontinuität durch
den Schlauchverbinder und einen von Ventil/Abscheider-Verbinder
oder Einlasssystem-Verbinder, der mit dem Schlauchverbinder mechanisch
verbindbar ist.
-
In
einer Ausführungsform
umfasst der Schaltkreis eine elektrische Spannungsquelle; und eine
Strombegrenzungsvorrichtung, die zwischen der elektrischen Spannungsquelle
und einem von Ventil/Abscheider-Verbinder oder Einlasssystem-Verbinder verbunden
ist.
-
In
einer Ausführungsform
ist ein System zum Überwachen
einer ordnungsgemäßen Verbindung zwischen
einem Ventil/Abscheider und einem Einlasssystem durch ein Kurbelgehäusentlüftungsventil/einen
Kurbelgehäuseentlüftungsabscheider
vorgesehen. Das System umfasst: einen dielektrischen Schlauch mit
einem ersten elektrisch leitenden Verbinder, der mit einem elektrisch
leitenden Ventil/Abscheider-Verbinder mechanisch verbindbar ist,
und einen zweiten elektrisch leitenden Verbinder, der mit einem
elektrisch leitenden Einlasssystem-Verbinder mechanisch verbindbar
ist; und einen elektrischen Schaltkreis zum Detektieren elektrischer
Kontinuität durch
den ersten Verbinder und den Ventil/Abscheider-Verbinder und zwischen
dem zweiten Verbinder und dem Einlasssystem-Verbinder.
-
Dieses
Verfahren und System sehen einen einfachen Schaltkreis zu dem Kurbelgehäuse-Entlüftungsohr
vor und führen,
wenn das Rohr ordnungsgemäß verbunden
ist, zu einem Schließen
eines Schaltkreises. Ist das Rohr nicht ordnungsgemäß verbunden,
ist der Schaltkreis offen. Diese Überwachung ist gegenüber der
Luftmassenlösung
robuster und wird nicht durch Geräuschfaktoren anderer Systemlecks,
Luftmessgerätdrift
oder Systemdruckaufnehmeränderungen,
Unterschiede des volumetrischen Motorwirkungsgrads zwischen Motoren
beeinflusst. Gegenüber
dem Drucksensor in dem Kurbelgehäuse
ist dieses System robuster (unterliegt nicht den Geräuschfaktoren
von Kurbeldruckdrift und Systembetrieb) und ist viel billiger (einfache
Kontinuitätsschaltkreise
kosten einen Bruchteil von Sensor, Verdrahtung, Verbinder und Sensorschaltkreis).
-
Die
Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen der Offenbarung
sind in den Begleitzeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt.
Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Offenbarung gehen aus
der Beschreibung und den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
ein Diagramm eines Verbrennungsmotors mit einem System zum Überwachen
von ordnungsgemäßer Verbindung
zwischen einem Ventil/Abscheider und einem Einlasssystem des Motors gemäß der Offenbarung;
und
-
2 ist
ein Diagramm eines Systems zum Überwachen
ordnungsgemäßer Verbindung
an beiden Verbindungen zwischen einem Ventil/Abscheider und einem
Einlasssystem unter Verwenden eines einzelnen Kontinuitätsschaltkreises
von 1 gemäß der Offenbarung;
und
-
3 ist
ein Diagramm eines Systems gemäß der Offenbarung,
das zum Feststellen verwendet wird, welche eines Paars von Verbindungen
in dem System nicht ordnungsgemäß ist.
-
Gleiche
Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen zeigen gleiche Elemente
an.
-
Eingehende Beschreibung
-
Unter
Bezug auf 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 10 einen
Verbrennungsmotor 12 und ein Motorsteuersystem 14.
Der Motor 12 kann mehrere Zylinder in Zylinderreihen 16, 18 umfassen.
Der Motor 12 kann weiterhin einen Luftfilter 20,
einen Drosselklappenstutzen 22, ein Einlasssystem 24,
einen Motorkopf 26, einen Nocken oder Deckel 28, 30,
einen Motorblock 32, eine Ölwanne 34, eine Kurbelwelle 36, Kolben 38, 40,
ein Ventil/einen Abscheider 42 der Kurbelgehäuseentlüftung und
nicht gezeigte Abgasnachbehandlungselemente umfassen.
