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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kurbelgehäuseentlüftungsanlage einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine nach diesem Verfahren betreibbare Brennkraftmaschine.
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Während des Betriebs einer Brennkraftmaschine tritt aufgrund unvermeidbarer Leckagen zwischen Kolben der Brennkraftmaschine und Zylinderwänden, in denen die Kolben hubverstellbar angeordnet sind, Verbrennungsabgas, sogenanntes Blow-by-Gas in ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ein. Um dort einen unzulässig hohen Druckanstieg zu vermeiden, muss das Kurbelgehäuse entlüftet werden. Da das Blow-by-Gas dem Verbrennungsabgas der Brennkraftmaschine entspricht, kann es aus Emissionsschutzgründen nicht ohne Reinigung in die Umgebung entlassen werden. Außerdem führt das Blow-by-Gas Öl mit, da im Kurbelgehäuse aufgrund der Schmierung der Kurbelwelle im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Ölnebel herrscht. Um hier den Ölverbrauch zu reduzieren, ist es üblich, aus dem Blow-by-Gas das enthaltene Öl abzuscheiden. Hierzu kommt eine Kurbelgehäuseentlüftungsanlage zum Einsatz, die eine Entnahmeleitung aufweist, die an einen Entnahmeanschluss der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, der mit dem Kurbelgehäuse fluidisch verbunden ist. Zweckmäßig ist ein derartiger Entnahmeanschluss an einer Zylinderkopfhaube angeordnet. Innerhalb der Brennkraftmaschine wird dann eine fluidische Verbindung zwischen der Zylinderkopfhaube und dem Kurbelgehäuse geschaffen. Eine derartige Kurbelgehäuseentlüftungsanlage kann außerdem mit einer Ölabscheideeinrichtung ausgestattet sein, die in der Entnahmeleitung angeordnet ist. Die Ölabscheideeinrichtung kann mit einem Ölabscheider zum Abscheiden des im Blow-by-Gas enthaltenen Öls, eine motorisch antreibbare Fördereinrichtung zum Erzeugen eines Blow-by-Gasstroms in der Entnahmeleitung und einen Elektromotor zum Antreiben der Fördereinrichtung aufweisen. Ferner kann zweckmäßig eine Ölrücklaufleitung zum Rückführen von abgeschiedenem Öl zur Brennkraftmaschine vorgesehen sein, die beispielsweise an das Kurbelgehäuse angeschlossen ist.
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Der Druck im Kurbelgehäuse muss in einem vorbestimmten Druckbereich liegen, um einerseits eine Implosion des Kurbelgehäuses und andererseits eine Leckage von Blow-by-Gas in die Umgebung zu vermeiden. Bevorzugt ist daher stets ein leichter Unterdruck im Kurbelgehäuse, der unterhalb des atmosphärischen Umgebungsdrucks liegt. Eine mit einer elektromotorisch angetriebenen Fördereinrichtung arbeitende Ölabscheideeinrichtung zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und somit durch einen hohen Abscheidegrad für das im Blow-by-Gas mitgeführte Öl aus. Ferner ergibt sich eine hohe Flexibilität für die Positionierung einer Anschlussstelle, über welche die Entnahmeleitung beispielsweise an eine Frischluftanlage der Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann.
