DE102018201804A1

DE102018201804A1 - Leckerfassungsvorrichtung für eine Kurbelgehäusebelüftung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102018201804A1
Application number: DE102018201804.9A
Authority: DE
Inventors: Daiki SHIWA; Daisuke Takahashi
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: US10551272B2; CN108691650B; CN108691650A; DE102018201804B4; US20180283976A1; JP6409086B1; JP2018168824A

Abstract

Bereitgestellt wird eine Leckerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Lecks in einem PCV-Kanal, der mindestens eine Rückförderleitung und eine Frischluftleitung aufweist, wobei die Leckerfassungsvorrichtung aufweist: eine erste Druckmesseinheit zum Messen eines Drucks im PCV-Kanal, ein Leckerfassungsventil für die Frischluftleitung, ein PCV-Ventil zum Einstellen einer Durchflussrate von Blowby-Gas, eine zweite Druckmesseinheit zum Messen eines Drucks im Einlasskanal, eine erste Ventilsteuereinheit zum Steuern des Leckerfassungsventils, wenn eine Leckdiagnosebedingung erfüllt ist, eine zweite Ventilsteuereinheit zum Vermindern eines Öffnungsgrades des PCV-Ventils und zum Begrenzen einer Durchflussrate im PCV-Kanal basierend auf dem Druck im Ansaugkrümmer nach dem Schließen des Leckerfassungsventils, und eine Leckbestimmungseinheit zum Bestimmen, ob ein Leck im PCV-Kanal aufgetreten ist, basierend auf dem Druck im PCV-Kanal.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 30. März 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-068860 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leckerfassungvorrichtung zum Erfassen eines Lecks, das in einem Strömungskanal auftritt, der ein PCV-System eines Verbrennungsmotors bildet.
Herkömmlich weisen Verbrennungsmotoren ein PCV- (Positive Crankcase Ventilation) System zum Leiten von Blowby-Gas, das über einen Spalt zwischen einem Zylinder und einem Kolben aus einer Brennkammer in ein Kurbelgehäuse austritt, zu einem Einlasskanal auf.
In diesem PCV-System wird die Freisetzung des Blowby-Gases in die Atmosphäre durch die Rückführung von Blowby-Gas, das beispielsweise Stickstoffoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) enthält, zum Einlasskanal des Verbrennungsmotors über einen Blowby-Gaskanal verhindert.
Da hier Blowby-Gas in die Atmosphäre freigesetzt wird, wenn ein Leck im Blowby-Gaskanal auftritt, ist es notwendig, jegliche Lecks im Blowby-Gaskanal zu erfassen. Daher wird eine Leckerfassungsvorrichtung vorgeschlagen. Ein Beispiel einer Leckerfassungsvorrichtung ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung ( JP-A) Nr. 10-184336 beschrieben, die den Druck im Kurbelgehäuse misst, mit dem ein Blowby-Gaskanal kommuniziert, und ein Leck im Blowby-Gaskanal basierend auf dem Druck erfasst.
Wenn jedoch der Öffnungsgrad eines mit dem Blowby-Gaskanal verbundenen Ventils sich abrupt ändert, wenn durch die Leckerfassungsvorrichtung ein Leck im Blowby-Gaskanal erfasst wird, kann ein Verbrennungsvorgang im Verbrennungsmotor beeinflusst und instabil werden. Wenn die Verbrennung instabil wird, wird das Fahrverhalten beeinträchtigt.
Es ist wünschenswert, eine Leckerfassungsvorrichtung bereitzustellen, die einen geringen Einfluss auf das Fahrverhalten hat und ein Leck im Blowby-Gaskanal des Verbrennungsmotors erfasst.
Um das vorstehende Problem zu lösen, weist eine Leckerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Lecks in einem PCV-Kanal gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung mindestens auf: eine Rückförderleitung, die mit einer Kurbelkammer eines Verbrennungsmotors und mit einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors stromabwärts von einer Drosselklappe kommuniziert, und eine Frischluftleitung, die mit der Kurbelkammer und mit dem Einlasskanal an einem Abschnitt stromaufwärts von der Drosselklappe kommuniziert. Die Leckerfassungsvorrichtung weist ferner auf: eine erste Druckmesseinheit zum Messen eines Drucks im PCV-Kanal, ein Leckerfassungsventil zum Öffnen und Schließen der Frischluftleitung, ein PCV-Ventil, das eine Durchflussrate von Blowby-Gas einstellt, das von der Kurbelkammer zur Rückförderleitung transportiert wird, eine zweite Druckmesseinheit zum Messen eines Drucks im Einlasskanal des Verbrennungsmotors stromabwärts von der Drosselklappe, eine erste Ventilsteuereinheit, die den Schließvorgang des Leckerfassungsventils steuert, wenn eine vorgegebene Leckdiagnosebedingung erfüllt ist, eine zweite Ventilsteuereinheit, die einen Öffnungsgrad des PCV-Ventils vor dem Schließen des Leckerfassungsventils graduell vermindert und eine Durchflussrate im PCV-Kanal gemäß dem Druck in dem Ansaugkrümmer nach dem Schließen des Leckerfassungsventils auf einen vorgegebenen Wert unterdrückt, und eine Leckbestimmungseinheit, die basierend auf dem Druck im PCV-Kanal bestimmt, ob ein Leck im PCV-Kanal auftritt.
