DE202014103925U1

DE202014103925U1 - System zum Verringern der Reibung in Kraftmaschinen sowie Fahrzeug

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Publication number: DE202014103925U1
Application number: DE202014103925.2U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2014-09-05
Anticipated expiration: 2024-08-23
Also published as: RU152956U1; CN104420935A; US20150059719A1; CN104420935B; US9243527B2

Abstract

Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine mit einem PCV-System, das fluidtechnisch mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff über ein Durchflusssteuerventil gekoppelt ist.

Description

Brennkraftmaschinen beruhen auf einer sich mit hoher Drehzahl drehenden Maschinerie und Zahnrädern, die sich in Umgebungsluft drehen. Widerstand und Reibung von der Luft, die die sich bewegenden Komponenten des Antriebssystems eines Fahrzeugs umgibt, trägt zu Kraftstoffeffizienzverlusten bei. Die aerodynamische Reibung der sich drehenden und sich hin und her bewegenden Komponenten im Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse wird herkömmlich mit Vorrichtungen wie z. B. Schottblechen gemildert, um die Mitnahme von Öltröpfchen von der Ölwanne/vom Ölsumpf in die Luft, die die sich bewegenden Komponenten der Kraftmaschine umgibt, zu verringern. Mitgenommene Öltröpfchen erhöhen ferner die Luftwiderstandskräfte, die auf die Kraftmaschinenkomponenten wirken, wodurch die Kraftmaschinenlast erhöht wird und die Kraftstoffsparsamkeit verringert wird. In der Leistungserzeugungsindustrie wird ferner die Reibung von Luft, die eine elektrische Maschinerie mit hoher Drehzahl umgibt, durch Fluten der Maschinerie mit Wasserstoffgas, das eine niedrigere Viskosität als Luft aufweist, verringert.
Die Erfinder haben bei den obigen Methoden gewisse Probleme erkannt. Obwohl Schottbleche und ähnliche Vorrichtung den Luftwiderstand an den Kraftmaschinenkomponenten aufgrund von mitgenommenem Öl verringern, sind nämlich die Luftwiderstandskräfte aufgrund der Luft, die die Kraftmaschinenkomponenten umgibt, unbeeinflusst. Ferner bildet Wasserstoffgas explosive Gemische mit Luft in Brennkraftmaschinen.
Eine Methode, die die obigen Probleme zumindest teilweise angeht und die das technische Ergebnis der Verringerung der Reibung in einer Brennkraftmaschine erreicht, besteht darin, das Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse mit einem gasförmigen Kraftstoff wie z. B. Methan zu füllen oder teilweise zu füllen. Die Erfinder haben beispielsweise erkannt, dass durch Austauschen von Luft innerhalb des Kraftmaschinen-Kurbelgehäuses gegen ein Gas mit niedrigerer Dichte der Luftwiderstand verringert werden kann, während dennoch eine ausreichende Kraftmaschinenkühlung geschaffen wird. Ferner ist die Methangasviskosität wesentlich geringer als jene von Luft und die Entflammbarkeitsgrenzen von Methan in Luft sind begrenzt. Folglich umfasst in einer Ausführungsform ein Fahrzeugsystem eine Quelle für gasförmigen Kraftstoff und eine Brennkraftmaschine mit einem geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem (PCV-System), wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit dem PCV-System über ein Durchflusssteuerventil fluidtechnisch gekoppelt ist, wobei das Durchflusssteuerventil dazu konfiguriert ist, die Strömung von gasförmigem Kraftstoff in das PCV-System zu steuern. In einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren während einer ersten Bedingung das Zuführen von gasförmigem Kraftstoff von einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff zum PCV-System einer Brennkraftmaschine, wobei die erste Bedingung umfasst, dass eine berechnete Kurbelgehäuseentlüftungs-Durchflussrate geringer ist als eine PCV-Ventil-Durchflussrate. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Fahrzeug eine Quelle für gasförmigen Kraftstoff, eine Brennkraftmaschine mit einem PCV-System, wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit dem PCV-System über ein Durchflusssteuerventil fluidtechnisch gekoppelt ist, wobei das Durchflusssteuerventil dazu konfiguriert ist, die Strömung von gasförmigem Kraftstoff in das PCV-System zu steuern, und eine Steuereinheit mit ausführbaren Befehlen umfassen, um während einer ersten Bedingung gasförmigen Kraftstoff von einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff zum PCV-System einer Brennkraftmaschine zuzuführen, wobei die erste Bedingung umfasst, dass eine berechnete Kurbelgehäuseentlüftungs-Durchflussrate geringer ist als eine PCV-Ventil-Durchflussrate und ein Krümmerunterdruck größer ist als ein Kurbelgehäuseunterdruck, wobei eine Durchflussrate des gasförmigen Kraftstoffs aus einer Differenz zwischen einer PCV-Ventil-Durchflussrate und einer Kurbelgehäuseentlüftungs-Gasdurchflussrate berechnet wird, wobei die Kurbelgehäuseentlüftungs-Gasdurchflussrate auf der Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen berechnet wird.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Schutzbereich nur durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
Die Figuren zeigen:
1 stellt schematisch eine Beispielausführungsform eines Fahrzeugsystems dar.
2 stellt ein Beispiel einer Kraftmaschine mit einem geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem (PCV-System) dar.
Im Antriebssystem eines Fahrzeugs ist ein Leistungsverlust durch einen Luftwiderstand direkt proportional zur Dichte des Gases oder Fluids, in dem sich die Komponente dreht. Daher können Leistungsverluste durch Luftwiderstand durch Verringern der Dichte des Gases innerhalb des Gehäuses, das das Getriebe, den Elektromotor oder Generator umgibt, verringert werden.
Während der Drehung wird eine Menge an Wärme über eine gegenseitige Reibung zwischen den Komponenten erzeugt. Um eine Kraftmaschinenüberhitzung zu verhindern, kann diese Wärme von den Komponenten entfernt und an einen anderen Ort verlagert werden. Dies wird erreicht, wenn die Komponenten mit kühleren Gasen in Kontakt kommen, die Wärme vom System absorbieren und sie in die Atmosphäre oder Kabine über ein Kühlsystem oder eine Fahrzeugbewegung während des Betriebs übertragen. Obwohl Leistungsverluste in einem luftlosen Unterdruck- oder Niederdruckgehäuse erheblich vermindert werden, wird folglich die Kühlung verringert oder beseitigt, was zu einer Kraftmaschinenverschlechterung führt. Daher kann die Luftwiderstandsmilderung die Leistungsverluste vom Luftwiderstand mit der gewünschten Kühlung ausgleichen, wenn der Druck innerhalb der Getriebe-, Motor- und Generatorgehäuse bestimmt wird.