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Da die Entstehung von Blow-by-Gas im Kurbelgehäuse vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängt, ist eine variable Steuerung oder Regelung der Ölabscheideeinrichtung erforderlich, um den Druck im Kurbelgehäuse im vorbestimmten Druckbereich zu halten. Hierzu können insbesondere auch Druckregelventile zum Einsatz kommen, beispielsweise um einen überhöhten Volumenstrom an Blow-by-Gas in der Entnahmeleitung zu vermeiden. Derartige Druckregelventile sind vergleichsweise teuer. Des Weiteren benötigt der Aufbau eines Regelkreises in der Regel einen Sensor, der zusätzlich an geeigneter Stelle, zum Beispiel am oder im Kurbelgehäuse montiert werden muss. Auch dies erhöht den Herstellungsaufwand.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verfahren zum Betreiben einer Kurbelgehäuseentlüftungsanlage einer Brennkraftmaschine sowie für eine Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich durch reduzierte Herstellungskosten für die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine vom Druck des Blow-by-Gases im Kurbelgehäuse oder vom Volumenstrom des Blow-by-Gases in der Entnahmeleitung abhängige Regelung der elektromotorischen Fördereinrichtung durchzuführen. Hierdurch kann beispielsweise auf ein teures Druckregelventil verzichtet werden. Im Allgemeinen weist das hier vorgestellte Verfahren folgende Schritte auf. In einem Schritt A wird eine Regelabweichung eines vorbestimmten Regelparameters ermittelt. In einem Schritt B wird abhängig von der Regelabweichung des Regelparameters eine Drehzahlstellgröße ermittelt. In einem Schritt C wird abhängig von der Drehzahlstellgröße ein Drehzahl-Sollwert ermittelt. In einem Schritt C wird abhängig vom Drehzahl-Sollwert eine Regelabweichung einer Motordrehzahl des Elektromotors ermittelt. In einem Schritt E wird abhängig von der Regelabweichung der Motordrehzahl eine Frequenzstellgröße ermittelt. In einem Schritt F wird abhängig von der Frequenzstellgröße eine Ansteuerfrequenz ermittelt. In einem Schritt G werden abhängig von der Ansteuerfrequenz Steuersignale erzeugt. In einem Schritt H wird abhängig von den Steuersignalen der Elektromotor angesteuert. Es ist klar, dass gemäß einem Schritt I die Schritte A bis H solange wiederholt werden, wie die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage in Betrieb ist. Beim Regelparameter handelt es sich dabei entweder um den im Blow-by-Gas im Kurbelgehäuse herrschenden Druck oder um den Volumenstrom des Blow-by-Gases in der Entnahmeleitung.
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Im Einzelnen können die vorstehend genannten Schritte A bis H zweckmäßig wie folgt durchgeführt werden. Das Ermitteln der Regelabweichung des Regelparameters gemäß Schritt A erfolgt durch Vergleichen eines Parameter-Sollwerts des Regelparameters mit einem Parameter-Istwert des Regelparameters. Das Ermitteln der Drehzahlstellgröße gemäß Schritt B erfolgt mittels eines Parameterreglers, der die in Schritt A ermittelte Regelabweichung des Regelparameters einer zugehörigen Drehzahlstellgröße zuordnet. Das Ermitteln des Drehzahl-Sollwerts gemäß Schritt C erfolgt mittels eines Drehzahlstellers, der die in Schritt B ermittelte Drehzahlstellgröße einem zugehörigen Drehzahl-Sollwert zuordnet. Das Ermitteln der Regelabweichung der Motordrehzahl gemäß Schritt D erfolgt durch Vergleichen des in Schritt C ermittelten Drehzahl-Sollwerts mit einem Drehzahl-Istwert. Das Ermitteln der Frequenzstellgröße gemäß Schritt E erfolgt mittels eines Drehzahlreglers, der die in Schritt D ermittelte Regelabweichung der Motordrehzahl einer zugehörigen Frequenzstellgröße zuordnet. Das Ermitteln der Ansteuerfrequenz gemäß Schritt F erfolgt mittels eines Frequenzstellers, der die in Schritt E ermittelte Frequenzstellgröße einer zugehörigen Ansteuerfrequenz zuordnet. Das Erzeugen der Steuersignale gemäß Schritt G erfolgt mittels eines Inverters oder Wechselrichters, der in Abhängigkeit der in Schritt F ermittelten Ansteuerfrequenz zugehörige Steuersignale zum Ansteuern des Elektromotors erzeugt. Das Ansteuern des Elektromotors gemäß Schritt H erfolgt mit den in Schritt G erzeugten Steuersignalen.