-
Der
Motor 12 leitet Luft durch den Filter 20 in das
Einlasssystem, das sowohl den Drosselklappenstutzen 22 umfasst
und eine Leitung oder einen Kanal 52 umfassen kann. Die
in den Drosselklappenstutzen 22 eingelassene Luft wird
an der Drosselklappe 70 vorbei zu dem Ansaugkrümmer 24 geleitet. Danach
wird die Luft in die Motorzylinder eingelassen, wo ein Luft/Kraftstoff-Gemisch
verbrannt wird. Während
oder nach einem Verbrennungszyklus wandert ein Teil der Gase in
den Zylinderreihen 16, 18, die nachstehend als
Kurbelgehäusegase
bezeichnet werden, an den Kolben 38, 40 vorbei
in ein Motorkurbelgehäuse 54.
Wie vorstehend angesprochen können
sich diese Kurbelgehäusegase
mit dem Öl
im Kurbelgehäuse 54 mischen
und so die Ölqualität mindern,
was die Leistung des Motors 12 verschlechtern kann.
-
Die
verdünnten
Kurbelgehäusegase
strömen durch
eine Leitung 60 (in Motorblick 32) und eine Leitung 62 (in
Motorkopf 26) zu dem Nockendeckel 28. Von dem
Nockendeckel 28 wird ein Ventil/Abscheider 42 verwendet,
um das Strömen
von Kurbelgehäusegasen
in das Einlasssystem 24 zu steuern. Wie gezeigt erstreckt
sich ein Teil der Ventil/Abscheider-Anordnung durch eine obere Fläche des
Nockendeckels 28, um das Strömen von Kurbelgehäusegasen in
das Einlasssystem 24 zu steuern. Insbesondere strömen die
Gase durch die Ventil/Abscheider-Anordnung und durch die Leitung
oder das Rohr 64 in das Einlasssystem 24. Danach
mischen sich die Kurbelgehäusegase
mit einströmender
Luft und werden in die Motorzylinder eingelassen. Die Kurbelgehäusegase
und andere verbrannte Gase strömen
von den Motorzylindern zu nicht gezeigten Abgasnachbehandlungselementen,
die verwendet werden, um Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe
(HC) und Partikelmaterial (PM) zu oxidieren und Stickoxide (NOx)
zu reduzieren. Das Rohr 64 und seine Verbindung an einem
Ende mit dem CCV 42 und am anderen Ende mit dem Einlasssystem 24 ist
in 2 näher
gezeigt.
-
Ein
Elektromotor 68 ist vorgesehen, um die Drosselklappe 70 als
Reaktion auf einen von einem ETC-Treiber 72 erhaltenen
elektrischen Strom zu einer vorbestimmten Stellung zu bewegen. Der ETC-Treiber 72 erzeugt
den elektrischen Strom als Reaktion auf ein Steuersignal (VT) von einem Steuergerät 78.
-
Ein
Drosselstellungssensor 74 erzeugt ein Signal (TP), das
eine Drosselstellung der Drosselklappe 70 anzeigt und das
von dem Steuergerät 78 für Stellungssteuerung
der Klappe 70 im geschlossenen Kreis empfangen wird.
-
Ein
Temperatursensor 76 erzeugt ein Signal (ET), das eine Öltemperatur
anzeigt, die von dem Steuergerät 78 empfangen
wird. Der Sensor 76 kann mit der Ölwanne 34 verbunden
sein. Alternativ könnte
der Sensor 76 eine Motorkühlmitteltemperatur (ECT), eine
Motorblocktemperatur oder eine andere Temperatur messen, die einen
Betriebszustand des Motors 12 anzeigt.
-
Es
versteht sich, dass in 1 zwar ein Benzinmotor beschrieben
wurde, dass aber die Systeme zum Überwachen einer ordnungsgemäßen Verbindung
eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems
zwischen einem Ventil/Abscheider und einem Einlasssystem, wie in 2–4 nachstehend näher beschrieben, bei einem
Dieselmotor verwendet werden können,
wobei der Motor mit Hilfe von Kraftstoffforderung von der Kraftstoffpumpe
statt von der Drosselklappe gesteuert wird.