Nachstehend wird ein bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben; es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors, der eine Leckerfassungsvorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung aufweist;
2A ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen einer Strömung von Blowby-Gas und Frischluft während eines Ansaugvorgangs;
2B ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen einer Strömung von Blowby-Gas während eines Aufladevorgangs;
3A ein Diagramm zum Darstellen von Druckdaten in einer Kurbelkammer in einem normalen Zustand;
3B ein Diagramm zum Darstellen von Druckdaten in der Kurbelkammer in einem abnormalen Zustand (wenn ein Leck auftritt);
4 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Leckerfassungsprozedur; und
5 ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors, der eine Leckerfassungsvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel aufweist.

Die Abmessungen, Materialien, die spezifischen numerischen Werte und dergleichen, die in einem derartigen Beispiel dargestellt sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken, insofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist. In der vorliegenden Patentschrift und in den Zeichnungen sind Elemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und die gleiche Konfiguration haben, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden redundante Beschreibungen unterlassen, und Elemente, die nicht direkt mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen, sind weggelassen.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verbrennungsmotors 1, der eine Leckerfassungsvorrichtung 100 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung aufweist. Zunächst wird eine schematische Konfiguration des Verbrennungsmotors 1 beschrieben, und dann wird eine Konfiguration der Leckerfassungsvorrichtung 100 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, ist der Verbrennungsmotor 1 ein Vierzylinder-Boxermotor, bei dem Zylinderbohrungen 3a, die in jedem von zwei Zylinderblöcken 3 ausgebildet sind, einander gegenüberliegen, wobei eine Kurbelwelle 2 dazwischen angeordnet ist.
Ein Kurbelgehäuse 4 ist einstückig mit dem Zylinderblock 3 ausgebildet, und ein Zylinderkopf 5 ist an der dem Kurbelgehäuse 4 gegenüberliegenden Seite befestigt. Die Kurbelwelle 2 wird in einer im Kurbelgehäuse 4 ausgebildeten Kurbelkammer 6 drehbar gehalten.
Ein mit der Kurbelwelle 2 verbundener Kolben 8 ist in der Zylinderbohrung 3a über eine Verbindungsstange 7 gleitend aufgenommen. Im Verbrennungsmotor 1 bildet ein Raum, der von der Zylinderbohrung 3a, dem Zylinderkopf 5 und der Kronenfläche des Kolbens 8 umgeben ist, eine Brennkammer 9.
Der Zylinderkopf 5 wird derart bereitgestellt, dass eine Einlassport 10 und ein Auslassport 11 mit der Brennkammer 9 kommunizieren. Das Ende eines Einlassventils 12 ist zwischen dem Einlassport 10 und der Brennkammer 9 angeordnet, und das Ende eines Auslassventils 13 ist zwischen dem Auslassport 11 und der Brennkammer 9 angeordnet.
Im Verbrennungsmotor 1 sind eine Einlassventilnocke 15 und eine Auslassventilnocke 16 in einer Nockenkammer angeordnet, die vom Zylinderkopf 5 und von einer Kopfabdeckung 14 umgeben ist. Die Einlassventilnocke 15 steht in Kontakt mit dem anderen Ende des Einlassventils 12 und bewegt das Einlassventil 12 durch eine Drehbewegung in der axialen Richtung. Als Ergebnis öffnet und schließt das Einlassventil 12 die Öffnung zwischen dem Einlassport 10 und der Brennkammer 9. Die Auslassventilnocke 16 steht in Kontakt mit dem anderen Ende des Auslassventils 13 und bewegt das Auslassventil 13 durch eine Drehbewegung in der axialen Richtung. Als Ergebnis öffnet und schließt das Auslassventil 13 die Öffnung zwischen dem Auslassport 11 und der Brennkammer 9.
Ein Einlasskanal 18, der einen Ansaugkrümmer 17 aufweist, kommuniziert mit dem Einlassport 10 stromaufwärts davon. Ein Auslasskanal 20, der einen Abgaskrümmer 19 aufweist, kommuniziert mit dem Auslassport 11 stromabwärts davon. Das von der Brennkammer 9 jedes Zylinders ausgestoßene Abgas wird durch den Abgaskrümmer 19 über die Auslassports 11 gesammelt und zu einer Turbine 21a eines Laders 21 geführt.
Der Lader 21 ist derart konfiguriert, dass er die Turbine 21a aufweist, die durch das vom Abgaskrümmer 19 abgegebene Abgas gedreht wird, und einen Kompressor 21b, der sich durch die Drehkraft der Turbine 21a dreht. Die Turbine 21a und der Kompressor 21b sind über eine Turbinenwelle 21c verbunden und drehen sich gemeinsam.
Der Einlasskanal 18 weist einen Luftfilter 22, den Kompressor 21b, einen Zwischenkühler 23 und eine Drosselklappe 24 in dieser Reihenfolge von der Stromaufwärtsseite ausgehend auf. Der Kompressor 21b verdichtet Ansaugluft, von der Fremdstoffe, wie beispielsweise Staub und Schmutz, durch den Luftfilter 22 entfernt werden, und führt die verdichtete Ansaugluft der Stromabwärtsseite zu.
Die Ansaugluft, die durch den Kompressor 21b verdichtet und erwärmt wurde, wird durch den Zwischenkühler 23 gekühlt. Durch Einstellen des Öffnungsgrads der Drosselklappe durch einen Aktuator (nicht dargestellt) ändert die Drosselklappe 24 die Durchflussrate der der Brennkammer 9 zugeführten Ansaugluft.
