DE102013224030B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Brennkraftmaschine weist eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung (5) mit einem Kurbelgehäuse (20) und einen Ansaugtrakt (1) auf. Ein erster Kanal (51) zweigt von dem Ansaugtrakt (1) stromauf einer Drosselklappe (11) ab. Abhängig von einer Schaltstellung eines Absperrventils (52) in dem ersten Kanal (51) kann dieser pneumatisch mit dem Kurbelgehäuse (20) gekoppelt oder entkoppelt werden. Ein zweiter Kanal (53) koppelt das Kurbelgehäuse (20) mit dem Ansaugtrakt (1) stromab der Drosselklappe (11). Im zweiten Kanal (53) ist ein selbsttätiges Druckregelventil (54) vorgesehen ist, das den Druck im Kurbelgehäuse (20) regelt. Ein Sensor erfasst eine Lastgröße (MAF, MAP) der Brennkraftmaschine. Mittels eines dynamischen Modells (61) wird eine geschätzte Lastgröße ermittelt und abhängig von einer Abweichung der geschätzten zu der erfassten Lastgröße wird ein Korrekturwert eines Kennwerts ermittelt und der Korrekturwert und Kennwert im dynamischen Modell (61) eingesetzt. Für eine vorgegebene erste Zeitdauer wird das Absperrventil (52) geöffnet und anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitdauer geschlossen. Abhängig von einer Veränderung des Korrekturwertes in Antwort auf das Öffnen und Schalten wird ein Diagnosewert ermittelt, der repräsentativ ist für eine Dichtigkeit oder Undichtigkeit zumindest einer der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung (5) Leitungsabschnitt des ersten Kanals (51) stromabwärts des Absperrventils (52), Kurbelgehäuse (20), zweiter Kanal (53), Druckregelventil (54).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine.
• 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 dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Eine weitere Maßnahme ist, auch für Brennkraftmaschinen 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.
• Darüber hinaus ist auch sicherzustellen, dass möglichst wenige Schadstoffemissionen auf sonstige Weise von dem jeweiligen Kraftfahrzeug emittiert werden.
• Vor allem unmittelbar nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine kann unverbrannter Kraftstoff in einem Schmierstoff der Brennkraftmaschine gelöst werden, der dann mit steigender Betriebstemperatur wieder ausdampft. Beispielsweise 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 und Brennkraftmaschinen auf.
• Das Lösen von Kraftstoff im Schmierstoff bewirkt eine unerwünschte Veränderung der Schmiereigenschaften des Schmierstoffs. Dadurch können der Verschleiß und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Defekts erhöht und die Lebenserwartung der Brennkraftmaschine verringert werden.
• 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, wird das Kurbelgehäuse, oft auch als Kurbelkasten bezeichnet, über eine Kurbelgehäuseentlüftung mit dem Ansaugtrakt 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.
• Da bei Leckagen von Komponenten der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen können, schreiben Gesetzgebungen in einigen Ländern, insbesondere die CARB in USA vor, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage hinsichtlich ihrer Funktionstüchtigkeit on board überwacht werden muss.
• 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.
• In der DE 10 2009 059 662 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose von Leitungssystemen, insbesondere von Kurbelgehäuse-Entlüftungen von Brennkraftmaschinen beschrieben, bei dem in wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ermittlungsschritten jeweils ein Korrekturwert für einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine gebildet wird. Die Korrekturwerte oder daraus abgeleitete Werte werden zum Nachweis eines Fehlzustandes des Leitungssystems herangezogen. Die Ermittlungsschritte können dabei jeweils in einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
• 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.
• Die DE 10 2012 209 107 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine ein Kurbelgehäuse und einen Ansaugtrakt mit einer Drosselklappe und eine Kurbelgehäuseentlüftung mit einem schaltbaren Absperrventil aufweist. Es sind mehrere Sensoren vorgesehen, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen erfassen, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Messsignal erzeugen. Zumindest einer der Sensoren erzeugt ein Messsignal, das repräsentativ ist für eine Lastgröße der Brennkraftmaschine. Abhängig von den verschiedenen erfassten Betriebsgrößen wird mittels eines dynamischen Modells zumindest eine geschätzte Lastgröße ermittelt und abhängig von einer Abweichung der abgeschätzten Lastgröße zu der erfassten Lastgröße ein Korrekturwert eines Kennwerts ermittelt. Der Korrekturwert und der Kennwert werden im Rahmen des dynamischen Modells eingesetzt. Zum Durchführen einer Diagnose werden ein oder mehrere Diagnoseschaltzyklen gesteuert, bei dem bzw. denen das Absperrventil für eine vorgegebene erste Zeitdauer in eine Schließschaltstellung gesteuert wird und das Absperrventil für eine vorgegebene zweite Zeitdauer in eine Offenschaltstellung gesteuert wird. Abhängig von einer Veränderung des Korrekturwertes in Antwort auf den einen oder die mehreren Diagnoseschaltzyklen wird ein Diagnosewert ermittelt, der repräsentativ ist für einen ordnungsgemäßen bzw. nicht ordnungsgemäßen Zustand des Absperrventils.