Die Dichte und folglich der Widerstand innerhalb eines starren Gehäuses (z. B. des Kraftmaschinen-Kurbelgehäuses) ist eine Funktion sowohl der Masse des Gases innerhalb des Gehäuses als auch der molekularen Eigenschaften des enthaltenen Gases. Bei Standardtemperatur und Standarddruck weist Umgebungsluft eine Dichte von ungefähr 1,2 kg/m³ auf, wohingegen Methan eine Dichte von etwa 0,66 kg/m³ aufweist. Folglich können die Dichte des Gases und somit der Leistungsverlust durch den Widerstand durch Austauschen der Umgebungsluft innerhalb eines geschlossenen Kraftmaschinen-Kurbelgehäuseentlüftungssystems (PCV-Systems) oder eines Kurbelgehäuses, das rotierende Teile enthält, gegen eine Menge an Methangas und/oder eines Umgebungsluft/Methangas-Gemisches verringert werden.
Kraftmaschinen mit komprimiertem Erdgas (CNG) können unter Verwendung einer Kraftstoffquelle arbeiten, die eine Menge an Methan zur Verbrennung enthält. Daher kann in CNG-Kraftmaschinen eine Zufuhr von Methan für die Zufuhr zum Kraftmaschinen-PCV-System ohne Hinzufügen einer zusätzlichen Methanquelle verfügbar sein. Ferner kann in CNG-Kraftmaschinen Methan, das aus einem Kraftmaschinen-PCV-System nach dem Absorbieren einer Menge an Wärme im Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse ausgepumpt wird, in die Kraftmaschinen-Kraftstoffleitung zur Verbrennung im Zyklus geführt werden, was Kraftstoffverluste minimiert.
In einer Ausführungsform kann das hier offenbarte System in einem Hybridfahrzeug-Antriebssystem mit einem elektrischen Generator/Elektromotor und einer CNG-Kraftmaschine verwendet werden. Andere Ausführungsformen können Antriebssysteme nur mit einer Kraftmaschine aufweisen und/oder können nicht anhand von CNG arbeiten. In Nicht-CNG-Kraftmaschinen-Ausführungsformen kann CNG zum Kraftmaschinen-PCV-System über einen separaten CNG-Quellentank geliefert werden. In diesen Ausführungsformen kann CNG zu einem Lufteinlass des Kraftmaschinen-PCV-Systems für die Verbrennung zugeführt werden oder kann aus dem Fahrzeug ausgepumpt werden. Noch weitere Ausführungsformen von Nicht-CNG-Kraftmaschinen können einen geschlossenen CNG-Kreislauf für die Zirkulation von CNG durch ein Kraftmaschinen-PCV-System und ein Kühlsystem aufweisen. In Antriebssystemen mit nur einer Kraftmaschine kann CNG zu einem Kraftmaschinen-PCV-System zugeführt werden.
1 stellt schematisch ein Beispiel-Fahrzeugsystem 100 aus einer Draufsicht gesehen dar. Das Fahrzeugsystem 100 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 103 mit einem vorderen Ende, das mit "Vorderseite" beschriftet ist, und einem hinteren Ende, das mit "Rückseite" beschriftet ist. Das Fahrzeugsystem 100 kann mehrere Räder 136 umfassen. Wie in 1 gezeigt, kann das Fahrzeugsystem 100 beispielsweise ein erstes Paar von Rädern benachbart zum vorderen Ende des Fahrzeugs und ein zweites Paar von Rädern benachbart zum hinteren Ende des Fahrzeugs umfassen.
Das Fahrzeugsystem 100 umfasst eine Kraftstoff verbrennende Kraftmaschine 110 und einen Motor 120. Die Kraftmaschine 110 kann sowohl eine Brennkraftmaschine 110 als auch einen Elektromotor 120 umfassen. Der Motor 120 kann dazu konfiguriert sein, eine andere Energiequelle als die Kraftmaschine 110 zu verwenden oder zu verbrauchen. Die Kraftmaschine 110 kann beispielsweise einen flüssigen Kraftstoff (z. B. Benzin) oder einen gasförmigen Kraftstoff (z. B. Erdgas, Methan) verbrauchen, um eine Kraftmaschinen-Ausgangsleistung zu erzeugen, während der Motor 120 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Motorausgangsleistung zu erzeugen. An sich kann ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem wie z. B. dem in 1 gezeigten als Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) bezeichnet werden. In anderen Ausführungsformen kann jedoch das Fahrzeugsystem ein Nicht-Hybrid-Fahrzeug umfassen.
Das Fahrzeugsystem 100 kann in einer Vielfalt von verschiedenen Betriebsarten in Reaktion auf eine Fahrereingabe und Betriebsbedingungen arbeiten. Diese Betriebsarten können selektiv ein Antriebssystem aktivieren, deaktivieren oder mit dem Motor 120, dem Generator 160, der Kraftmaschine 110 oder irgendeiner Kombination davon koppeln. Unter ausgewählten Betriebsbedingungen kann der Motor 120 beispielsweise das Fahrzeug über das Antriebsrad 136 antreiben, wie durch die Linie 122 angegeben, während die Kraftmaschine 110 deaktiviert ist.
Während alternativer Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 110 in einen deaktivierten Zustand gesetzt werden (wie vorstehend beschrieben), während der Motor 120 betrieben werden kann, um die Energiespeichervorrichtung 150 aufzuladen. Der Motor 120 kann beispielsweise ein Raddrehmoment vom Antriebsrad 136 empfangen, wie durch die Linie 122 angegeben, wobei der Generator 160 die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie für die Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umsetzen kann, wie durch die Linie 162 angegeben. Dieser Vorgang kann als regeneratives Bremsen des Fahrzeugs bezeichnet werden. Der Motor 120 und der Generator 160 können in einigen Ausführungsformen eine einzelne Entität sein, wie z. B. ein Motor, der Generationseigenschaften aufweist.