Dann werden die zur Brennkammer 9 geleitete Ansaugluft und das durch eine (nicht dargestellte) Einspritzeinrichtung eingespritzte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch Zünden der am Zylinderkopf 5 vorgesehenen Zündkerze (nicht dargestellt) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt verbrannt. Durch eine solche Verbrennung bewegt sich der Kolben 8 in der Zylinderbohrung 3a hin- und hergehend, und seine hin- und hergehende Bewegung wird über die Verbindungsstange 7 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 2 umgewandelt. Das durch die Verbrennung erzeugte Abgas wird über den Auslassport 11 und den Abgaskrümmer 19 zur Turbine 21a geleitet. Nachdem es die Turbine 21a in Drehbewegung versetzt hat, wird das Abgas durch einen im Abgaskanal 20 vorgesehenen Katalysator 25 gereinigt und zur Außenseite des Fahrzeugs ausgestoßen.
Außerdem weist der Verbrennungsmotor 1 eine Frischluftleitung 26 auf, die mit der Kurbelkammer 6 und dem Ansaugkanal 18 an einem Abschnitt zwischen deren Luftreiniger 22 und deren Kompressor 21b kommuniziert. Ein Leckerfassungsventil 102 ist an dem Ende der Frischluftleitung 26 angeordnet, das mit dem Einlasskanal 18 verbunden ist.
Das Leckerfassungsventil 102 ist an dem Ende der Frischluftleitung 26 angeordnet, das mit dem Einlasskanal 18 verbunden ist und den Strömungsdurchlass der Frischluftleitung 26 öffnet und schließt. Wie später ausführlich beschrieben wird, ist das Leckerfassungsventil 102 geöffnet, während die Leckerfassung nicht ausgeführt wird (d.h. im Nichtdiagnosezustand).
Der Verbrennungsmotor 1 weist außerdem eine Rückförderleitung 27 auf, die mit der Kurbelkammer 6 des Kurbelgehäuses 4 und dem Ansaugkrümmer 17 stromabwärts von der Drosselklappe 24 des Einlasskanals 18 kommuniziert. Ein PCV-Ventil 104, das die Leckerfassungsvorrichtung 100 bildet, ist an der Verbindungstelle zwischen der Rückförderleitung 27 und der Kurbelkammer 6 angeordnet.
Das PCV-Ventil 104 besteht aus einem elektronischen Regelventil mit mehreren verfügbaren Zwischenöffnungsgraden, und durch Einstellen des Öffnungsgrads wird die Durchflussrate des Blowby-Gases von der Kurbelkammer 6 zur Rückförderleitung 27 eingestellt.
Die Frischluftleitung 26 und die Rückförderleitung 27 sind hauptsächlich zum Rückfördern von Blowby-Gas in der Kurbelkammer 6 vorgesehen. Blowby-Gas ist im Verbrennungsprozess nur teilweise verbranntes Gas, das in kleinen Mengen über einen Spalt zwischen dem Kolben 8 und der Zylinderbohrung 3a aufgrund eines Druckanstiegs in der Brennkammer 9 während eines Verbrennungshubs des Verbrennungsmotors 1 in die Kurbelkammer 6 austritt, und enthält giftige Substanzen, wie beispielsweise Stickstoffoxide (NOx). Blowby-Gas strömt in der Frischluftleitung 26 und in der Rückförderleitung 27 während des Ansaugvorgangs, in dem der Lader 21 im Wesentlichen nicht wesentlich aufgeladen wird, und während des Ladevorgangs, in dem der Lader 21 aufgeladen wird, in verschiedene Richtungen.
2A zeigt ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen der Strömung von Blowby-Gas und Frischluft während des Ansaugvorgangs durch durchgezogene Pfeile, und 2B zeigt die Strömung von Blowby-Gas während des Aufladevorgangs durch durchgezogene Pfeile. Wie in 2A dargestellt ist, sind, wenn der Verbrennungsmotor 1 einen Ansaugvorgang ausführt, das Leckerfassungsventil 102 und das PCV-Ventil 104 geöffnet. Im Verbrennungsmotor 1 wird aufgrund des im Ansaugkrümmer 17 erzeugten Unterdrucks Blowby-Gas in der Kurbelkammer 6 über die Rückförderleitung 27 zum Ansaugkrümmer 17 transportiert, und Frischluft wird über die Frischluftleitung 26 zur Kurbelkammer 6 transportiert.
Auf der anderen Seite ist, wie in 2B dargestellt ist, während des Ladevorgangs (während des normalen Betriebs) des Verbrennungsmotors 1 das Leckerfassungsventil 102 geöffnet und das PCV-Ventil 104 geschlossen. Aufgrund des im Einlasskanal 18 zwischen dem Luftreiniger 22 und dem Kompressor 21b erzeugten Unterdrucks, wird Blowby-Gas in der Kurbelkammer 6 über die Frischluftleitung 26 abgesaugt und in den Einlasskanal 18 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt tritt in der Rückförderleitung 27 kein Luftdurchfluss auf.