• 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.
• Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung zeichnet aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und einem Ansaugtrakt und einer im Ansaugtrakt angeordneten Drosselklappe. Ein erster Kanal zweigt stromaufwärts der Drosselklappe von dem Ansaugtrakt ab. Abhängig von einer Schaltstellung eines schaltbaren Absperrventils in dem ersten Kanal ist der erste Kanal pneumatisch mit einem freien Volumen des Kurbelgehäuses gekoppelt oder entkoppelt. Ein zweiter Kanal koppelt das freie Volumen des Kurbelgehäuses mit dem Ansaugtrakt stromabwärts der Drosselklappe. Im zweiten Kanal ist ein selbsttätiges Druckregelventil vorgesehen ist, das den Druck im Kurbelgehäuse auf ein Niveau unter dem Umgebungsdruck regelt.
• Ferner sind der Brennkraftmaschine mehrere Sensoren zugeordnet, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen erfassen, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Messsignal erzeugen. Zumindest einer der Sensoren erzeugt ein Messsignal, das repräsentativ ist für eine Lastgröße der Brennkraftmaschine. Abhängig von den verschiedenen erfassten Betriebsgrößen wird mittels eines dynamischen Modells zumindest eine geschätzte Lastgröße ermittelt. Abhängig von einer Abweichung der geschätzten Lastgröße zu der erfassten Lastgröße wird ein Korrekturwert eines Kennwertes ermittelt. Der Korrekturwert und der Kennwert werden im Rahmen des dynamischen Modells eingesetzt.
• Das dynamische Modell umfasst insbesondere das dynamische Modell des Ansaugtraktes, welches auch als Saugrohrmodell bezeichnet wird.
• Die Lastgröße repräsentiert insbesondere einen Saugrohrdruck oder einen Luftmassenstrom. Mittels des Korrekturwertes wird das dynamische Modell insbesondere angepasst und zwar im Sinne eines Angleichens der erfassten und der geschätzten Lastgröße.
• Zum Durchführen der Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung werden mehrere Diagnoseschaltzyklen gesteuert, bei denen das Absperrventil für eine vorgegebene erste Zeitdauer in eine Schließschaltstellung gesteuert wird und das Absperrventil für eine vorgegebene zweite Zeitdauer in eine Offenschaltstellung gesteuert wird.
• Abhängig von einer Veränderung des Korrekturwertes in Antwort auf die Diagnoseschaltzyklen wird ein Diagnosewert ermittelt, der repräsentativ ist für die Dichtigkeit oder Undichtigkeit zumindest einer der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung:
  Leitungsabschnitt des ersten Kanals stromabwärts des Absperrventils, Kurbelgehäuse, zweiter Kanal, Druckregelventil.
• Der Diagnosewert kann dann beispielsweise eingesetzt werden zum Abspeichern in einen Fehlerspeicher im Falle einer Undichtigkeit einer oder mehrere der genannten Komponenten und kann bei der nächsten Inspektion in der Werkstatt ausgelesen werden. Ferner kann alternativ oder zusätzlich auch eine entsprechende Signalisierung des Diagnosewertes mittels einer Fehleranzeigevorrichtung, beispielsweise am Kombiinstrument an den Fahrzeugführer erfolgen.
• Die Erfindung nutzt in diesem Zusammenhang die Erkenntnis, dass bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine eine geringe Menge unverbrannten Kraftstoff und eine bedeutende Menge an Abgas als sogenannter Blow-By aus den Zylindern über die Kolbenringe in das Kurbelgehäuse strömt und sich in dort befindlichen Abgas-Luft-Gemisch und im Öl einlagert. Dies führt zu unerwünschten Eigenschaften. So können sich die Eigenschaften des Öls durch die Anreicherung mit Kraftstoff ungünstig verändern, zum Beispiel durch eine Ölverdünnung. Ferner können auf diesem Wege unverbrannte Kohlenwasserstoffe in die Umgebung austreten. Konstruktiv lässt sich Blow-By jedoch nicht vermeiden.
• Um die genannten negativen Auswirkungen des Blow-By möglichst gering zu halten, kann mittels des ersten und des zweiten Kanals das freie Volumen des Kurbelgehäuses in den Ansaugtrakt entlüftet werden. Mittels der jeweiligen Schaltstellung des schaltbaren Absperrventils kann eine Spülung des Kurbelgehäuses mit entsprechender Frischluft, die über den ersten Kanal angesaugt wird, geeignet eingestellt werden. Insbesondere für verschiedene Betriebszustände oder Betriebssituationen ist so ein gezieltes Unterbinden der Spülung des Kurbelgehäuses beispielsweise erforderlich für eine Adaption eines Kraftstoffsystems, da die durch den zweiten Kanal in den Ansaugtrakt eintretende Luft gegebenenfalls stark mit Kraftstoffdampf angereichert sein kann. Durch das Vorgehen zur Überprüfung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung kann das in der Regel ohnehin vorhandene dynamische Modell einfach eingesetzt werden, um so besonders zuverlässig eine Aussage machen zu können über den ordnungsgemäßen beziehungsweise nicht ordnungsgemäßen Zustand der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung.