Die Kraftmaschine 110 weist sich drehende und sich hin und her bewegende Komponenten auf, die sich innerhalb des Kraftmaschinen-Kurbelgehäuses bewegen. Herkömmlich befinden sich die sich drehenden und hin und her bewegenden Komponenten in einem mit Luft gefüllten Gehäuse (z. B. Kurbelgehäuse) und erfahren folglich Effizienzverluste durch den Luftwiderstand. Atmosphärenluft weist eine Dichte nahe 1,22 kg/m³ auf, wohingegen Methan eine Dichte von 0,66 kg/m³ aufweist, und folglich sind Energieverluste durch den Widerstand in einem mit Methan gefüllten Gehäuse geringer. In einer Ausführungsform kann folglich gasförmiger Kraftstoff, der komprimiertes Erdgas (CNG) oder Methan umfasst, zu einem PCV-System 116 einer Kraftmaschine 110 vom Kraftstofftank 144 zugeführt werden. Methan kann zum PCV-System 116 über eine Kraftstoffleitung 104 vom Kraftstofftank 144 zugeführt werden. Der Kraftstofftank 144 kann auch Kraftstoff direkt zur Verbrennung in der Kraftmaschine 110 über die Kraftstoffleitung 142 zuführen. In einigen Ausführungsformen kann das Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse abgedichtet sein, um das Entweichen von Methan zu verhindern, und kann einen Unterdruck bilden.
Ein Durchflusssteuerventil 151 kann die Durchflussrate des gasförmigen Kraftstoffs in das PCV-System 116 steuern. Die Durchflussrate von gasförmigem Kraftstoff kann durch ein Steuersystem 190 über das Durchflusssteuerventil 151 in Reaktion auf eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren 119 und/oder auf der Basis von Kraftmaschinenbetriebsbedingungen gesteuert werden. Als Beispiel können Sensoren 119 die Temperatur, den Druck und/oder den Sauerstoffgehalt innerhalb der Kraftmaschine 110 überwachen. Ein zusätzlicher Sensor, der stromabwärts vom Ventil 151 angeordnet ist, kann die Durchflussrate des gasförmigen Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 104 überwachen. Das Ventil 151 kann auch auf Druck innerhalb der Leitung 104 reagieren, um einen Druck für einen minimalen Atmosphärenluftaustritt in die Kraftmaschine 110 aufrechtzuerhalten.
Während noch weiterer Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 110 durch Verbrennen von Kraftstoff, der vom Kraftstoffsystem 140 empfangen wird, wie durch die Kraftstoffleitung 142 angegeben, betrieben werden. Die Kraftmaschine 110 kann beispielsweise betrieben werden, um das Fahrzeug über ein Antriebsrad 136 anzutreiben, wie durch die Linie 109 angegeben, während der Motor 120 deaktiviert ist. Während anderer Betriebsbedingungen können sowohl die Kraftmaschine 110 als auch der Motor 120 jeweils betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 136 anzutreiben, wie durch die Linien 109 bzw. 122 angegeben. Eine Konfiguration, bei der sowohl die Kraftmaschine als auch der Motor selektiv das Fahrzeug antreiben können, kann als Fahrzeugantriebssystem vom parallelen Typ bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass in einigen Ausführungsformen der Motor 120 das Fahrzeug über einen ersten Satz von Antriebsrädern antreiben kann und die Kraftmaschine 110 das Fahrzeug über einen zweiten Satz von Antriebsrädern 136 antreiben kann.
In anderen Ausführungsformen kann das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 als Fahrzeugantriebssystem vom Reihentyp konfiguriert sein, wobei die Kraftmaschine die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann die Kraftmaschine 110 betrieben werden, um den Motor 120 zu betreiben, der wiederum das Fahrzeug über das Antriebsrad 136 antreiben kann, wie durch die Linie 122 angegeben. Während ausgewählter Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 110 beispielsweise den Generator 160 antreiben, der wiederum elektrische Energie zu einem oder mehreren des Motors 120, wie durch die Linie 115 angegeben, oder der Energiespeichervorrichtung 150, wie durch die Linie 162 angegeben, zuführen kann.
Als weiteres Beispiel kann die Kraftmaschine 110 betrieben werden, um den Motor 120 anzutreiben, der wiederum eine Generatorfunktion schaffen kann, um die Kraftmaschinen-Ausgangsleistung in elektrische Energie umzusetzen, wobei die elektrische Energie in der Energiespeichervorrichtung 150 zur späteren Verwendung durch den Motor gespeichert werden kann. Ausführungsformen der Energiespeichervorrichtung 150 können beispielsweise eine oder mehrere wiederaufladbare Batterien, Brennstoffzellen und/oder Kondensatoren umfassen. In diesen Beispielen kann elektrische Energie vorübergehend in chemische oder potentielle Energie zur Speicherung umgesetzt werden. Das Fahrzeugantriebssystem kann dazu konfiguriert sein, zwischen zwei oder mehr der vorstehend beschriebenen Betriebsarten in Reaktion auf Betriebsbedingungen überzugehen.
In einigen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung 150 dazu konfiguriert sein, elektrische Energie zu speichern, die zu anderen elektrischen Lasten zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden (andere als der Motor), einschließlich Kabinenheizung und Kabinenklimatisierung, Kraftmaschinenstart, Scheinwerfer, Kabinen-Audio- und Videosysteme usw.
Das Kraftstoffsystem 140 kann einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks 144 zum Speichern von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs umfassen. Der Kraftstofftank 144 kann beispielsweise eine Kraftstoffquelle von kondensiertem Erdgas (CNG) wie z. B. Methangas speichern. Andere Ausführungsformen können eine erste Quelle für gasförmigen Kraftstoff, der im Kraftstofftank 144 gespeichert ist, und eine zweite Quelle für flüssigen Kraftstoff, der in einem zusätzlichen Kraftstofftank gespeichert ist, umfassen. In diesen Ausführungsformen kann die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit der Kraftmaschine 110 gekoppelt sein und die Quelle für flüssigen Kraftstoff kann mit der Kraftmaschine 110 gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann der Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs als Gemisch von zwei oder mehr verschiedenen Kraftstoffen gespeichert werden. Eine Quelle für flüssigen Kraftstoff kann dazu konfiguriert sein, ein Gemisch von Benzin und Ethanol (z. B. E10, E85 usw.) oder ein Gemisch von Benzin und Methanol (z. B. M10, M85 usw.) zu speichern. Eine Quelle für gasförmigen Kraftstoff kann ein Gemisch von Methan, Wasserstoffgas, Sauerstoffgas oder Kohlenstoffmonoxid sein. Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können zur Kraftmaschine 110 zugeführt werden, wie durch die Kraftstoffleitung 142 angegeben. Noch weitere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können zur Kraftmaschine 110 zugeführt werden, wo sie an der Kraftmaschine verbrannt werden können, um eine Kraftmaschinenausgangsleistung zu erzeugen. Die Kraftmaschinenausgangsleistung kann verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben, wie durch die Linie 109 angegeben, oder um die Energiespeichervorrichtung 150 über den Motor 120 oder Generator 160 wiederaufzuladen.