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Bei den Steuersignalen, die zum Ansteuern des Elektromotors verwendet werden, handelt es sich beispielsweise um Steuersignale zum Ansteuern einer Leistungselektronik des Elektromotors, beispielsweise um elektrische Spannungen für die Phase eines einphasigen Elektromotors oder für die verschiedenen Phasen eines mehrphasigen Elektromotors zu erzeugen und an der jeweiligen Phase des Elektromotors anzulegen. Diese elektrischen Spannungen können dabei pulsweitenmoduliert sein. Die zugehörigen elektrischen Ströme stellen sich dann abhängig von der jeweiligen Last am Elektromotor selbständig ein. Die Steuersignale können grundsätzlich jedoch auch direkt durch die elektrischen Spannungen gebildet sein. In diesem Fall ist die Leistungselektronik in den Inverter integriert.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich beim Elektromotor um einen EC-Motor, wobei EC für „electronically commutated“, also für „elektronisch kommutiert“, steht. Ein derartiger EC-Motor wird häufig auch als BLDC-Motor bezeichnet, wobei BLDC für „brushless direct current“, also für „bürstenloser Gleichstrom“ steht. Beim Elektromotor kann es sich um einen einphasigen oder mehrphasigen Elektromotor handeln. Bevorzugt sind mehrphasige Elektromotoren, die zwei, drei oder mehr Phasen bzw. Kanäle aufweisen. Besonders vorteilhaft handelt es sich beim Elektromotor um einen dreiphasigen EC-Motor, bei dem mit Hilfe von drei Phasen oder drei Kanälen im Elektromotor ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird, um den Rotor anzutreiben. Die zuvor genannten, in Schritt G erzeugten Steuersignale können nun die Phasen oder Kanäle des Elektromotors ansteuern.
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Der in Schritt D verwendete Drehzahl-Istwert kann direkt vom Elektromotor bereitgestellt werden. Bei modernen Elektromotoren lässt sich die aktuelle Drehzahl auslesen. Dies kann beispielsweise mittels eines Sensors des Elektromotors, z.B. Hall-Sensor, erfolgen, der an den Elektromotor angebaut ist oder in den Elektromotor integriert ist, oder mittels einer Schaltung des Elektromotors erfolgen, die ein sensorloses Verfahren durchführt. Dieses Verfahren bzw. diese Schaltung kann z.B. eine Messung bzw. Auswertung der Gegenspannung in den Spulen des Elektromotors durchführen, um die aktuelle Drehzahl zu ermitteln.
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Der in Schritt A verwendete Parameter-Istwert wird zweckmäßig mittels eines Sensors ermittelt. Bevorzugt ist hierbei eine Ausführungsform, bei welcher dieser Sensor in einem Gehäuse der Ölabscheideeinrichtung angeordnet ist, in dem der Ölabscheider, die Fördereinrichtung und der Elektromotor angeordnet sind. Somit wird eine vormontierbare Baugruppe geschaffen, die den Sensor umfasst, was eine separate Montage eines derartigen Sensors erübrigt und somit Montagekosten spart.
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Beim Sensor kann es sich um einen Volumenstromsensor handeln, um den Volumenstrom des Blow-by-Gases in der Entnahmeleitung zu erfassen. Beim Sensor kann es sich alternativ auch um einen Drucksensor handeln, um den im Blow-by-Gas in der Entnahmeleitung herrschenden Druck zu ermitteln, der über die fluidische Verbindung zwischen der Entnahmeleitung und dem Kurbelgehäuse dem Druck des Blow-by-Gases im Kurbelgehäuse entspricht. Als Drucksensor kommen jegliche, für diese Einsatzbedingungen geeigneten Drucksensoren in Betracht. Vorzugsweise kann es sich beim Drucksensor um einen Membransensor oder um einen Piezosensor handeln, die sich beide durch eine robuste und preiswerte Bauweise auszeichnet. Sofern der Sensor in das Gehäuse der Ölabscheideeinrichtung integriert ist, kann die Messung des Volumenstroms und/oder des Drucks im Gehäuse zwischen der Fördereinrichtung und einem Gehäuseanschluss erfolgen, über den das Gehäuse in die Entnahmeleitung eingebunden ist.
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Der Parameter-Sollwert kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform von einem Motorsteuergerät zum Ansteuern der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. Da das jeweilige Motorsteuergerät für die jeweilige Brennkraftmaschine bzw. den jeweilige Brennkraftmaschinentyp individualisiert ist, kennt das Motorsteuergerät exakt den für diese Brennkraftmaschine vorgesehenen Druckbereich bzw. die bei dieser Brennkraftmaschine abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine entstehenden Volumenströme an Blow-by-Gas, die in das Kurbelgehäuse eindringen und daraus abgeführt werden müssen. Alternativ dazu kann der Parameter-Sollwert, vorzugsweise wenn es sich beim Parameter um den Druck des Blow-by-Gases im Kurbelgehäuse handelt, als Konstante vorgegeben sein und beispielsweise in einer Steuereinrichtung der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage abgespeichert sein. Dabei kann auch hier eine Individualisierung des jeweiligen konstanten Parameter-Sollwerts auf die jeweilige Brennkraftmaschine bzw. den jeweiligen Brennkraftmaschinentyp durchgeführt werden.