• In diesem Zusammenhang wird ferner die Erkenntnis genutzt, dass durch eine geeignete Vorgabe der ersten und der zweiten Zeitdauer je nach Ausgestaltung in dem Falle eines ordnungsgemäßen oder dann im Falle eines nicht ordnungsgemäßen Zustands eine entsprechende Veränderung des Korrekturwertes während der Überprüfung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung erfolgt und so der jeweilige Zustand, also ordnungsgemäß beziehungsweise nicht ordnungsgemäß, der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einfach und zuverlässig erkannt werden kann.
• In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Kennwert einen reduzierten Drosselquerschnitt des Ansaugtrakts im Bereich der Drosselklappe repräsentiert.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein geschätzter Spülluftmassenstrom des Luftmassenstroms durch den zweiten Kanal während des Durchführens des beziehungsweise der Diagnoseschaltzyklen bereitgestellt und im Rahmen des dynamischen Modells berücksichtigt. Auf diese Weise kann wirksam vermieden werden, dass im Rahmen der Diagnose ein Motorbetriebspunkt aktiv verändert wird, was die Gefahr birgt, dass das Durchführen der Diagnose für den Fahrzeugführer spürbar werden kann, in dem sich zum Beispiel die Motordrehzahl, das Motorgeräusch oder Fahrzeugbeschleunigungen merklich ändern.
• Ebenso kann auf diese Weise ein Beitrag geleistet werden, dass durch eine entsprechend unzureichende Berücksichtigung des durch den zweiten Kanal in den Ansaugtrakt während der Diagnose eingebrachten Kraftstoffdampfes oder des Abgases beim Ermitteln und Einstellen der zuzumessenden Kraftstoffmasse zu entsprechenden Schadstoffemissionen führt, die gegebenenfalls zeitverzögert durch einen entsprechenden Regler, wie beispielsweise einen Lambdaregler, wieder kompensiert werden.
• Durch das Vorgehen gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Beitrag geleistet werden, dass ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches in dem jeweiligen Zylinder während der Diagnose jeweils präzise eingestellt werden kann und somit keine oder eine lediglich sehr geringe Schadstoffemissionsverschlechterung erfolgt. Darüber hinaus können so auch unerwünschte Reaktionen der Brennkraftmaschine im Hinblick auf ihre Fahrbarkeit vermieden werden.
• Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass gerade im ordnungsgemäßen, das heißt dichten Zustand der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung eine unwesentliche Verschlechterung der Schadstoffemissionen während des Durchführens der Überprüfung eintritt, während lediglich gegebenenfalls bei einem nicht ordnungsgemäßen Zustand eine entsprechend relevante Verschlechterung der Schadstoffemissionen während der Überprüfung eintritt. Aufgrund des zu erwartenden wesentlich selteneren Auftretens des nicht ordnungsgemäßen Zustands ist somit insgesamt über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine eine geringere Schadstoffemission während des Durchführens der Überprüfung zu erwarten.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Diagnoseschaltzyklen in einem Betriebszustand des Leerlaufs und/oder einer niedrigen Teillast durchgeführt. Es hat sich gezeigt, dass gerade diese Betriebszustände besonders geeignet sind und eine besonders zuverlässige Überprüfung ermöglichen.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Diagnoseschaltzyklen in einem quasi stationären Betrieb durchgeführt. Auf diese Weise ist eine besonders präzise Diagnose möglich.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der Vorrichtung ist es auf einfache Weise unter Zuhilfenahme bereits in der Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine vorhandenen Regelstrategien möglich, undichte Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung oder Fehlmontagen zu erkennen, nämlich ein defektes Absperrventil, eine durchtrennte, beschädigte oder falsch montierte Verbindung zwischen Absperrventil und Kurbelkasten, eine Leckage im Kurbelkasten, eine durchtrennte, beschädigte oder falsch montierte Verbindung zwischen Kurbelkasten und Ansaugtrakt, sowie ein in dieser Verbindung liegendes selbsttätiges Unterdruckventil. Ist diese Kette an einer beliebigen Stelle unterbrochen, entfällt die Änderung des Korrekturwertes und damit der entsprechenden Lastgröße.