Gasförmiger Kraftstoff von der Kraftstoffleitung 104 und der Kraftstoffleitung 142 kann auch über Dreiwege-Ventile 154 bzw. 156 zu einem Spülkanister 158 gelenkt werden. Als Beispiel kann der Spülkanister 158 mit einem geeigneten Adsorptionsmittel zum vorübergehenden Einfangen von Kraftstoffdämpfen (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe) gefüllt sein. In einem Beispiel ist das verwendete Adsorptionsmittel Aktivkohle. Während des Fahrzeugbetriebs, beispielsweise wenn die Zufuhr von gasförmigem Kraftstoff zum PCV-System 116 und/oder zur Kraftmaschine 110 gestoppt ist, kann der gasförmige Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 104 und/oder der Kraftstoffleitung 142 zum Spülkanister 158 zur Speicherung gelenkt werden. Die Zufuhr von gasförmigem Kraftstoff zur Kraftmaschine 110 kann gestoppt werden, wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, oder während einer Verlangsamungskraftstoffabschaltung (DFSO) als Beispiele. Durch Lenken von gasförmigem Kraftstoff, der in den Kraftstoffleitungen 104 und 142 verbleibt, zum Spülkanister 158, wenn die Zufuhr von gasförmigem Kraftstoff zum PCV-System 116 und zur Kraftmaschine 110 gestoppt ist, kann die Emission von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre verringert werden. Das Steuersystem 190 kann die Dreiwege-Ventile 154 und 156 betätigen, um gasförmigen Kraftstoff zum Spülkanister 158 zu lenken.
Das Dreiwege-Ventil 155 kann auf Betriebsbedingungen reagieren und kann den Spülkanister 158 mit der Kraftstoffleitung 142 oder dem PCV-System 116 koppeln. Als Beispiel kann gasförmiger Kraftstoff zur Kraftstoffleitung 142 für die Kraftmaschinenverbrennung oder zum PCV-System 116 über das Dreiwege-Ventil 155 zugeführt werden, wenn genügend Druck im Spülkanister verfügbar ist. Wenn beispielsweise der Druck im Spülkanister 158 größer ist als der Druck im PCV-System, kann das Dreiwege-Ventil den Spülkanister 158 fluidtechnisch mit dem PCV-System 116 koppeln. Wenn kein gasförmiger Kraftstoff zum PCV-System 116 zugeführt wird, kann das Dreiwege-Ventil 155 den Spülkanister 158 mit der Kraftstoffleitung 142 koppeln. Wenn die Kraftmaschine nicht arbeitet, kann folglich der Kraftstoff im Spülkanister 158 für die anschließende Verbrennung gespeichert werden, wenn die Kraftmaschine arbeitet. Der Spülkanister 158 kann eine Druckdifferenz vorsehen, um Kraftstoff in die Kraftstoffleitungen 104 und 142 zu beschleunigen. Das Dreiwege-Ventil 155 kann daher auf den Druck reagieren, der im Spülkanister 158 verfügbar ist, wenn nicht genügend Druck verfügbar ist, um den Kraftstoff vom Spülkanister 158 zu den Kraftstoffleitungen 104 und/oder 142 zu beschleunigen, kann sich das Ventil 155 schließen, so dass gasförmiger Kraftstoff im Spülkanister 158 gespeichert werden kann, bis ausreichend Druck im Kanister aufgebaut ist. Das Dreiwege-Ventil 155 kann durch das Steuersystem 190 gesteuert werden.
Das Steuersystem 190 kann mit einem oder mehreren der Kraftmaschine 110, des Motors 120, des Kraftstoffsystems 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und des Generators 160 kommunizieren. Das Steuersystem 190 kann Sensorrückmeldungsinformationen von einem oder mehreren der Kraftmaschine 110, des Motors 120, des Kraftstoffsystems 140, der Energiespeichervorrichtung 150, des Getriebes 148 und des Generators 160 empfangen. Ferner kann das Steuersystem 190 Steuersignale zu einem oder mehreren der Kraftmaschine 110, des Motors 120, des Kraftstoffsystems 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und des Generators 160 in Reaktion auf diese Sensorrückmeldung senden. Das Steuersystem 190 kann eine Angabe einer vom Fahrer 132 angeforderten Ausgabe des Fahrzeugantriebssystems von einem Fahrzeugfahrer 132 empfangen. Das Steuersystem 190 kann beispielsweise eine Sensorrückmeldung von einem Pedalpositionssensor (PP-Sensor) 134 empfangen, der mit dem Pedal 130 kommuniziert. Das Pedal 130 kann sich schematisch auf ein Bremspedal und/oder ein Fahrpedal beziehen.
Die Energiespeichervorrichtung 150 kann periodisch elektrische Energie von einer Leistungsquelle 180 empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. kein Teil des Fahrzeugs ist), wie durch die Linie 184 angegeben. Als nicht begrenzendes Beispiel kann das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 als Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) konfiguriert sein, wobei elektrische Energie zur Energiespeichervorrichtung 150 von der Leistungsquelle 180 über ein Kabel 182 zur Übertragung von elektrischer Energie zugeführt werden kann. Während eines Wiederaufladungsvorgangs der Energiespeichervorrichtung 150 von der Leistungsquelle 180 kann das elektrische Übertragungskabel 182 die Energiespeichervorrichtung 150 und die Leistungsquelle 180 elektrisch koppeln. Während das Fahrzeugantriebssystem betrieben wird, um das Fahrzeug anzutreiben, kann das elektrische Übertragungskabel 182 zwischen der Leistungsquelle 180 und der Energiespeichervorrichtung 150 abgetrennt werden. Das Steuersystem 190 kann die Menge an elektrischer Energie, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert wird, was als Ladungszustand (SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder steuern.
In anderen Ausführungsformen kann das elektrische Übertragungskabel 182 weggelassen werden, wobei elektrische Energie drahtlos an der Energiespeichervorrichtung 150 von der Leistungsquelle 180 empfangen werden kann. Die Energiespeichervorrichtung 150 kann beispielsweise elektrische Energie von der Leistungsquelle 180 über eine oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Funkwellen und elektromagnetischer Resonanz empfangen. An sich sollte erkannt werden, dass irgendeine geeignete Methode für die Wiederaufladung der Energiespeichervorrichtung 150 von einer Leistungsquelle verwendet werden kann, die keinen Teil des Fahrzeugs bildet. In dieser Weise kann der Motor 120 das Fahrzeug unter Verwendung einer anderen Energiequelle als des von der Kraftmaschine 110 verwendeten Kraftstoffs antreiben.