Gemäß 1 ist ein Ölauffangbehälter 28 unterhalb des Laders 21 vorgesehen. Der Ölauffangbehälter 28 ist mit dem darüber angeordneten Lader 21 verbunden und speichert nach dem Schmieren des Turboladers 21 vorübergehend Öl. Das gespeicherte Öl wird durch eine Ansaugpumpe 29 angesaugt und über eine Saugleitung 30 zu einer Ölwanne (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 1 zurückgeführt. Die Ansaugpumpe 29 ist mit einer Nockenwelle (nicht dargestellt) verbunden, die die Einlassventilnocke 15 und die Auslassventilnocke 16 antreibt, und wird durch die Nockenwelle angetrieben.
Der Ölauffangbehälter 28 ist über eine Ausgleichsleitung 31 mit der Kurbelkammer 6 des Kurbelgehäuses 4 verbunden. Genauer gesagt ist die Ausgleichsleitung 31 mit einer Kettenabdeckung (nicht dargestellt) verbunden. Die Kettenabdeckung ist am Zylinderblock 3, am Zylinderkopf 5 und an der Kopfabdeckung 14 befestigt, und die Innenseite (Kettenkammer) kommuniziert teilweise mit der Kurbelkammer 6.
Durch Verbinden der Kurbelkammer 6 mit dem Ölauffangbehälter 28 hält die Ausgleichsleitung 31 den Druck im Ölauffangbehälter 28 aufrecht, so dass der Druck des Ölauffangbehälters 28 dem Druck in der Kurbelkammer 6 gleicht, ohne dass durch das Ansaugen von Öl durch die Ansaugpumpe 29 ein übermäßiger Unterdruck entsteht. Ferner dienen beim Antreiben der Ansaugpumpe 29 die Kettenkammer, die Ausgleichsleitung 31 und der Ölauffangbehälter 28 auch als Strömungskanäle für Blowby-Gas in der Kurbelkammer 6.
Nachstehend werden die Kurbelkammer 6 (Kurbelgehäuse 4), die Frischluftleitung 26, die Rückförderleitung 27, der Ölauffangbehälter 28, die Ausgleichsleitung 31 und die Kettenkammer (Kettenabdeckung), die alle als Strömungskanäle für das Blow-By-Gas dienen, zusammen als PCV-Kanal 32 bezeichnet.
(Leckerfassungsvorrichtung 100) Der Verbrennungsmotor 1 weist die Leckerfassungsvorrichtung 100 zum Erfassen eines im PCV-Kanal 32 erzeugten Lecks auf. Insbesondere erfasst die Leckerfassungsvorrichtung 100 ein Leck, das im PCV-Kanal 32 auftritt. Die Leckerfassungsvorrichtung 100 ist derart konfiguriert, dass sie das Leckerfassungsventil 102, das PCV-Ventil 104, einen Drucksensor 106 (eine erste Druckmesseinheit), einen Drucksensor 108 (eine zweite Druckmesseinheit), einen Kurbelwinkelsensor 120, eine Steuereinrichtung 110 und ein Warneinheit 130 aufweist.
Der Drucksensor 106 ist am Kurbelgehäuse 4 befestigt und misst den Druck in der im Kurbelgehäuse 4 ausgebildeten Kurbelkammer 6 (das heißt, indirekt den Druck im PCV-Kanal 32). Der Drucksensor 108 ist am Ansaugkrümmer 17 befestigt und misst den Druck im Ansaugkrümmer 17. Die Drucksensoren 106, 108 sind mit der Steuereinrichtung 110 verbunden und geben Erfassungssignale aus, die den Drücken in der Kurbelkammer 6 und im Ansaugkrümmer 17 entsprechen und durch die Steuereinrichtung 110 empfangen werden. Der Kurbelwinkelsensor 120 ist in der Nähe der Kurbelwelle 2 angeordnet und gibt jedes Mal, wenn sich die Kurbelwelle 2 um einen vorgegebenen Winkel dreht, ein Pulssignal aus.
Die Steuereinrichtung 110 ist beispielsweise eine ECU (Motorsteuereinheit), die durch integrierte Halbleiterschaltungen konfiguriert ist, die eine Zentraleinheit (CPU), einen ROM-Speicher zum Speichern eines entsprechenden Programms und einen RAM-Speicher aufweisen, der als ein Arbeitsbereich dient, und die ECU steuert den Betrieb des gesamten Verbrennungsmotors 1. Zusätzlich zur Steuerung des Betriebs des gesamten Verbrennungsmotors 1 kann die Steuereinrichtung 110 als eine Leckerfassungsventilsteuereinheit 112 (erste Ventilsteuereinheit), eine PCV-Ventilsteuereinheit 114 (zweite Ventilsteuereinheit), eine Leckbestimmungseinheit 116 und eine Speichereinheit 118 funktionieren. Die Speichereinheit 118 ist eine nichtflüchtige Speichereinheit, eine Festplatte (HDD) oder ein Speichermedium für eine Speicherkarte, oder dergleichen.
Die Warneinheit 130 warnt den Fahrer vor einem Leck, wenn ein Leck in irgendeiner der Leitungen auftritt, die den PCV-Kanal 32 bilden. Die Warneinheit 130 wird beispielsweise als eine Warnlampe auf der Hauptkonsole am Fahrersitz bereitgestellt. In diesem Fall würde die Warneinheit 130 den Fahrer beim Auftreten eines Lecks beispielsweise durch eine blinkende Warnlampe warnen. Nachstehend wird der spezifische Betrieb der Leckerfassungsvorrichtung 100 beschrieben.