• Da in dem Absperrventil, das auch als PCV-Ventil (positive crankcase ventilation valve) bezeichnet wird, ein Rückschlagventil verbaut ist, reicht es aus, ab dem Absperrventil zu diagnostizieren. Das bedeutet, selbst wenn der Leitungszweig des zweiten Kanals, der vom Ansaugtrakt zum Absperrventil defekt z. B. undicht oder beschädigt oder falsch montiert wäre, könnten keine Kraftstoffdämpfe vom Kurbelgehäuse in die Umgebung gelangen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung und zugeordneter Steuerungseinrichtung,
• 2 die Steuerungseinrichtung in detaillierter Darstellung
• 3 ein Ablaufdiagramm eines Programms zur Diagnose der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung und
• 4 ein Diagramm, in dem verschiedene Signalverläufe aufgetragen sind.
• Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst eine Drosselklappe 11 und ein Saugrohr 13, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist.
• Der Motorblock 2 umfasst ferner ein Kurbelgehäuse 20, das eine Kurbelwelle 21 aufnimmt und auch eine Pleuelstange 25, welche mit einem Kolben 24 des Zylinders Z1 gekoppelt ist und die so die Kurbelwelle 21 mit dem Kolben 24 des Zylinders Z1 koppelt. 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.
• 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.
• Der Abgastrakt 4 umfasst einen Abgaskatalysator 40, der beispielsweise als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist.
• Zum Einleiten der im Kurbelgehäuse 20 vorhandenen Kraftstoffdämpfe in den Ansaugtrakt 1 ist eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 vorgesehen, welche einen ersten Kanal 51 aufweist, der stromaufwärts der Drosselklappe 11 von dem Ansaugtrakt 1 abzweigt und zum Kurbelgehäuse 20 führt. In diesem ersten Kanal 51 ist ein schaltbares Absperrventil 52 so angeordnet und ausgebildet, dass abhängig von seiner Schaltstellung der erste Kanal 51 pneumatisch mit dem freien Volumen des Kurbelgehäuses 20 gekoppelt ist oder von diesem entkoppelt ist. Da mit Hilfe dieses Kanals 51 bei Offenstellung des Schaltventils 52 Frischluft in das Kurbelgehäuse 20 einströmen kann, wird dieser Kanal 51 auch als Frischluftkanal oder als Frischluftzuführungsleitung bezeichnet.
• Desweiteren ist ein zweiter Kanal 53 vorgesehen, der das freie Volumen des Kurbelgehäuses 20 pneumatisch mit dem Ansaugtrakt 1 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe 11 verbindet. Mittels des ersten und zweiten Kanals 51 und 53 und entsprechendes Ansteuern des Schaltventils 52 kann somit bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine Entlüftung des freien Volumens des Kurbelgehäuses 20 erfolgen. Ein in der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 vorgesehener Ölnebelabscheider ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
• In dem zweiten Kanal 53 ist ein Regelventil 54 in Form eines Unterdruckventils angeordnet, das einen effektiven Querschnitt des zweiten Kanals 53 selbsttätig anpasst und zwar derart, dass sich in dem Kurbelgehäuse 20 ein definierter Unterdruck gegen den Umgebungsdruck einstellt.
• Bei einem geeigneten niedrigen Druck in dem Ansaugtrakt 1 stromabwärts der Drosselklappe 11 und zwar in dem Bereich, in dem der zweite Kanal 53 in den Ansaugtrakt 1 mündet, strömen entsprechend die in dem freien Volumen des Kurbelgehäuses 20 befindlichen Gase über den zweiten Kanal 53 zurück in den Ansaugtrakt 1. Durch die jeweilige Schaltstellung des Absperrventils 52 kann ein Druck in dem freien Volumen des Kurbelgehäuses 20 beeinflusst werden. So wird beeinflusst, ob und in gegebenenfalls welchem Maße Spülluft durch den zweiten Kanal 53 in das Kurbelgehäuse 20 strömt. Somit kann durch entsprechendes Ansteuern des Absperrventils 52 in seine Schließstellung beispielsweise unter bestimmten Betriebsbedingungen die Spülung des Kurbelgehäuses 20 unterbunden werden.
• Ferner ist eine Steuervorrichtung 6 (2) vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen erfassen, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Messsignal erzeugen. Zumindest einer der Sensoren erzeugt ein Messsignal, das repräsentativ ist für eine Lastgröße der Brennkraftmaschine. Dies ist insbesondere ein Saugrohrdruck oder ein Luftmassenstrom.
• Die Steuervorrichtung 6 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen, Stellglieder, die der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, anzusteuern und zwar mittels entsprechender Stellantriebe, für die entsprechende Stellsignale zum Ansteuern dieser erzeugt werden.
• Die Steuervorrichtung 6 kann also auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine, oder kurz als Motorsteuerung bezeichnet sein.
• Die Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber 71, welcher die Stellung FP eines Fahrpedals 7 erfasst, ein Luftmassenmesser 14, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 11 als erfassten Luftmassenstrom MAF erfasst, ein Temperatursensor 15, welcher eine Ansauglufttemperatur TAL erfasst, ein Drucksensor 16, welcher einen Saugrohrdruck als erfassten Saugrohrdruck MAP erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 22, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird, ein Drosselklappenwinkelsensor 37, welcher ein der Stellung der Drosselklappe 11 entsprechendes Signal DK erfasst, ein Temperatursensor 36, welcher die Brennkraftmaschinentemperatur 36 TKW erfasst und eine Abgassonde 41, welche einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal LAM charakteristisch ist für das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zylinder Z1 bei der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches.