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Vorteilhaft kann der Parameterregler zum Zuordnen der Drehzahlstellgröße zur Regelabweichung des Regelparameters ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann der Drehzahlsteller zum Zuordnen des Drehzahl-Sollwerts zur Drehzahlstellgröße ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann der Drehzahlregler zum Zuordnen der Frequenzstellgröße zur Regelabweichung der Motordrehzahl ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann der Frequenzsteller zum Zuordnen der Ansteuerfrequenz zur Frequenzstellgröße ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten. Durch diese Ausführungsformen lässt sich der jeweilige Regler bzw. der jeweilige Steller vergleichsweise preiswert und mit hoher Funktionssicherheit realisieren.
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Bei der hier vorgestellten Ölabscheideeinrichtung können einerseits der Ölabscheider und andererseits die Fördereinrichtung mit dem Elektromotor, insbesondere einschließlich der Steuereinrichtung, getrennt voneinander verbaut werden.
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In einem Gehäuse der Ölabscheideeinrichtung können zweckmäßig der Ölabscheider, die Fördereinrichtung und der Elektromotor gemeinsam angeordnet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann nun an oder in diesem Gehäuse eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Ölabscheideeinrichtung angeordnet sein, die den Parameterregler, den Drehzahlsteller, den Drehzahlregler und den Frequenzsteller aufweist. Somit ergibt sich eine besonders kompakte Bauform für die Ölabscheideeinrichtung. Dies gilt umso mehr, wenn gemäß der weiter oben beschriebenen Ausführungsform außerdem der Sensor zum Ermitteln des Parameter-Istwerts an oder in diesem Gehäuse angeordnet ist.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, ist mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsanlage und mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage ausgestattet. Die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage weist eine Entnahmeleitung auf, die an einen Entnahmeanschluss der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, der mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine fluidisch verbunden ist. Dieser Entnahmeanschluss kann dabei grundsätzlich direkt am Kurbelgehäuse ausgebildet sein. Vorzugsweise befindet sich ein derartiger Entnahmeanschluss jedoch an einer Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine, wobei innerhalb der Brennkraftmaschine eine fluidische Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und einem Innenraum der Zylinderkopfhaube vorgesehen ist. Ferner kann in der Entnahmeleitung eine Ölabscheideeinrichtung angeordnet sein, die einen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Blow-by-Gas, eine motorisch antreibbare Fördereinrichtung zum Erzeugen eines Blow-by-Gasstroms in der Entnahmeleitung, einen Elektromotor zum Antreiben der Fördereinrichtung und eine an die Brennkraftmaschine angeschlossene Ölrücklaufleitung zum Rückführen von abgeschiedenem Öl aufweist. Die Steuereinrichtung, die zum Ansteuern der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage bzw. der Ölabscheideeinrichtung vorgesehen ist, kann nun so ausgestaltet und/oder programmiert sein, dass sie die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage bzw. die Ölabscheideeinrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ansteuert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Brennkraftmaschine kann der Ölabscheider als Trägheitsabscheider ausgestaltet sein, der einen motorisch antreibbaren Rotor aufweist. Der ohnehin vorhandene Elektromotor kann dann gleichzeitig die Fördereinrichtung und den Rotor des Ölabscheiders antreiben. Ein als Trägheitsabscheider ausgestalteter Ölabscheider ist beispielsweise eine Zentrifuge. Ebenso kann der Ölabscheider in die Fördereinrichtung integriert sein. Ein Beispiel hierfür ist ein Seitenkanalverdichter, der beim Antreiben der Blow-by-Gasströmung gleichzeitig einen trägheitsbedingten Abscheideeffekt für das mitgeführte Öl besitzt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftungsanlage,
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2 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild zur Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage.