Die Steuereinrichtung 110 führt eine Leckerfassungsprozedur aus, wenn eine vorgegebene Leckdiagnosebedingung erfüllt ist. Die Leckdiagnosebedingungen sind beispielsweise, dass das System einen Ansaugvorgang durchläuft, dass das Fahrzeug fährt, dass der Verbrennungsmotor 1 mit geringer Last betrieben wird und dass keine plötzliche Laständerung im Verbrennungsmotor 1 aufgetreten ist. Die Steuereinrichtung 110 führt eine derartige Leckerfassungsprozedur einmal pro Fahrzyklus aus. Wenn die Möglichkeit besteht, dass die Saugkraft der Ansaugpumpe 29 den Druck im PCV-Kanal 32 beeinflussen kann, kann der Einfluss der Saugkraft der Ansaugpumpe 29 durch Setzen einer Diagnosebedingung, dass die Verbrennungsmotordrehzahl kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, vermieden werden. Die Verbrennungsmotordrehzahl kann die Drehzahl der Nockenwelle sein, die die Ansaugpumpe 29 antreibt. Alternativ kann, wenn eine Leckdiagnose in einem Betriebsbereich ausgeführt wird, in dem die Saugkraft der Ansaugpumpe 29 den Druck im PCV-Kanal 32 beeinflusst, ein Druckerfassungswert ermittelt werden, und es kann ein Schwellenwert eingestellt (korrigiert) werden, um den Einfluss der Saugkraft der Ansaugpumpe 29 zu kompensieren. Ferner wird die Verbrennungsmotordrehzahl durch die Steuereinrichtung 110 basierend auf einem Pulssignal berechnet, wie z.B. basierend auf der Drehzahl der Kurbelwelle 2, die durch den Kurbelwinkelsensor 120 erfasst wird.
Wenn die Leckdiagnosebedingung erfüllt ist, reduziert die PCV-Ventilsteuereinheit 114 graduell den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104, bis ein vorgegebener Öffnungsgrad erreicht ist. Insbesondere reduziert die PCV-Ventilsteuereinheit 114 graduell den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 über eine vorgegebene Zeitdauer. Ferner kann die PCV-Ventilsteuereinheit 114 gemäß dem Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 bevor die Leckdiagnosebedingung erfüllt ist, die Zeit ändern, bis das PCV-Ventil 104 den vorgegebenen Öffnungsgrad erreicht.
Wenn der Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 einen vorgegebenen Öffnungsgrad erreicht, schließt die Leckerfassungsventilsteuereinheit 112 das Leckerfassungsventil 102. Als Ergebnis wird der Durchfluss von Frischluft, die vom Einlasskanal 18 über die Frischluftleitung 26 in die Kurbelkammer 6 eingeleitet wird, blockiert. Daraufhin wird unter dem Einfluss des im Ansaugkrümmer 17 erzeugten Unterdrucks ein Unterdruck in der Kurbelkammer 6 erzeugt. Außerdem wird ein Unterdruck im PCV-Kanal 32 erzeugt, der durch die Frischluftleitung 26, die Rückförderleitung 27 und die Ausgleichsleitung 31 gebildet wird, die alle mit der Kurbelkammer 6 verbunden sind.
Zusätzlich stellt die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 gemäß dem Druck im Einlasskrümmer 17 nach dem Schließen des Leckerfassungsventils 102 so ein, dass die Durchflussrate des zur Rückförderleitung 27 strömenden Blowby-Gases einen vorgegebenen (konstanten) Wert annimmt.
Insbesondere empfängt die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Druckwert im Inneren des Ansaugkrümmers 17 nach dem Schließen des Leckerfassungsventils 102 vom Drucksensor 108. Um zu verhindern, dass im Inneren der Kurbelkammer 6 ein zu hoher Unterdruck erzeugt wird, vermindert die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104, wenn der vom Drucksensor 108 empfangene Unterdruck im Ansaugkrümmer 17 zunimmt, und die PCV-Ventilsteuereinheit 114 vermindert die Durchflussrate des Blowby-Gases, das vom Inneren der Kurbelkammer 6 zur Rückförderleitung 27 strömt. Dadurch hält die Leckerfassungsvorrichtung 100 die Durchflussrate des zur Rückförderleitung 27 strömenden Blowby-Gases bei einem vorgegebenen (konstanten) Wert.
Der Drucksensor 106 beginnt, den Druck in der Kurbelkammer 6 zu messen, nachdem das Leckerfassungsventil 102 geschlossen ist, und gibt ein den gemessenen Druck anzeigendes Erfassungssignal an die Leckbestimmungseinheit 116 aus.
3A zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Drucks in der Kurbelkammer 6 in einem normalen Zustand. 3B zeigt ein Diagramm zum Darstellen des Drucks in der Kurbelkammer 6 in einem abnormalen Zustand (wenn ein Leck auftritt).
Wie in 3A dargestellt ist, nimmt, wenn das Leckerfassungsventil 102 in einem normalen Zustand geschlossen ist, in dem kein Leck im PCV-Kanal 32 auftritt, der Druck in der Kurbelkammer 6 ab. Zu diesem Zeitpunkt stellt die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 gemäß dem Druck im Ansaugkrümmer 17 ein, um die Durchflussrate des Blowby-Gases konstant zu halten, wodurch verhindert wird, dass der Druck in der Kurbelkammer 6 sich abrupt ändert. Das heißt, der Druck in der Kurbelkammer 6 nimmt graduell linear ab, indem die Durchflussrate des Blowby-Gases konstant gehalten wird. Auf diese Weise wird eine fehlerhafte Erfassung eines Lecks aufgrund einer plötzlichen Druckänderung innerhalb der Kurbelkammer 6 verhindert.