• Je nach Ausgestaltung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein, deren Signale in der 2 allgemein mit dem Bezugszeichen ES bezeichnet sind.
• Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 30, 31, das Einspritzventil 34, die Zündkerze 35 und das Absperrventil 52. Weitere Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der Brennkraftmaschine nötig, aber nicht dargestellt sind, sind in der 2 allgemein mit dem Bezugszeichen AS bezeichnet.
• Neben dem Zylinder Z1 sind auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder zugeordnet sind. Bevorzugt ist jeder Abgasbank an Zylindern, die auch als Zylinderbank bezeichnet werden kann, jeweils ein Abgasstrang des Abgastraktes 4 zugeordnet und dem jeweiligen Abgasstrang jeweils eine Abgassonde 41 entsprechend zugeordnet.
• Die Steuervorrichtung 6 umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor) 61, die mit einem Programmspeicher 62, einem Datenspeicher (Wertespeicher) 63 und einem Fehlerspeicher 64 gekoppelt ist. Der Fehlerspeicher 64 ist mit einer Fehleranzeigevorrichtung 65 verbunden.
• In dem Programmspeicher sind ein oder mehrere Programme zum Betreiben der Brennkraftmaschine gespeichert, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet werden können. Unter anderem ist softwaremäßig eine kennfeldbasierte Funktion DIAG zur Diagnose der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 implementiert, wie sie nachstehend noch näher erläutert wird.
• In diesem Zusammenhang ist in dem Programmspeicher 62 auch ein dynamisches Modell 66 vorgesehen, das auch als Saugrohrmodell bezeichnet werden kann. Das dynamische Modell 66 ist dazu ausgebildet, abhängig von den verschiedenen erfassten Betriebsgrößen, zumindest eine geschätzte Lastgröße zu ermitteln.
• Zu diesem Zweck sind dem dynamischen Modell 66 eingangsseitig insbesondere die Drehzahl N, der Drosselklappenöffnungsgrad DK der Drosselklappe 11, gegebenenfalls die Ansauglufttemperatur TAL und/oder der erfasste Luftmassenstrom MAF und und/oder der erfasste Saugrohrdruck MAP zugeführt. Ein derartiges dynamisches Modell ist beispielsweise in dem Handbuch Verbrennungsmotor, 2. Auflage, Juni 2002, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2002, ISBN 3-528-13933-1 auf Seite 557 bis 559 offenbart, dessen Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist. Ferner ist ein derartiges dynamisches Modell auch in WO 97/35106 A2 offenbart, deren Inhalt hiermit auch diesbezüglich einbezogen ist.
• Dabei kann das dynamische Modell 66 auch weitere Eingangsgrößen aufweisen. Insbesondere wird mittels des dynamischen Modells 66 ein geschätzter Saugrohrdruck abhängig von der Drehzahl N und dem Drosselklappenöffnungsgrad DK ermittelt, wobei beispielsweise auch ein Druck stromaufwärts der Drosselklappe 11 berücksichtigt wird. Es wird so ein geschätzter Saugrohrdruck MAP_EST dynamisch ermittelt. Mittels des so geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST kann unter Berücksichtigung der Motorschlucklinien ein geschätzter Luftmassenstrom MAF_CYL in den jeweiligen Zylinder ermittelt werden und abhängig davon eine zuzumessende Kraftstoffmasse ermittelt werden und ein entsprechendes Stellsignal zum Ansteuern des Einspritzventils 34 erzeugt werden.
• Alternativ oder zusätzlich kann auch ein geschätzter Luftmassenstrom MAF_EST beispielsweise im Bereich des Luftmassensensors 14 mittels des dynamischen Modells 66, insbesondere abhängig auch von dem Drosselklappenöffnungsgrad DK und der Motordrehzahl N ermittelt werden.
• Darüber hinaus umfasst das dynamische Modell 66 eine Regelung, mittels der der geschätzte Luftmassenstrom MAF_EST dem erfassten Luftmassenstrom MAF angepasst wird und/oder eine Regelung mittels dessen der geschätzte Saugrohrdruck MAP_EST dem erfassten Saugrohrdruck MAP angepasst wird. In diesem Zusammenhang wird ein Korrekturwert für einen Kennwert ermittelt, wobei beide dann wieder im Rahmen des dynamischen Modells 66 eingesetzt werden. So wird beispielsweise als Kennwert ein reduzierter Drosselquerschnitt des Ansaugtrakts im Bereich der Drosselklappe eingesetzt und als Korrekturwert der Korrekturwert D_ARED des reduzierten Drosselklappenquerschnitts ermittelt und zwar als Reglerstellsignal eines Reglers, dem eine Abweichung des geschätzten Luftmassenstroms MAF_EST und des erfassten Luftmassenstroms MAF oder des geschätzten Saugrohrdrucks MAP_EST und des erfassten Saugrohrdrucks MAP zugeführt ist.