Das Kraftstoffsystem 140 kann periodisch Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet. Als nicht begrenzendes Beispiel kann das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 durch Empfangen von Kraftstoff über eine Kraftstoffausgabevorrichtung (nicht dargestellt) aufgetankt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank 144 dazu konfiguriert sein, den von der Kraftstoffausgabevorrichtung empfangenen Kraftstoff zu speichern, bis er zur Kraftmaschine 110 zur Verbrennung zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 190 eine Angabe des Füllstandes des Kraftstoffs, der im Kraftstofftank 144 gespeichert ist, über einen Kraftstofffüllstandsensor empfangen. Der Füllstand des im Kraftstofftank 144 gespeicherten Kraftstoffs (z. B. wie durch den Kraftstofffüllstandsensor identifiziert) kann zum Fahrzeugfahrer beispielsweise über eine Kraftstoffanzeige oder Kraftstoffanzeigelampe übermittelt werden.
Dieses Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug, wie mit Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 beschrieben, kann dazu konfiguriert sein, eine sekundäre Form von Energie (z. B. elektrische Energie) zu verwenden, die periodisch von einer Energiequelle empfangen wird, die ansonsten kein Teil des Fahrzeugs ist.
Obwohl 1 ein Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug zeigt, kann selbstverständlich in anderen Beispielen das Fahrzeugsystem 100 ein Hybrid-Fahrzeugsystem ohne Einsteck-Komponenten sein. In anderen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 100 ferner kein Hybridfahrzeug sein, sondern kann ein anderer Typ von Fahrzeug mit anderen Antriebsmechanismen sein, z. B. ein Fahrzeug mit einer Benzinkraftmaschine oder einer CNG-Kraftmaschine, die andere Antriebssysteme umfassen kann oder nicht.
Mit Bezug auf 2 zeigt sie eine Beispielkonfiguration einer Mehrzylinder-Kraftmaschine, die im Allgemeinen bei 110 dargestellt ist, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs enthalten sein kann. Die Kraftmaschine 110 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem 190 des Fahrzeugs mit einer Steuereinheit 48 und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugfahrer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
Die Kraftmaschine 110 kann einen unteren Abschnitt des Kraftmaschinenblocks umfassen, der im Allgemeinen bei 26 angegeben ist, der ein Kurbelgehäuse 28 umfassen kann, das eine Kurbelwelle 30 umschließt. Das Kurbelgehäuse 28 enthält Gas und kann einen Ölsumpf 32 umfassen, der ansonsten als Ölwanne bezeichnet wird, die Kraftmaschinenschmiermittel (z. B. Öl) hält, die unter der Kurbelwelle 30 angeordnet ist. Eine Ölfüllöffnung 29 kann im Kurbelgehäuse 28 so angeordnet sein, dass Öl zum Ölsumpf 32 zugeführt werden kann. Die Ölfüllöffnung 29 kann eine Ölkappe 33 umfassen, um die Ölöffnung 29 abzudichten, wenn die Kraftmaschine in Betrieb ist. Ein Messstabrohr 37 kann auch im Kurbelgehäuse 28 angeordnet sein und kann einen Messstab 35 zum Messen eines Füllstandes des Öls im Ölsumpf 32 umfassen. Außerdem kann das Kurbelgehäuse 28 mehrere andere Öffnungen zum Warten der Komponenten im Kurbelgehäuse 28 umfassen. Diese Öffnungen im Kurbelgehäuse 28 können während des Kraftmaschinenbetriebs geschlossen gehalten werden, so dass ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem (nachstehend beschrieben) während des Kraftmaschinenbetriebs arbeiten kann.
Der obere Abschnitt des Kraftmaschinenblocks 26 kann eine Brennkammer (z. B. Zylinder) 34 umfassen. Die Brennkammer 34 kann Brennkammerwände 36 umfassen, wobei ein Kolben 38 darin angeordnet ist. Der Kolben 38 kann mit der Kurbelwelle 30 so gekoppelt sein, dass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Brennkammer 34 kann Kraftstoff von Kraftstoffeinspritzdüsen (nicht dargestellt) und Einlassluft vom Einlasskrümmer 42 umfassen, der stromabwärts einer Drosselklappe 44 angeordnet ist. Der Kraftmaschinenblock 26 kann auch einen Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatursensor (ECT-Sensor) 46 umfassen, der in eine Steuereinheit 48 (hier nachstehend genauer beschrieben) eingegeben wird.
Eine Drosselklappe 44 kann im Kraftmaschineneinlass angeordnet sein, um die Luftströmung zu steuern, die in den Einlasskrümmer 42 eintritt, und ihr kann stromaufwärts ein Kompressor 50, beispielsweise gefolgt von einem Ladeluftkühler 52 vorangehen. Der Kompressor 50 kann die Einlassluft für die Kraftmaschine 110 komprimieren, wodurch der Einlassluftdruck und die Einlassluftdichte aufgeladen werden, was aufgeladene Kraftmaschinenbedingungen (z. B. Krümmerluftdruck > Atmosphärendruck) beispielsweise während erhöhter Kraftmaschinenlasten schafft. Ein Luftfilter 54 kann stromaufwärts des Kompressors 50 angeordnet sein und kann Frischluft, die in den Einlassdurchgang 56 eintritt, filtern.
Auslassverbrennungsgase verlassen die Brennkammer 34 über einen Auslassdurchgang 60, der stromaufwärts der Turbine 62 angeordnet ist. Ein Abgassensor 64 kann entlang des Auslassdurchgangs 60 stromaufwärts der Turbine 62 angeordnet sein. Die Turbine 62 kann mit einem Ladedruckbegrenzer, der sie umgeht, ausgestattet sein und die Turbine 62 kann durch die Strömung von Abgasen, die durch diese strömen, angetrieben werden. Ferner kann die Turbine 62 mit dem Kompressor 50 mechanisch über eine gemeinsame Welle (nicht dargestellt) gekoppelt sein, so dass die Drehung der Turbine 62 den Kompressor 50 antreiben kann. Ein Sensor 64 kann ein geeigneter Sensor zum Vorsehen einer Angabe des Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Breitband-Abgassauerstoffsensor), ein Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO, ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Der Abgassensor 64 kann mit der Steuereinheit 48 verbunden sein.