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Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, die vorzugsweise als Kolbenmotor ausgestaltet ist, einen Motorblock 2, der den eigentlichen Motor der Brennkraftmaschine 1 repräsentiert. Der hier vereinfacht dargestellte Motorblock 2 weist bei üblicher Bauart ein Kurbelgehäuse 3, einen Zylinderkopf 4 und eine Zylinderkopfhaube 5 auf. Im Zylinderkopf 4 sind Zylinder 6 ausgebildet, in denen jeweils ein Kolben 7 hubverstellbar gelagert ist. Der jeweilige Kolben 7 ist über eine Pleuelstange 8 mit einer Kurbelwelle 9 verbunden, die im Kurbelgehäuse 3 gelagert ist. Im Kurbelgehäuse 3 befindet sich in der Regel ein Ölsumpf 10. Am oberen Ende des Zylinderkopfs 4 sind Gaswechselventile 11, 12, nämlich Einlassventile 11 und Auslassventile 12 angeordnet. Ein entsprechender Ventiltrieb zum Ansteuern der Gaswechselventile 11, 12 ist hier nicht dargestellt. Die Zylinderkopfhaube 5 deckt den Zylinderkopf 4 ab. Ferner umfasst die Brennkraftmaschine 1 eine Frischluftanlage 13 zur Versorgung der Zylinder 6 mit Frischluft, sowie eine Abgasanlage 14 zum Abführen von Abgasen aus den Zylindern 6. Im Beispiel handelt es sich um eine aufgeladene Brennkraftmaschine 1, so dass außerdem eine Ladeeinrichtung 15 vorgesehen ist, die hier als Abgasturbolader ausgestaltet ist und dementsprechend einen in der Frischluftanlage angeordneten Verdichter 16 und eine in der Abgasanlage 14 angeordnete Turbine 17 aufweist, die auf geeignete Weise miteinander antriebsgekoppelt sind. Die Frischluftanlage 13 weist ferner eine Filtereinrichtung 18 zum Filtern der Frischluft, eine Volumenstrommesseinrichtung 19 zum Messen des in der Frischluftanlage 13 strömenden Frischluftstroms, einen Ladeluftkühler 20 zum Kühlen der im Verdichter 16 komprimierten Frischluft. Der Ladeluftkühler 20 ist zweckmäßig an einen Kühlkreis 21 angeschlossen, bei dem es sich beispielsweise um einen Zweig des Motorkühlkreises zum Kühlen des Motorblocks 2 handeln kann. Ferner enthält die Frischluftanlage 13 regelmäßig eine Drossel 22 zum Reduzieren der Frischluftzuführung abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsanlage 23 ausgestattet, die dafür sorgt, dass im Kurbelgehäuse 3 der Druck einen vorbestimmten Grenzwert nicht übersteigt. Die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage 23 weist eine Entnahmeleitung 24 und eine in der Entnahmeleitung 24 angeordnete Ölabscheideeinrichtung 25 auf. Die Entnahmeleitung 24 ist eingangsseitig an einen Entnahmeanschluss 26 der Brennkraftmaschine 1 bzw. des Motorblocks 2 angeschlossen. Im Beispiel ist der Entnahmeanschluss 26 am Kurbelgehäuse 3 angeordnet. Zweckmäßig ist jedoch eine Positionierung des Entnahmeanschlusses 26 an der Zylinderkopfhaube 5. Dann ist intern im Motorblock 2 eine fluidische Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 3 und der Zylinderkopfhaube 5 geschaffen. Im Beispiel der 1 ist die Entnahmeleitung 24 gemäß der durchgezogenen Linie über einen Einleitanschluss 27 stromab der Volumenstrommesseinrichtung 19 und stromauf des Verdichters 16 an die Frischluftanlage 13 angeschlossen. Gemäß einer unterbrochenen Linie kann die Entnahmeleitung 24 austrittsseitig jedoch auch in eine Umgebung 28 münden, sofern in der Entnahmeleitung 24 entsprechende, hier nicht gezeigte Reinigungseinrichtungen zum Reinigen des Blow-by-Gases enthalten sind. Entsprechende Reinigungseinrichtungen zum Reinigen des Abgases der Brennkraftmaschine 1 sind auch in der Abgasanlage 14 enthalten, jedoch nicht gezeigt. Dementsprechend führt die Abgasanlage 14 letztlich ebenfalls zur Umgebung 28. Ebenso saugt die Frischluftanlage 13 die Frischluft aus der Umgebung 28 an.