Außerdem nimmt der Druck in der Kurbelkammer 6 unter einen Schwellwert P2 ab, der vor dem Zeitpunkt gesetzt wird, zu dem eine vorgegebene Messzeit verstrichen ist, nachdem das Leckerfassungsventil 102 in einem normalen Zustand geschlossen ist. Hierbei wird, wenn kein Leck im PCV-Kanal 32 des Verbrennungsmotors 1 aufgetreten ist, der Schwellenwert P2 mindestens auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als der Atmosphärendruck und größer als der Druckwert (Unterdruckwert), der in der Kurbelkammer 6 gemessen wird, wenn die Messzeit verstrichen ist, nachdem das Leckerfassungsventil 102 geschlossen worden ist. Außerdem sollte, obwohl der Schwellenwert P2 auf einen beliebigen Wert eingestellt werden kann, wenn eine strengere Leckbestimmung erwünscht ist, der Schwellwert P2 auf einen kleineren Wert gesetzt werden. Der gesetzte Schwellenwert P2 wird in der Speichereinheit 118 der Steuereinrichtung 110 gespeichert.
Auf der anderen Seite wird in einem abnormalen Zustand, in dem ein Leck im PCV-Kanal 32 aufgetreten ist, weil Luft von der Leckstelle des PCV-Kanals 32 angesaugt wird, wie in 3B dargestellt ist, der Druck in der Kurbelkammer 6 möglicherweise nicht abnehmen, oder obwohl der Druck in der Kurbelkammer 6 abnimmt, wird der Schwellenwert P2 möglicherweise nicht erreicht, bis die Messzeit verstrichen ist.
Daher extrahiert, wenn nach dem Start der Messung eine vorgegebene Messzeit verstrichen ist, die Leckbestimmungseinheit 116 einen Druck P1 in der Kurbelkammer 6. Die Leckbestimmungseinheit 116 bestimmt dann, ob der Druck P1 in der Kurbelkammer 6 zu der Zeit, zu der nach dem Beginn der Messung eine voreingestellte Messzeit verstrichen ist, kleiner oder gleich dem Schwellenwert P2 ist.
Wenn der Druck P1 kleiner oder gleich dem Schwellenwert P2 ist, bestimmt die Leckbestimmungseinheit 116, dass kein Leck in irgendeiner der Leitungen auftritt, die den PCV-Kanal 32 bilden. Andererseits bestimmt die Leckbestimmungseinheit 116, wenn der Druck P1 nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert P2, das heißt, wenn der Druck P1 nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert P2 geworden ist, auch wenn die Messzeit verstrichen ist, nachdem das Leckerfassungsventil 102 geschlossen worden ist, dass ein Leck in einer der Leitungen aufgetreten ist, die den PCV-Kanal 32 bilden.
Wenn bestimmt wird, dass eine Leck in irgendeiner der Leitungen aufgetreten ist, die den PCV-Kanal 32 bilden, speichert die Leckbestimmungseinheit 116 einen vorgegebenen Störungscode (P-Code „P 04 DB“) in der Speichereinheit 118 der Steuereinrichtung 110. Außerdem informiert die Leckbestimmungseinheit 116 den Fahrer des Fahrzeugs durch die Warneinheit 130 darüber, dass das Leck aufgetreten ist.
Auf diese Weise wird in der Leckerfassungsvorrichtung 100 ein Unterdruck in der Kurbelkammer 6 erzeugt, indem das Leckerfassungsventil 102 geschlossen wird, um den in die Kurbelkammer 6 eingeleiteten Frischluftstrom zu blockieren. Dann ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Lecks im PCV-Kanal 32 durch Vergleichen des Drucks P1 in der Kurbelkammer 6 mit dem Schwellenwert P2 zu erfassen, wenn das Leckerfassungsventil 102 vollständig geschlossen und die Messzeit verstrichen ist.
Im vorliegenden Beispiel ist das Leckerfassungsventil 102 an dem Ende der Frischluftleitung 26 angeordnet, das mit dem Einlasskanal 18 verbunden ist. Wenn daher ein Leck in der Frischluftleitung 26 auftritt, strömt Luft von der Leckstelle unabhängig von der Stelle ein, wo das Leck auftritt, so dass der Druck in der Kurbelkammer 6 nicht kleiner oder gleich dem Schwellenwert P2 wird, selbst wenn die Messzeit verstrichen ist, nachdem das Leckerfassungsventil 102 geschlossen worden ist. Daher bestimmt, wenn ein Leck in der Frischluftleitung 26 auftritt, die Leckbestimmungseinheit 116 unabhängig von der Stelle des Lecks zuverlässig, dass ein Leck aufgetreten ist.
(Leckerfassungsprozedur) Als nächstes wird der Ablauf der Leckerfassungsprozedur des PCV-Kanals 32 durch die Leckerfassungsvorrichtung 100 beschrieben. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Erläutern der Leckerfassungsprozedur.