• Der Kennwert kann beispielsweise auch ein Saugrohrdruck stromaufwärts der Drosselklappe 11 sein, wobei der Korrekturwert in diesem Fall insbesondere bei hoher Last entsprechend angepasst wird mittels des Reglers. Demgegenüber ist der Regler bezüglich des Korrekturwertes D_ARED bezüglich des reduzierten Drosselklappenquerschnitts insbesondere bei niedriger Last aktiviert.
• Das so abgeglichene dynamische Modell stellt einen Beobachter der in den Zylinder einströmenden Luftmasse dar. Grundsätzlich stellt der jeweilige Korrekturwert ein Maß für die Abweichung der jeweiligen Brennkraftmaschine von einer Referenzbrennkraftmaschine dar.
• Der Spülluftmassenstrom zum Spülen des Kurbelgehäuses 20 ist in einem weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine annähernd konstant, da in dem Kurbelgehäuse 20 in der Regel ein konstanter Unterdruck eingeregelt wird, der Querschnitt des ersten Kanals 51 konstant ist und der Druck stromabwärts eines Luftfilters, also im Bereich der Abzweigung des ersten Kanals 51 von dem Ansaugtrakt 1, in diesem Betriebsbereich nur wenig variiert. Grundsätzlich kann dieser reguläre Spülluftmassenstrom in dem dynamischen Modell bei dem reduzierten Drosselklappenquerschnitt berücksichtigt sein und zwar in Bezug auf die entsprechende Referenzbrennkraftmaschine.
• Das Verfahren zum Überprüfen der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5 hinsichtlich seiner Dichtigkeit wird in einem Schritt S1 (3) gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
• In einem Schritt S3 wird geprüft, ob gewisse Voraussetzungen zum Durchführen der Diagnose DIAG erfüllt sind. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand des Leerlaufs oder sich in einem Betriebszustand einer niedrigen Teillast befindet und/oder ein quasi stationärer Betrieb vorherrscht. Darüber hinaus kann auch eine Bedingung zum Durchführen der Diagnose DIAG sein, dass eine vorgegebene Zeitdauer seit dem letztmaligen Durchführen der Diagnose DIAG abgelaufen ist oder eine vorgegebene Fahrtstrecke zurückgelegt wurde. Sind die Voraussetzungen für das Durchführen der Diagnose DIAG in dem Schritt S3 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung erneut, gegebenenfalls nach einer vorgegebenen Wartezeitdauer T_WAIT, in dem Schritt S3 fortgesetzt.
• Ist die Bedingung des Schrittes S3 hingegen erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S5 fortgesetzt, indem mehrere Diagnoseschaltzyklen DIAG_CYC gesteuert werden, bei denen das Absperrventil 52 für eine vorgegebene erste Zeitdauer t1 in eine Schließschaltstellung gesteuert wird und das Absperrventil 52 für eine vorgegebene zweite Zeitdauer t2 in eine Offenschaltstellung gesteuert wird. In der 4 sind anhand des Signalverlaufs SV1 drei solcher Diagnoseschaltzyklen DIAG_CYC dargestellt. Dabei ist der hohe Pegel des Signalverlaufs SV1 repräsentativ für die Offenschaltstellung des Absperrventils 52 und der niedrige Pegel repräsentativ für die Schließschaltstellung des Absperrventils 52.
• Während des Durchführens der Diagnosezyklen DIAG_CYC wird ein Signalverlauf SV2 des Korrekturwertes D_ARED des reduzierten Drosselquerschnitts erfasst und in einem anschließenden Schritt S7 dann eingesetzt zum Ermitteln eines Diagnosewertes DIAGW, der repräsentativ ist für einen ordnungsgemäßen beziehungsweise nicht ordnungsgemäßen Zustand der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 5. Der Diagnosewert DIAGW wird so in dem Schritt S7 ermittelt abhängig von einer Veränderung des Korrekturwertes D_ARED in Antwort auf den einen oder die mehreren Diagnoseschaltzyklen DIAG_CYC.
• In einer zweiten Ausführungsform wird ein geschätzter Spülluftmassenstrom MAF_CRK bereitgestellt, dieser wird beispielsweise unter der Annahme ermittelt, dass das Absperrventil 52 sich auch tatsächlich in der jeweiligen Schaltstellung befindet. Dies hat dann zur Folge, dass bei einer ordnungsgemäßen Funktionsweise des Absperrventils 52 während des Durchführens der Diagnosezyklen DIAG_CYC sich nur eine letztlich vernachlässigbare Veränderung des Korrekturwertes D_ARED ergibt, während bei einer nicht ordnungsgemäßen Funktionsweise des Absperrventils 52 sich eine entsprechend signifikante Änderung des Verlaufs SV2 des Korrekturwertes D_ARED ergibt. Dies kann dann ausgenutzt werden durch beispielsweise Vergleiche mit einem oder mehreren entsprechenden vorgegebenen Schwellenwerten den Diagnosewert DIAGW zu ermitteln.
• Der Diagnosewert DIAGW wird dann bevorzugt gespeichert und zwar beispielsweise insbesondere im Falle einer erkannten Undichtigkeit der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung in dem Fehlerspeicher 64 der Steuereinrichtung 6. Darüber hinaus kann auch abhängig von dem Diagnosewert eine entsprechende Signalisierung mittels der Fehleranzeigevorrichtung 65 an den Fahrzeugführer erfolgen.
• Das Programm wird in einem Schritt S9 beendet.
• In der 4 ist ferner ein Signalverlauf SV3 eines Stellsignals eines Lambdareglers dargestellt.
• Bezugszeichenliste