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Die Ölabscheideeinrichtung 25 umfasst einen Ölabscheider 29 zum Abscheiden von im Blow-by-Gas mitgeführten Öl, eine motorisch antreibbare Fördereinrichtung 30 zum Erzeugen eines Blow-by-Gasstroms in der Entnahmeleitung 24, einen Elektromotor 31 zum Antreiben der Fördereinrichtung 30 und eine Ölrücklaufleitung 32, die an die Brennkraftmaschine 1 bzw. an deren Motorblock 2 angeschlossen ist und zum Rückführen von abgeschiedenem Öl zur Brennkraftmaschine 1 dient. Im hier gezeigten, bevorzugten Beispiel sind die Ölabscheideeinrichtung 29 und die Fördereinrichtung 30 ineinander integriert, zum Beispiel in Form eines Seitenkanalverdichters 33. Die Ölrücklaufleitung 32 führt das ausgeschiedene Öl zweckmäßig zum Kurbelgehäuse 3 bzw. zum Ölsumpf 10 zurück.
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Die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage 23 bzw. deren Ölabscheideeinrichtung 25 ist außerdem mit einer Steuereinrichtung 34 zum Ansteuern der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage 23 bzw. der Ölabscheideeinrichtung 25 versehen. Außerdem ist ein Sensor 35 vorgesehen, mit dem ein Parameter des Blow-by-Gases ermittelt werden kann. Bei diesem Parameter handelt es sich um den Druck des Blow-by-Gases oder um den Volumenstrom des Blow-by-Gases. Da dieser Parameter letztlich der weiter unten noch näher beschriebenen Regelung zugrunde gelegt werden soll, wird dieser Parameter im Folgenden auch als Regelparameter bezeichnet. Eine Messstelle 36 des Sensors 35 ist hier an der Entnahmeleitung 24 zwischen dem Entnahmeanschluss 26 und der Fördereinrichtung 30 positioniert, wodurch mit Hilfe des Sensors 35 letztlich auch der Druck im Kurbelgehäuse 3 bzw. der Volumenstrom in der Entnahmeleitung 24 ermittelt werden kann.
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Die Ölabscheideeinrichtung 25 besitzt außerdem ein hier nur schematisch angedeutetes Gehäuse 37, in dem zumindest die Ölabscheideeinrichtung 29, die Fördereinrichtung 30 und der Elektromotor 31 angeordnet sind. Zweckmäßig sind zusätzlich auch der Sensor 35 und die Steuereinrichtung 34 in diesem Gehäuse 37 angeordnet. Hierdurch kann eine besonders einfach montierbare Baugruppe geschaffen werden. Innerhalb dieses Gehäuses 37 lassen sich dann auch die einzelnen Komponenten leicht miteinander verschalten. Beispielsweise kann eine Steuerleitung 38 die Steuereinrichtung 34 mit dem Elektromotor 31 verbinden, während eine Signalleitung 39 den Sensor 35 mit der Steuereinrichtung 34 verbindet. Außerdem ist hier eine Signalleitung 40 gezeigt, die den Elektromotor 31 mit der Steuereinrichtung 34 verbindet, beispielsweise um die aktuelle Motordrehzahl der Steuereinrichtung 34 zu übermitteln.
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Die Ölabscheideeinrichtung 25 kann beispielsweise über einen Datenbus 41 mit einem Motorsteuergerät 42 verbunden sein. Ebenso kann die Ölabscheideeinrichtung 25 an eine Stromversorgung 43 angeschlossen sein, beispielsweise über eine Netzleitung 44 und eine Erdungsleitung 45. Die Steuereinrichtung 34 ist zweckmäßig so ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie das nachfolgend anhand von 2 näher erläuterte Verfahren zum Betreiben der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage 23 bzw. der Ölabscheideeinrichtung 25 durchführen kann. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
In einem Schritt A wird eine Regelabweichung ΔP eines vorbestimmten Regelparameters P ermittelt, nämlich durch Vergleichen eines Parameter-Sollwerts Psoll des Regelparameters P mit einem Parameter-Istwert Pist des Regelparameters P. Dabei ist der Regelparameter P entweder ein im Kurbelgehäuse 3 im Blow-by-Gas herrschender Druck oder ein in der Entnahmeleitung 24 strömender Volumenstrom des Blow-by-Gases.
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In einem Schritt B erfolgt ein Ermitteln einer Drehzahlstellgröße nset, wobei dies mittels eines Parameterreglers 46 erfolgt, der die in Schritt A ermittelte Regelabweichung ΔP des Regelparameters P einer zugehörigen Drehzahlstellgröße nset zuordnet. Der Parameterregler 46 kann hierzu ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten, um die Zuordnung der Drehzahlstellgröße nset zur Regelabweichung ΔP des Regelparameters P durchzuführen.