-
Zum
Steuern des Betriebs von Motor 12 ist ein Motorsteuersystem 14 vorgesehen.
Das Steuergerät 78 umfasst
einen Mikroprozessor 82, der mit verschiedenen maschinell lesbaren
Speichermedien kommuniziert. Die maschinell lesbaren Speichermedien
umfassen vorzugsweise eine nichtflüchtige und flüchtige Speicherung
in einem Festwertspeicher (ROM) 84 und einem Arbeitsspeicher
(RAM) 86. Die maschinell lesbaren Medien können mit
Hilfe beliebiger aus einer Anzahl bekannter Speichervorrichtungen
wie PROMs, EPROMs, EEPROMS, Flash-Speicher oder jeder anderen elektrischen,
magnetischen, optischen oder kombinierten Speichervorrichtung umgesetzt
sein, die Daten speichern kann, wovon einige ausführbare Befehle
darstellen, die von dem Mikroprozessor 82 beim Steuern
von Motor 12 verwendet werden. Der Mikroprozessor 82 kommuniziert mittels
einer Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle
(I/O) 88 mit verschiedenen (vorstehend erläuterten)
Sensoren und Aktoren.
-
Unter
Bezug nun auf 2 ist ein System 200 zum Überwachen
ordnungsgemäßer Verbindung zwischen
dem Ventil/Abscheider 42 und einem Einlasssystem 24 durch
das Ventil/den Abscheider 42 der Kurbelgehäuseentlüftung gezeigt.
Das System 200 umfasst ein Rohr 64, hier ein Kunststoff
oder anderes elektrisch isolierendes (d. h. dielektrisches) Material,
das einen elektrisch leitenden Schlauchverbinder 202 an
einem Ende aufweist, der mit einem elektrisch leitenden Abschnitt 204a des
CCV-Verbinders 204 mechanisch verbindbar ist, wobei wie
gezeigt das Gehäuse
des Ventils/Abscheiders 42 von dem elektrisch leitenden
Abschnitt 204a des Ventil/Abscheider-Verbinders 204 durch
einen elektrisch isolierenden (d. h. dielektrischen) Abschnitt 204b, hier
aus Kunststoff, des Ventil/Abscheider-Verbinders 204 elektrisch
isoliert ist und ein elektrisch leitender Schlauchverbinder 206 an
dem anderen Ende mit einem elektrisch leitenden Einlasssystem-Verbinder 208 mechanisch
verbindbar ist. Ein leitender Draht 209 tritt durch das
Rohr 64, um die Verbinder 202 und 206 an
den Enden des Rohrs 64 wie gezeigt elektrisch zu verbinden.
Das System 200 umfasst einen elektrischen Schaltkreis 210 zum
Detektieren elektrischer Kontinuität durch den Schlauchverbinder 202 und
den Ventil/Abscheider-Verbinder 204 und zum Detektieren
elektrischer Kontinuität
durch den Schlauchverbinder 206 und den Einlasssystem-Verbinder 208.
-
Hier
umfasst der Schaltkreis 200 eine elektrische Spannungsquelle
+V; und eine Strombegrenzungs- oder Pull-Up-Vorrichtung 212,
die zwischen der elektrischen Spannungsquelle +V und einem der Ventil/Abscheider-Verbinder 204 oder 206,
hier Verbinder 204, und dem Einlasssystem-Verbinder 208 verbunden
ist, wobei zu beachten ist, dass das Einlasssystem 62 geerdet
ist. Hier ist die Strombegrenzungsvorrichtung ein Widerstand, doch
können
andere Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise diodenverbundene
FETs.