1

Ansaugtrakt

11

Drosselklappe

13

Saugrohr

14

Luftmassenmesser

15

Temperatursensor für Ansaugluft

16

Saugrohrdrucksensor

17

Schmierstoff, Motoröl

2

Motorblock

20

Kurbelgehäuse

21

Kurbelwelle

22

Kurbelwellenwinkelsensor

24

Kolben

25

Pleuelstange

3

Zylinderkopf

30

Gaseinlassventil

31

Gasauslassventil

32, 33

Ventilantrieb

34

Einspritzventil

35

Zündkerze

36

Temperatursensor für Brennkraftmaschine

37

Drosselklappenwinkelsensor

4

Abgastrakt

40

Abgaskatalysator

41

Abgassonde

5

Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung

51

erster Kanal, Frischluftzuführungsleitung

52

Absperrventil

53

zweiter Kanal

54

Unterdruckregelventil

6

Steuereinrichtung

61

Recheneinheit, Prozessor

62

Programmspeicher

63

Datenspeicher, Wertespeicher

64

Fehlerspeicher

65

Fehleranzeigevorrichtung

66

dynamisches Modell, Saugrohrmodell

7

Fahrpedal

71

Pedalstellungsgeber

DIAG

Funktion zur Diagnose der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung

DIAG_CYC

Diagnosschaltzyklus

DIAG

Diagnosewert

D_ARED

Korrekturwert reduzierter Drosselklappenquerschnitt

FP

Stellung Fahrpedal

Z1–Z4

Zylinder

N

Drehzahl

DK

Drosselklappenöffnungsgrad

MAF

erfasster Luftmassenstrom

MAF_CRK

geschätzter Spülluftmassenstrom

MAF_EST

geschätzter Luftmassenstrom

MAF_CYL

geschätzter Luftmassenstrom in Zylinder

MAP

erfasster Saugrohrdruck

MAP_EST

geschätzter Saugrohrdruck

TAL

Ansauglufttemperatur

ES

Eingangssignale

AS

Ausgangssignale

T_WAIT

Wartezeitdauer

t1

Zeitdauer Schließschaltstellung

t2

Zeitdauer Offenschaltstellung

SV1

Signalverlauf Ansteuerung Absperrventil

SV2

Signalverlauf des Korrekturwertes A_RED

SV3

Signalverlauf Lambdaregler

Claims (6)