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In einem Schritt C wird ein Drehzahl-Sollwert nsoll ermittelt, nämlich mittels eines Drehzahlstellers 47, in dem eine Zuordnung der in Schritt B ermittelten Drehzahlstellgröße nset zu einem zugehörigen Drehzahl-Sollwert nsoll erfolgt. Der Drehzahlsteller 47 kann für diese Zuordnung des Drehzahl-Sollwerts nsoll zur Drehzahlstellgröße nset ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten.
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In einem Schritt D wird eine Regelabweichung Δn einer Motordrehzahl n des Elektromotors 31 ermittelt, nämlich durch Vergleichen des in Schritt C ermittelten Drehzahl-Sollwerts nsoll mit einem Drehzahl-Istwert nist.
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In einem Schritt E erfolgt die Ermittlung einer Frequenzstellgröße fset, und zwar mittels eines Drehzahlreglers 48, der die in Schritt D ermittelte Regelabweichung Δn der Motordrehzahl n einer zugehörigen Frequenzstellgröße fset zuordnet. Hierzu kann der Drehzahlregler 48 ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten, um besagte Zuordnung der Frequenzstellgröße fset zur Regelabweichung Δn der Motordrehzahl n durchzuführen.
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In einem Schritt F wird eine Ansteuerfrequenz f mittels eines Frequenzstellers 49 ermittelt, der die in Schritt E ermittelte Frequenzstellgröße fset einer zugehörigen Ansteuerfrequenz f zuordnet. Hierzu kann der Frequenzsteller 49 ein Kennfeld oder eine Kennlinie oder einen Algorithmus enthalten, um diese Zuordnung der Ansteuerfrequenz f zur Frequenzstellgröße fset durchzuführen.
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In einem Schritt G werden Steuersignale u, v und w erzeugt, was mittels eines Inverters 50 erfolgt, der auch als Wechselrichter bezeichnet werden kann. Der Inverter 50 erzeugt dabei die Steuersignale u, v, w in Abhängigkeit der in Schritt F ermittelten Ansteuerfrequenz f. Die Steuersignale u, v, w dienen dabei zum Ansteuern des Elektromotors 31.
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In einem Schritt H erfolgt schließlich die Ansteuerung des Elektromotors 31 mit den in Schritt G erzeugten Steuersignalen u, v, w. Dies kann beispielsweise in Verbindung mit einer Leistungselektronik 51 des Elektromotors 31 erfolgen. Im Beispiel der 2 handelt es sich beim Elektromotor 31 um einen dreiphasigen EC-Motor, so dass die drei Steuersignale u, v, w die drei Phasen oder Kanäle des Elektromotors 31 ansteuern. Die Steuersignale u, v, w können dabei insbesondere auch pulsweitenmodulierte Steuersignale u. v. w sein. Hierbei handelt es sich um die bevorzugte Ausführungsform. Grundsätzlich ist jedoch auch eine einphasige Ausführungsform ebenso denkbar wie Ausführungsformen mit zwei oder vier oder mehr Phasen.
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Der Drehzahl-Istwert nist wird vom Elektromotor 31 bereitgestellt, z.B. durch eine hier nicht gezeigte Schaltung, die elektronisch die aktuelle Drehzahl des Elektromotors ermitteln, z.B. durch Messen und Auswerten der im Betrieb induzierten Gegenspannungen in den Wicklungen bzw. Spulen des Elektromotors. Ebenso kann der Elektromotor 31 einen zum Erfassen der Drehzahl geeigneten, hier nicht gezeigten Sensor aufweisen, z.B. einen Hall-Sensor. Besagte Schaltung bzw. besagter Sensor ist zweckmäßig in den Elektromotor 31 integriert. Der Elektromotor 31 kann über die Signalleitung 40 die aktuelle Motordrehzahl, also den Drehzahl-Istwert nist der Steuereinrichtung 34 bzw. einem Komparator 52 zur Durchführung des Schritts D zuführen. Der Parameter-Istwert Pist und der Parameter-Sollwert Psoll werden der Steuereinrichtung 34 bzw. einem Komparator 53 zur Durchführung des Schritts A zugeführt. Der Parameter-Istwert Pist stammt dabei zweckmäßig vom Sensor 35, während der Parameter-Sollwert Psoll zweckmäßig vom Motorsteuergerät 42 stammt.