Zuerst bestimmt die PCV-Ventilsteuereinheit 114, ob die Leckdiagnosebedingung erfüllt ist (S10). Wenn die Leckdiagnosebedingung erfüllt ist (JA in Schritt S10), vermindert die PCV-Ventilsteuereinheit 114 graduell den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104, bis ein vorgegebener Öffnungsgrad erreicht ist (S12). Danach schließt die Leckerfassungsventilsteuereinheit 112 das Leckerfassungsventil 102 und blockiert den in die Kurbelkammer 6 eingeleiteten Frischluftstrom (S14).
Als nächstes bestimmt die PCV-Ventilsteuereinheit 114, ob die Leckdiagnosebedingung kontinuierlich erfüllt ist (S16). Als ein Ergebnis stellt, wenn die Leckdiagnosebedingung kontinuierlich erfüllt ist (JA in Schritt S16), die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 gemäß dem Druck im Ansaugkrümmer 17 ein und stellt die Durchflussrate des Blowby-Gases auf einen vorgegebenen (konstanten) Wert ein (S18).
Die Leckbestimmungseinheit 116 bestimmt, ob ein Diagnosezählwert n größer oder gleich einem Schwellenwert n1 ist (S20). Wenn bestimmt wird, dass der Diagnosezählwert n nicht größer oder gleich dem Schwellenwert n1 ist (NEIN in Schritt S20), inkrementiert die Leckbestimmungseinheit 116 den Diagnosezählwert n um 1 (S22), und die Prozedur springt zu S16 zurück. Ferner wird der Diagnosezählwert n zum Messen der Messzeit verwendet, und der Schwellenwert n1 wird auf einen der Messzeit entsprechenden Wert eingestellt.
Wenn dagegen bestimmt wird, dass der Diagnosezählwert n größer oder gleich dem Schwellenwert n1 ist (JA in Schritt S20), leitet die Leckbestimmungseinheit 116 den Druck P1 in der Kurbelkammer 6 vom vom Drucksensor 106 zugeführten Erfassungssignal ab (S24).
Als Nächstes bestimmt die Leckbestimmungseinheit 116, ob der Druck P1 in der Kurbelkammer 6 größer ist als der Schwellenwert P2 (S26). Wenn der Druck P1 in der Kurbelkammer 6 größer ist als der Schwellenwert P2 (JA in Schritt S26), bestimmt die Leckbestimmungseinheit 116, dass ein Leck in irgendeiner der Leitungen aufgetreten ist, die den PCV-Kanal 32 bilden (S28). Das heißt, die Leckbestimmungseinheit 116 erfasst jegliche Abnormalität im PCV-Kanal 32. Die Leckbestimmungseinheit 116 speichert dann einen Störungscode für eine Bezeichnung, die das Auftreten eines Lecks anzeigt, in der Speichereinheit 118 der Steuereinrichtung 110, und die Warneinheit 130 benachrichtigt den Fahrer darüber, dass eine Abnormalität erfasst worden ist (dass eine Abnormalität aufgetreten ist) (S30) und beendet die Leckerfassungsprozedur.
Wenn dagegen der Druck P1 in der Kurbelkammer 6 kleiner oder gleich dem Schwellenwert P2 ist (NEIN in Schritt S26), bestimmt die Leckbestimmungseinheit 116, dass kein Leck in irgendeiner der Leitungen auftritt, die den PCV-Kanal 32 bilden (S32). Das heißt, die Leckbestimmungseinheit 116 bestimmt, dass der PCV-Kanal 32 sich in einem normalen Zustand befindet, und beendet die Leckerfassungsprozedur.
Wenn die vorgegebene Leckdiagnosebedingung nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S10), und wenn die Leckdiagnosebedingung nicht kontinuierlich erfüllt ist (NEIN in Schritt S16), beendet die Leckbestimmungseinheit 116 die Leckerfassungsprozedur (bricht sie ab).
Mit dieser Konfiguration werden plötzliche Änderungen der Luft in der Kurbelkammer 6 vermieden, indem das PCV-Ventil 104 graduell geschlossen wird, wodurch ermöglicht wird, dass die Leckerfassungsvorrichtung 100 ein Leck erfasst, ohne dass die Verbrennung im Verbrennungsmotor 1 während der Leckerfassungsprozedur instabil wird. Zusätzlich wird während der Leckerfassung die Genauigkeit der Leckerfassung verbessert, indem der Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 derart gesteuert wird, dass die Durchflussrate des Blowby-Gases konstant ist. Daher kann in einem Zustand, in dem der Einfluss auf das Fahrverhalten minimal ist, die Leckerfassungsvorrichtung 100 ein Leck im PCV-Kanal 32 erfassen.
Obwohl ein bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Beispiele beschränkt. Für einen Durchschnittsfachmann auf dem technischen Gebiet, auf das sich das Beispiel der vorliegenden Erfindung bezieht, ist ersichtlich, dass innerhalb des Umfangs der in den Ansprüchen beschriebenen technischen Idee verschiedene Modifikationen und Anwendungen möglich sind und solche Modifikationen in den technischen Schutzbereich der Erfindung fallen sollen.
Beispielsweise ist in dem vorstehenden Beispiel eine Anwendung der Leckerfassungsvorrichtung 100 in einem Vierzylinder-Boxermotor beschrieben worden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt, sondern kann auf einen V-Motor oder einen Reihenmotor angewendet werden.