In dem Beispiel von 2 ist ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem (PCV-System) 116 mit dem Kraftmaschinen-Frischlufteinlass 12 gekoppelt, so dass Gase im Kurbelgehäuse 28 in einer gesteuerten Weise entlüftet werden können. Während des normalen Kraftmaschinenbetriebs können Gase in der Brennkammer 34 am Kolben vorbei entweichen. Diese Kurbelgehäuseentlüftungsgase können unverbrannten Kraftstoff, Verbrennungsprodukte und Luft umfassen. Kurbelgehäuseentlüftungsgase können Öl verdünnen und verunreinigen, was eine Korrosion an Kraftmaschinenkomponenten verursacht und zum Schlammaufbau beiträgt, was die Schutz- und Schmiereigenschaften des Öls verringert. Bei höheren Kraftmaschinendrehzahlen können Kurbelgehäuseentlüftungsgase den Kurbelgehäusedruck erhöhen, so dass ein Ölaustritt von abgedichteten Kraftmaschinenoberflächen auftreten kann. Das PCV-System 116 kann helfen, Kurbelgehäuseentlüftungsgase vom Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse in einer gesteuerten Weise zu entlüften und zu entfernen, um diese schädlichen Effekte von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen zu mildern, und kann sie mit einem Kraftmaschineneinlassstrom kombinieren, so dass sie innerhalb der Kraftmaschine verbrannt werden können. Durch Umlenken von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen zum Kraftmaschineneinlass unterstützt das PCV-System 116 weiter beim Verringern von Kraftmaschinenemissionen durch Ausschließen der Entlüftung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen an die Atmosphäre.
Das PCV-System 116 umfasst ein PCV-Ventil 78, das mit einem Kraftmaschinen-Kurbelgehäuse 28 fluidtechnisch gekoppelt ist. Als Beispiel kann das PCV-Ventil 78 mit einer Ventilabdeckung in der Kraftmaschine gekoppelt sein, was ermöglichen kann, dass das PCV-System Kurbelgehäuseentlüftungsgase aus der Kraftmaschine saugt, während die Mitnahme von Öl vom Kurbelgehäuse verringert wird. Das PCV-Ventil 78 kann auch mit dem Kraftmaschinen-Einlasskrümmer 42 fluidtechnisch gekoppelt sein.
Die PCV-Ventil-Gasdurchflussrate kann mit Kraftmaschinenbedingungen wie z. B. Kraftmaschinendrehzahl und Kraftmaschinenlast variieren und das PCV-Ventil 78 kann für eine spezielle Kraftmaschinenanwendung kalibriert sein, wobei die PCV-Ventil-Gasdurchflussrate eingestellt werden kann, wenn sich die Betriebsbedingungen ändern. Wenn die Kraftmaschine ausgeschaltet ist, kann das PCV-Ventil als Beispiel geschlossen werden und keine Gase können durch das PCV-Ventil 78 strömen. Wenn die Kraftmaschinendrehzahl im Leerlauf oder niedrig ist, oder während der Verlangsamung, wenn der Einlasskrümmer-Unterdruck relativ hoch ist, kann sich das PCV-Ventil 78 geringfügig öffnen, was eingeschränkte PCV-Ventil-Gasdurchflussraten ermöglicht. Bei Kraftmaschinendrehzahlen oder Kraftmaschinenlasten, die höher sind als Leerlauf, kann der Einlasskrümmer-Unterdruck sinken und das PCV-Ventil 78 kann höhere PCV-Ventil-Gasdurchflussraten ermöglichen. Das PCV-Ventil 78 kann ein herkömmliches PCV-Ventil oder ein PCV-Ventil vom Gegentakttyp umfassen.
Während nicht aufgeladener Bedingungen (wenn der Einlasskrümmerdruck (MAP) geringer ist als der Atmosphärendruck (BP)) saugt das PCV-System 116 Luft in das Kurbelgehäuse 28 über eine Entlüftung oder ein Kurbelgehäuseentlüftungsrohr (Entlüftungsrohr) 74. Ein erstes Ende 101 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 74 kann mit dem Frischlufteinlass 12 stromaufwärts des Kompressors 50 mechanisch gekoppelt oder verbunden sein. In einigen Beispielen kann das erste Ende 101 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 74 mit dem Frischlufteinlass 12 stromabwärts des Luftfilters 54 gekoppelt sein (wie gezeigt). In anderen Beispielen kann das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr mit dem Frischlufteinlass 12 stromaufwärts des Luftfilters 54 gekoppelt sein. In noch einem weiteren Beispiel kann das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr mit dem Luftfilter 54 gekoppelt sein. Ein zweites Ende 102 entgegengesetzt zum ersten Ende 101 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 74 kann mit dem Kurbelgehäuse 28 über einen Ölabscheider 81 mechanisch gekoppelt oder verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 74 einen Drucksensor 61 umfassen, der darin gekoppelt ist. Der Drucksensor 61 kann ein Absolutdrucksensor oder ein Messsensor sein. Ein oder mehrere zusätzliche Druckund/oder Strömungssensoren können mit dem PCV-System 116 an alternativen Stellen gekoppelt sein. Ein Atmosphärendrucksensor (BP-Sensor) 51 kann beispielsweise mit dem Einlassdurchgang 56 stromaufwärts des Luftfilters 54 gekoppelt sein, um eine Abschätzung des Atmosphärendrucks (BP) zu liefern. In einem Beispiel, wenn der Drucksensor 61 als Messsensor konfiguriert ist, kann der BP-Sensor 51 in Verbindung mit dem Drucksensor 61 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Kompressor-Einlassdrucksensor (CIP-Sensor) 58 im Einlassdurchgang 56 stromabwärts des Luftfilters 54 und stromaufwärts des Kompressors 50 gekoppelt sein, um eine Abschätzung des Kompressoreinlassdrucks (CIP) zu schaffen.
Während nicht aufgeladener Bedingungen entlüftet das PCV-System 116 Luft aus dem Kurbelgehäuse und in den Einlasskrümmer 42 über eine Leitung 76, die in einigen Beispielen ein PCV-Einweg-Ventil 78 umfassen kann, um eine kontinuierliche Entleerung von Gasen aus dem Inneren des Kurbelgehäuses 28 vor der Verbindung mit dem Einlasskrümmer 42 zu schaffen. In einer Ausführungsform kann das PCV-Ventil 78 seine Strömungsdrosselung in Reaktion auf den Druckabfall über ihm (oder die Durchflussrate durch es) verändern. In anderen Beispielen kann jedoch die Leitung 76 kein PCV-Einweg-Ventil umfassen. In noch anderen Beispielen kann das PCV-Ventil ein elektronisch gesteuertes Ventil sein, das durch eine Steuereinheit 48 gesteuert wird. Es ist zu erkennen, dass, wie hier verwendet, sich die PCV-Strömung auf die Strömung von Gasen durch die Leitung 76 vom Kurbelgehäuse zum Einlasskrümmer 42 bezieht. Als ein Beispiel kann die PCV-Strömung aus der Kraftstoffeinspritzrate (z. B. Einspritzrate von gasförmigem Kraftstoff), dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Kraftmaschineneinlass und dem Abgassauerstoffgehalt über den Abgassensor 64 unter Verwendung von bekannten Verfahren bestimmt werden.