1. Verfahren zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung (5) einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse (20) und einem Ansaugtrakt (1) und einer im Ansaugtrakt (1) angeordneten Drosselklappe (11), wobei – ein erster Kanal (51) von dem Ansaugtrakt (1) stromaufwärts der Drosselklappe (11) abzweigt, – abhängig von einer Schaltstellung eines schaltbaren Absperrventils (52) in dem ersten Kanal (51) der erste Kanal (51) pneumatisch mit einem freien Volumen des Kurbelgehäuses (20) gekoppelt oder entkoppelt ist, – ein zweiter Kanal (53) das freie Volumen des Kurbelgehäuses (20) mit dem Ansaugtrakt (1) stromabwärts der Drosselklappe (11) pneumatisch koppelt, – im zweiten Kanal (53) ein selbsttätiges Druckregelventil (54) vorgesehen ist, das den Druck im Kurbelgehäuse (20) auf ein Niveau unter dem Umgebungsdruck regelt, – der Brennkraftmaschine mehrere Sensoren zugeordnet sind, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen erfassen und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Messsignal erzeugen, wobei zumindest einer der Sensoren ein Messsignal erzeugt, das repräsentativ ist für eine Lastgröße (MAF, MAP) der Brennkraftmaschine, – abhängig von den verschiedenen erfassten Betriebsgrößen mittels eines dynamischen Modells (61) zumindest eine geschätzte Lastgröße ermittelt wird und abhängig von einer Abweichung der geschätzten Lastgröße zu der erfassten Lastgröße ein Korrekturwert eines Kennwerts ermittelt wird und der Korrekturwert und Kennwert im Rahmen des dynamischen Modells (61) eingesetzt werden, – mehrere Diagnoseschaltzyklen (DIAG_CYC) gesteuert werden, bei denen jeweils das Absperrventil (52) für eine vorgegebene erste Zeitdauer (t1) in eine Schließschaltstellung gesteuert wird und anschließend das Absperrventil (52) für eine vorgegebene zweite Zeitdauer (t2) in eine Offenschaltstellung gesteuert wird, – abhängig von einer Veränderung des Korrekturwertes in Antwort auf die Diagnoseschaltzyklen (DIAG_CYC) ein Diagnosewert (DIAGW) ermittelt wird, der repräsentativ ist für eine Dichtigkeit oder Undichtigkeit zumindest einer der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung (5) – Leitungsabschnitt des ersten Kanals (51) stromabwärts des Absperrventils (52), – Kurbelgehäuse (20), – zweiter Kanal (53), – Druckregelventil (54).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kennwert einen reduzierten Drosselquerschnitt des Ansaugtrakts (1) im Bereich der Drosselklappe (11) repräsentiert.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ein geschätzter Spülluftmassenstrom (MAF_CRK) durch den zweiten Kanal (53) während des Durchführens des beziehungsweise der Diagnoseschaltzyklen (DIAG_CYC) bereitgestellt wird und im Rahmen des dynamischen Modells (61) berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Diagnoseschaltzyklen (DIAG_CYC) in einem Betriebszustand des Leerlaufs und/oder einer niedrigen Teillast der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Diagnoseschaltzyklen (DIAG_CYC) in einem quasi stationären Betrieb der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
6. Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung (5) einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse (20) und einem Ansaugtrakt (1) und einer im Ansaugtrakt (1) angeordneten Drosselklappe (11), wobei – ein erster Kanal (51) von dem Ansaugtrakt (1) stromaufwärts der Drosselklappe (11) abzweigt, – abhängig von einer Schaltstellung eines schaltbaren Absperrventils (52) in dem ersten Kanal (51) der erste Kanal (51) pneumatisch mit einem freien Volumen des Kurbelgehäuses (20) gekoppelt oder entkoppelt ist, – ein zweiter Kanal (53) das freie Volumen des Kurbelgehäuses (20) mit dem Ansaugtrakt (1) stromabwärts der Drosselklappe (11) pneumatisch koppelt, – im zweiten Kanal (53) ein selbsttätiges Druckregelventil (54) vorgesehen ist, das den Druck im Kurbelgehäuse (20) auf ein Niveau unter dem Umgebungsdruck regelt, – der Brennkraftmaschine mehrere Sensoren zugeordnet sind, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen erfassen und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Messsignal erzeugen, wobei zumindest einer der Sensoren ein Messsignal erzeugt, das repräsentativ ist für eine Lastgröße (MAF, MAP) der Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.

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