Im vorstehenden Beispiel ist die Warneinheit 130 für einen Fall beschrieben worden, in dem die Warnung über die Hauptkonsole des Fahrersitzes erfolgt (d.h. ein Fall, in dem die Warnung visuell erfolgt), die Warnung kann aber auch durch eine nicht-visuelle, akustische Warnung, wie zum Beispiel durch einen Summerton, erfolgen.
Ferner war im vorstehenden Beispiel zusätzlich ein Drucksensor 106 am Kurbelgehäuse 4 vorgesehen, und obwohl ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der Drucksensor 106 den Druck in der Kurbelkammer 6 misst, ist der Installationsort des Drucksensors 106 nicht auf die Stelle des Beispiels beschränkt, sondern kann sich an einer beliebigen Stelle entlang der Frischluftleitung 26 und der Ausgleichsleitung 31 befinden. Das heißt, der Drucksensor 106 muss lediglich an irgendeiner Position installiert werden, an der der Druck im PCV-Kanal 32 messbar ist.
Ferner kann im vorstehenden Beispiel, obwohl eine Konfiguration beschrieben worden ist, bei der die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 gemäß dem Druck im Ansaugkrümmer 17 einstellt, die PCV-Ventilsteuereinheit 114 den Öffnungsgrad des PCV-Ventils 104 auch gemäß dem Druck in der Kurbelkammer 6 einstellen, der durch den Drucksensor 106 gemessen wird.
Ferner ist, obwohl im vorstehenden Beispiel eine Konfiguration beschrieben worden ist, bei der das Leckerfassungsventil 102 an dem Ende der Frischluftleitung 26 angeordnet ist, das mit dem Einlasskanal 18 verbunden ist, der Installationsort des Leckerfassungsventils 102 nicht auf diese Stelle beschränkt, sondern kann sich in der Mitte entlang der Länge der Frischluftleitung 26 befinden.
Beispielsweise ist in der Leckerfassungsvorrichtung 200 gemäß dem in 5 dargestellten modifizierten Beispiel ein Leckerfassungsventil 202 in der Mitte entlang der Länge der Frischluftleitung 26 angeordnet. Dann schließt in der Leckerfassungsvorrichtung 200, wenn eine Leckerfassung beginnt, die Leckerfassungsventilsteuereinheit 112 das Leckerfassungsventil 202, das in der Mitte entlang der Länge der Frischluftleitung 26 angeordnet ist. Auch in diesem Fall wird der Frischluftstrom, der über die Frischluftleitung 26 vom Einlasskanal 18 in die Kurbelkammer 6 eingeleitet werden soll, blockiert, und es wird, wie im vorstehenden Beispiel, ein Leck erfasst, das im PCV-Passage 32 auftritt.
In der vorliegenden Erfindung ist der Lader 21 nicht notwendigerweise erforderlich, so dass die vorliegende Erfindung auch auf einen Verbrennungsmotor anwendbar ist, der keinen Lader 21 aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017068860 [0001]
JP 10184336 A [0005]

Claims

Leckerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Lecks in einem PCV-Kanal, der mindestens eine Rückförderleitung, die mit einer Kurbelkammer eines Verbrennungsmotors und mit einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors an einem Abschnitt stromabwärts von einer Drosselklappe kommuniziert, und eine Frischluftleitung aufweist, die mit der Kurbelkammer und dem Einlasskanal an einem Abschnitt stromaufwärts von der Drosselklappe kommuniziert, wobei die Leckerfassungsvorrichtung aufweist: eine erste Druckmesseinheit zum Messen eines Drucks im PCV-Kanal; ein Leckerfassungsventil zum Öffnen und Schließen der Frischluftleitung; ein PCV-Ventil, das eine Durchflussrate von Blowby-Gas einstellt, das von der Kurbelkammer zur Rückförderleitung transportiert wird; eine zweite Druckmesseinheit zum Messen eines Drucks im Einlasskanal des Verbrennungsmotors an einem Abschnitt stromabwärts von der Drosselklappe; eine erste Ventilsteuereinheit, die den Schließvorgang des Leckerfassungsventils steuert, wenn eine vorgegebene Leckdiagnosebedingung erfüllt ist; eine zweite Ventilsteuereinheit, die einen Öffnungsgrad des PCV-Ventils vor dem Schließen des Leckerfassungsventils graduell vermindert und eine Durchflussrate im PCV-Kanal gemäß dem Druck im Ansaugkrümmer nach dem Schließen des Leckerfassungsventils auf ein vorgegebenes Maß begrenzt; und eine Leckbestimmungseinheit, die basierend auf dem Druck im PCV-Kanal bestimmt, ob ein Leck im PCV-Kanal auftritt.
Leckerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, in dem stromabwärts vom Drosselventil ein Unterdruck im Einlasskanal erzeugt wird, die Leckbestimmungseinheit bestimmt, dass ein Leck im PCV-Kanal auftritt, wenn der Druck im PCV-Kanal auch dann, wenn eine vorgegebene Messzeit nach dem Schließen des Leckerfassungsventils verstrichen ist, nicht kleiner oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist.
Leckerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leckerfassungsvorrichtung ferner einen Kompressor aufweist, wobei Aufladeluft in den Einlasskanal strömt, der stromabwärts von einem Abschnitt des Einlasskanals, mit dem die Frischluftleitung kommuniziert, und stromaufwärts von der Drosselklappe angeordnet ist, wobei die Frischluftleitung stromaufwärts vom Kompressor mit dem Ansaugkanal verbunden ist.