-
Wenn
bei Betrieb eine ordnungsgemäße mechanische
Verbindung zwischen sowohl dem Schlauchverbinder 202 als
auch dem Ventil/Abscheider-Verbinder 204 und zwischen dem
Schlauchverbinder 206 und dem Einlasssystem-Verbinder 208 vorliegt,
liegt elektrische Kontinuität
durch die Verbinder 202, den Draht 209 und durch
die Verbinder 206, 208 zur Masse vor und elektrischer
Strom fließt
von der elektrischen Spannungsquelle +V, durch den Strombegrenzungswiderstand 212 durch
die ordnungsgemäß mechanisch
verbundenen Verbinder 204, 202, 206 und 208 und
dann zur Masse, wodurch an dem Anschluss T des Widerstands ein niedriges Potential
oder Massepotential erzeugt wird. Das Potential an dem Anschluss
T des Widerstands wird als Eingang/Ausgang oder Analog/Digital-Wandler
des ECU 14 zugeführt,
und ein solches niedriges Potential oder Massepotential wird von
dem ECU 14 als eine ordnungsgemäße mechanische Verbindung zwischen
den Verbindern 204, 202, 206 und 208 anzeigend
interpretiert.
-
Wenn
dagegen eine nicht ordnungsgemäße mechanische
Verbindung zwischen entweder dem Schlauchverbinder 202 und
dem Ventil/Abscheider-Verbinder 204 oder zwischen dem Schlauchverbinder 206 und
dem Einlasssystem-Verbinder 208 vorliegt, liegt keine elektrische
Kontinuität
durch die Verbinder 204, 202, 206 und 208 vor
und elektrischer Strom fließt
nicht von der elektrischen Spannungsquelle +V, durch den Strombegrenzungswiderstand 212 durch
die Verbinder 204, 202, 206 und 208 und dann
zur Masse, wodurch an dem Widerstandsanschluss T ein hohes +V-Potential
erzeugt wird. Dieses hohe Potential wird von dem ECU 14 als
nicht ordnungsgemäße mechanische
Verbindung zwischen den Verbindern 204, 202, 206 und 208 ausgelegt.
-
Es
wird festgestellt, dass der Schaltkreis 200 eine nicht
ordnungsgemäße Verbindung
zwischen entweder Verbinder 204 und 202 oder eine
nicht ordnungsgemäße Verbindung
zwischen den Leitern 206 und 208 anzeigt.
-
Wenn
es erforderlich ist festzustellen, welche der beiden möglichen
mechanischen Verbindungen nicht ordnungsgemäß ist, wird ein zweiter Schaltkreis 200' verwendet.
Ein solcher Schaltkreis 200' umfasst ein
Paar Pull-Up-Widerstände 212', 212'' jeweils mit Anschluss T', T'', die mit dem gezeigten Verbinder 202, 206 jeweils
wie gezeigt mechanisch verbunden sind. Es wird festgestellt, dass
durch das Rohr 64 kein Draht wie bei dem System 200 von 2 tritt.
Es wird auch festgestellt, dass das Ventil/der Abscheider 42 geerdet
ist und der Verbinder an dem Ventil/Abscheider 42 ein Metallverbinder 204' ist (d. h.
der Isolator 204b in 2 ist entfernt).
-
Wenn
bei Betrieb eine ordnungsgemäße mechanische
Verbindung zwischen den Verbindern 202 und 204 vorliegt,
ist die elektrische Spannung an dem Anschluss T'' niedrig,
d. h. Masse, und wenn zwischen den Verbindern 202 und 204 eine
nicht ordnungsgemäße Verbindung
vorliegt, ist die elektrische Spannung an dem Anschluss T'' hoch, d. h. +V Volt. Wenn bei Betrieb
eine ordnungsgemäße mechanische
Verbindung zwischen Verbindern 206 und 208 vorliegt,
ist die elektrische Spannung an Anschluss T' niedrig, d. h. Masse, und wenn eine
nicht ordnungsgemäße Verbindung
zwischen den Verbindern 206 und 208 vorliegt,
ist die elektrische Spannung an dem Anschluss T' hoch, d. h. +V Volt.
-
Es
wurden eine Reihe von Ausführungsformen
der Offenbarung beschrieben. Dennoch versteht sich, dass verschiedene
Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzumfang
der Offenbarung abzuweichen. Demgemäß liegen andere Ausführungsformen
innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche.