Wie hier verwendet, bezieht sich eine PCV-Rückströmung auf die Strömung von Gasen durch die Leitung 76 vom Einlasskrümmer 42 zum Kurbelgehäuse 28. Die PCV-Rückströmung kann auftreten, wenn der Einlasskrümmerdruck höher ist als der Kurbelgehäusedruck (z. B. während eines aufgeladenen Kraftmaschinenbetriebs). In einigen Beispielen kann das PCV-System 116 mit einem Rückschlagventil zum Verhindern der PCV-Rückströmung ausgestattet sein. Es ist zu erkennen, dass, obwohl das dargestellte Beispiel das PCV-Ventil 78 als passives Ventil zeigt, dies nicht begrenzend sein soll, und in alternativen Ausführungsformen das PCV-Ventil 78 ein elektronisch gesteuertes Ventil (z. B. ein durch das Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) gesteuertes Ventil) sein kann, wobei eine Steuereinheit 48 des Steuersystems 190 ein Signal befehlen kann, um eine Position des Ventils von einer offenen Position (oder einer Position einer hohen Strömung) in eine geschlossene Position (oder eine Position einer niedrigen Strömung) oder umgekehrt, oder irgendeine Position dazwischen zu ändern.
Während aufgeladener Bedingungen (wenn der MAP größer ist als der BP) strömen Gase vom Kurbelgehäuse durch den Ölabscheider 81 und in den Frischlufteinlass 12 und schließlich in die Brennkammer 34. Dies kann in einer Weise von verbrauchter Luft durchgeführt werden, wobei keine Einlasskrümmerluft in das Kurbelgehäuse 28 eingelassen wird, oder in einer geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungsweise, wobei gewisse Krümmerluft in das Kurbelgehäuse 28 dosiert wird.
Während die Kraftmaschine unter leichter Last und mit mäßiger Drosselklappenöffnung läuft, kann der Einlasskrümmerluftdruck geringer sein als der Kurbelgehäuseluftdruck. Der niedrigere Druck des Einlasskrümmers 42 saugt Frischluft in Richtung desselben, was Luft vom Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 74 durch das Kurbelgehäuse (wo sie Verbrennungsgase verdünnt und sich damit mischt), aus dem Kurbelgehäuse über die PCV-Leitung 76 durch das PCV-Ventil 78 und in den Einlasskrümmer 42 saugt. Während anderer Bedingungen, wie z. B. einer schweren Last oder unter aufgeladenen Bedingungen, kann jedoch der Einlasskrümmerluftdruck größer sein als der Kurbelgehäuseluftdruck. An sich kann sich Einlassluft durch die PCV-Leitung 76 und in das Kurbelgehäuse 28 bewegen.
Die Gase im Kurbelgehäuse 28 können unverbrannten Kraftstoff, unverbrannte Luft und vollständig oder teilweise verbrannte Gase umfassen. Ferner kann ein Schmiermittelnebel auch vorhanden sein. An sich können verschiedene Ölabscheider in das geschlossene PCV-System 116 eingebaut sein, um den Austritt des Ölnebels aus dem Kurbelgehäuse 28 durch das PCV-System 116 zu verringern. Die Leitung 76 kann beispielsweise einen unidirektionalen Ölabscheider 80 umfassen, der Öl von Dämpfen filtert, die das Kurbelgehäuse 28 verlassen, bevor sie wieder in den Einlasskrümmer 42 eintreten. Ein weiterer Ölabscheider 81 kann im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 74 angeordnet sein, um Öl vom Strom von Gasen zu entfernen, die das Kurbelgehäuse während des aufgeladenen Betriebs verlassen. Außerdem kann die Leitung 76 in einigen Ausführungsformen auch einen Unterdrucksensor 84 umfassen, der mit dem PCV-System 116 gekoppelt ist.
Die Steuereinheit 48 ist ein 2 als Mikrocomputer mit einer Mikroprozessoreinheit 108, einer Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 111, einem elektronischen Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das als Festwertspeicherchip 112 in diesem speziellen Beispiel gezeigt ist, einem Direktzugriffsspeicher 114, einem Haltespeicher 117 und einem Datenbus gezeigt. Die Steuereinheit 48 kann verschiedene Signale von verschiedenen Sensoren 119 empfangen, die mit der Kraftmaschine 110 gekoppelt sind, eine Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 46; eine Messung des Einlasskrümmerdrucks (MAP) vom Drucksensor 86; eine Messung des Kurbelgehäusedrucks vom Drucksensor 87, eine Messung des Atmosphärendrucks vom BP-Sensor 51; ein Abgas-Luft/Kraftstoff-Verhältnis vom Abgassensor 64; und andere PCV-Diagnosesensoren, die nachstehend beschrieben sind. Der Speichermedium-Festwertspeicher 112 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Befehle darstellen, die vom Prozessor 108 zum Durchführen der nachstehend beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die erwartet werden, aber nicht speziell aufgelistet sind, ausführbar sind.
Unter bestimmten Bedingungen kann das PCV-System 116 durch eine Vielfalt von Sensoren im PCV-System 116 überwacht werden. In einigen Ausführungsformen können mehrere absolute Sensoren, z. B. ein Atmosphärendrucksensor (BP) 51, ein Kompressor-Einlassdrucksensor (CIP) 58 und/oder ein Drucksensor 61 im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 74, in Kombination verwendet werden, um den PCV-Systemdruck zu überwachen. In einigen Methoden können beispielsweise ein Atmosphärendrucksensor 51, ein Kompressoreinlasssensor 58 und ein Drucksensor 61 im PCV-Entlüftungsrohr 74 alle verwendet werden, um den PCV-Systemdruck zu überwachen.
In einer alternativen Ausführungsform können der MAP und der Kompressoreinlassdruck (CIP) und/oder der MAP und der Kurbelgehäusedruck anstelle des MAP und BP verwendet werden, um festzustellen, wann die Kraftmaschine aufgeladen oder nicht aufgeladen ist. Wenn beispielsweise der MAP geringer ist als der CIP, kann die Kraftmaschine nicht aufgeladen sein. In einem anderen Beispiel, wenn der MAP größer ist als der CIP oder der Kurbelgehäusedruck, kann die Kraftmaschine aufgeladen sein.
Wie vorstehend für 1 beschrieben, kann gasförmiger Kraftstoff wie z. B. Methan zum PCV-System 116 vom Kraftstofftank 144 über das Durchflusssteuerventil 151 für gasförmigen Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 104 zugeführt werden. Wie im Beispiel von 2 gezeigt, kann der gasförmige Kraftstoff zu einer Lufteinströmungsleitung wie z. B. zum Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 74 des PCV-Systems 116 zugeführt werden. Das Zuführen des gasförmigen Kraftstoffs wie z. B. Methan zum PCV-System und zum Kurbelgehäuse, das rotierende Komponenten enthält, kann die Menge an Luft innerhalb des Gehäuses verringern und sie gegen ein Gas mit niedrigerer Dichte austauschen. Das Gas mit niedrigerer Dichte kann zu einer verringerten Reibung und einem verringerten Widerstand, der von den sich bewegenden Komponenten erfahren wird, zu einem kühleren Betrieb und einer größeren Effizienz führen. Die Dichte und Viskosität von Methangas sind beispielsweise geringer als jene von Luft und folglich unterstützt das teilweise oder vollständige Ersetzen von Luft durch Methangas beim Verringern der Kraftmaschinenreibung aufgrund des Luftwiderstandes, während die Kraftmaschinenkühlung aufrechterhalten wird.
Ferner kann die Zündung von Kraftstoff eine Verschlechterung der Kraftmaschinenkomponenten verursachen. Da Methan innerhalb eines begrenzten Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Fensters (z. B. 5–15 % Methan in Luft) entflammbar ist, schafft Methan einen breiteren Bereich von Luft/Kraftstoff-Verhältnissen für den Kraftmaschinenbetrieb im Vergleich zu anderen Kraftstoffen mit niedrigerer Dichte wie z. B. Wasserstoff. Der Entflammbarkeitsschwellenwert kann auch auf den Druck reagieren, so dass der gewünschte Druck eine Funktion des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von Methaneinspritzung sowie des Drucks innerhalb des Systems sein kann, der durch die erhöhte Menge an Methaneinspritzung erreicht wird.
In dieser Weise kann ein Fahrzeugsystem eine Brennkraftmaschine mit einem PCV-System umfassen, das mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff über ein Durchflusssteuerventil fluidtechnisch gekoppelt ist. Die Quelle für gasförmigen Kraftstoff kann mit einer Lufteinströmungsleitung des PCV-Systems fluidtechnisch gekoppelt sein und das Durchflusssteuerventil kann dazu konfiguriert sein, eine Strömung von gasförmigem Kraftstoff in das PCV-System zu steuern. Ferner kann das Fahrzeugsystem weiterhin einen Spülkanister umfassen, der mit dem PCV-System fluidtechnisch gekoppelt ist, wobei der Spülkanister mit einer Kraftstoffleitung fluidtechnisch gekoppelt ist. Noch ferner kann die Quelle für gasförmigen Kraftstoff Methan umfassen und eine Viskosität des gasförmigen Kraftstoffs kann niedriger sein als eine Viskosität von Luft.
In dieser Weise kann ein Fahrzeug eine Brennkraftmaschine mit einem PCV-System, das mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff über ein Durchflusssteuerventil fluidtechnisch gekoppelt ist, und eine Steuereinheit mit ausführbaren Befehlen zum Liefern von gasförmigem Kraftstoff von einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff zum PCV-System einer Brennkraftmaschine in Reaktion darauf, dass eine Kurbelgehäuseentlüftungs-Durchflussrate geringer ist als eine PCV-Ventil-Durchflussrate und ein Krümmerunterdruck größer ist als ein Kurbelgehäuseunterdruck, umfassen. Die Quelle für gasförmigen Kraftstoff kann mit einer Lufteinlassleitung des PCV-Systems oder direkt mit dem Kurbelgehäuse fluidtechnisch gekoppelt sein und das Durchflusssteuerventil kann dazu konfiguriert sein, den gasförmigen Kraftstoff mit einer Durchflussrate von gasförmigem Kraftstoff einer Differenz zwischen der PCV-Ventil-Durchflussrate und der Kurbelgehäuseentlüftungs-Gasdurchflussrate zu liefern. Weiterhin können die ausführbaren Befehle ferner das Schließen des Durchflusssteuerventils in Reaktion darauf, dass der Krümmerunterdruck unter einen Kurbelgehäuseunterdruck fällt, umfassen.

Claims

Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine mit einem PCV-System, das fluidtechnisch mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff über ein Durchflusssteuerventil gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit einer Lufteinströmungsleitung des PCV-Systems fluidtechnisch gekoppelt ist und wobei das Durchflusssteuerventil dazu konfiguriert ist, eine Strömung von gasförmigem Kraftstoff in das PCV-System zu steuern.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, das ferner einen Spülkanister umfasst, der mit dem PCV-System fluidtechnisch gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 3, wobei der Spülkanister mit einer Kraftstoffleitung fluidtechnisch gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff Methan umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei eine Viskosität des gasförmigen Kraftstoffs niedriger ist als eine Viskosität von Luft.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine mit einem PCV-System, das mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff über ein Durchflusssteuerventil fluidtechnisch gekoppelt ist, und eine Steuereinheit mit ausführbaren Befehlen, um gasförmigen Kraftstoff von einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff zum PCV-System einer Brennkraftmaschine in Reaktion darauf, dass eine Kurbelgehäuseentlüftungs-Durchflussrate geringer ist als eine PCV-Ventil-Durchflussrate und ein Krümmerunterdruck größer ist als ein Kurbelgehäuseunterdruck, zuzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit einem Kurbelgehäuse fluidtechnisch gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Durchflusssteuerventil dazu konfiguriert ist, den gasförmigen Kraftstoff mit einer Durchflussrate des gasförmigen Kraftstoffs einer Differenz zwischen der PCV-Ventil-Durchflussrate und der Kurbelgehäuseentlüftungs-Gasdurchflussrate zuzuführen.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die ausführbaren Befehle ferner das Schließen des Durchflusssteuerventils in Reaktion darauf, dass der Krümmerunterdruck unter den Kurbelgehäuseunterdruck fällt, umfassen.