EP2388448A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Entfrostungsvorrichtung eines Blow-by- Ventils - Google Patents

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EP2388448A1
EP2388448A1 EP11166401A EP11166401A EP2388448A1 EP 2388448 A1 EP2388448 A1 EP 2388448A1 EP 11166401 A EP11166401 A EP 11166401A EP 11166401 A EP11166401 A EP 11166401A EP 2388448 A1 EP2388448 A1 EP 2388448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
temperature
power consumption
blow
heater
blowby
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11166401A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias Proner
Günter Uhl
Thomas Gschwind
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DBK David and Baader GmbH
Original Assignee
DBK David and Baader GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DBK David and Baader GmbH filed Critical DBK David and Baader GmbH
Publication of EP2388448A1 publication Critical patent/EP2388448A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/0011—Breather valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/0011—Breather valves
    • F01M2013/0027—Breather valves with a de-icing or defrosting system

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a blow-by function of an internal combustion engine or piston compressor according to the preamble of patent claim 1 and a blow-by device according to the preamble of independent patent claim 9.
  • blowby gas volume flow can be about 0.5 to 2% of the total gas flow rate, measures are required to escape these gases to the environment avoid.
  • blow-by gas flowing out of the crankcase is first passed over an oil separation device, in order then to pass a pressure control valve (blow-by valve) and to arrive at the point of introduction for afterburning into the intake tract of the internal combustion engine.
  • a pressure control valve blow-by valve
  • the ⁇ labscheidevoriques is often a cyclone separator, from this, the majority of the oil is returned to the oil pan.
  • the pressure control valve keeps the negative pressure in the crankcase as constant as possible and limits this.
  • the pressure control valve is open.
  • idling or pushing operation which is characterized by negative pressure in the intake manifold and little blowby gas, closes the pressure control valve.
  • the pressure control valve opens to keep the vacuum about constant.
  • the invention has for its object to provide a method for controlling a blow-by function and a blow-by device of an internal combustion engine, through which an environmental pollution and / or the risk of impairment of the function of an internal combustion engine is reduced.
  • blow-by gases are withdrawn from a crankcase and fed into an intake air line, whereby the blow-by gases or the region of the feed are heated via an electric heater to avoid icing phenomena.
  • a characteristic curve, a characteristic curve field or operating points which reproduce a nominal power or current consumption of the heater as a function of one or more operating parameters in a "normal" operating state of the internal combustion engine is stored in a memory. Furthermore, the actual power consumption of the heater is detected during operation of the internal combustion engine and compared with a desired power consumption, which is determined from the above-mentioned characteristics or operating points.
  • the electric heater has a heating element with a pronounced PTC behavior.
  • Such heating elements may be, for example, ceramic PTC components, which are characterized by their special characteristics a large resistance change over a small temperature range, represented by their special PTC characteristic, distinguished.
  • the principle of the heat wire anemometry is basically taken advantage of, wherein the heating element, in particular the PTC heating element behaves like a thermostatic heater, in which the heater temperature remains constant in a first approximation.
  • the heat output of the heating element is dependent on the volume or mass flow of the blow-by gas. Accordingly, in the case where a mass / volumetric flow increases and assuming that the heater temperature remains approximately constant, the thermal output of the heating element has to increase with the volume / mass flow. Correspondingly, when the on-board voltage assumed to be constant, the electrical power consumption and, in proportion thereto, the current consumption will increase.
  • the measure according to the invention makes it possible to check the correct function of the crankcase ventilation with minimal procedural and device-related expenditure, with predominantly existing sensors or electrical devices being present anyway can be used to detect the actual values, since according to the invention, the characteristic of the electric heating element, preferably a PTC module, for example, for volume flow detection can be used.
  • the property of such PTC resistor elements is made use of, that this de-regulates at a low heat dissipation, since the resistance increases with increasing temperature and thus the power consumption is limited.
  • This change in current is very easily measurable via the motor control, so that for example from a deviation of the power consumption at certain operating parameters of a stored target value to a fault, such as a blockage of the bypass gas flow path or a non-intended executed Blowby gas flow path, for example, not one stretched connection upstream or downstream of the heater can be closed.
  • intervention can then be made via the engine management or the operator to remedy the respective error.
  • the blow-by device is designed with a blow-by line connected to the crankcase, in which a blow-by heater with at least one heating element, for example a PTC resistance element for heating the blow-by gases or the point of introduction is provided.
  • This blow-by line is connected to a suction line of the internal combustion engine.
  • the blowby device has a control unit with a memory in which the characteristic desired power consumption of the heater is stored as a function of operating parameters, for example in the form of characteristics or operating points of the internal combustion engine.
  • the blowby device further has a comparison device for comparing an actual power consumption with a read-out desired power consumption at corresponding operating parameters and a signal unit, in the case of a difference between the desired and the actual measurement an error message to the engine control or a Operator is discharged.
  • a pressure control valve is provided in the blow-by line, which almost or the blowby gas flow path at idle and in coasting of the engine completely shut off, so that the heater is not flowed through or only with very low flow rate.
  • the power consumption of the heater will quickly drop to a low level and stabilize at this low level.
  • the heating element of the blowby heater is used as a temperature sensor.
  • the heater is e.g. subjected to a non-self-heating of the heating element leading measuring current and the voltage drop across the heating element serving as a temperature sensor measured, so as to determine the resistance of the heating element. From a stored in the control resistance / temperature characteristic then the current temperature of the heater can be determined. By suitable adjustment with the outside temperature then the function of the blow-by device can be checked.
  • the PTC resistance element works as a kind of temperature sensor.
  • the blowby gas temperature is warmer than the respectively detected outside temperature, in addition to or as an alternative to the volume flow detection described above, a proper function can be concluded by evaluating the temperature.
  • a temperature is measured in the fault-free state, which is approximately equal to the intake temperature or slightly higher than the intake temperature.
  • a temperature is measured in the fault-free state, which is higher than in idling or coasting operation and significantly higher than the intake temperature.
  • blowby gas temperature is approximately equal to the outside temperature, it is considered that "false air" is sucked.
  • erroneous operation can also be detected in the case where the blowby gas flow path between the heater and the intake tract is interrupted. The heater is then flowed through by the hot blowby gas, so that in the measuring mode, a comparatively high temperature is measured, which is above the temperature in normal load operation and above the temperature in coasting or idle mode.
  • the normal state in the idle or shift operation is also to be distinguished from the error state described below, in which the blowby gas flow path is accidentally shut off during assembly or maintenance, but the pressure control valve is open.
  • the power consumption at the heater drops rapidly and to a relatively low value, and it is detected on a blockage of the blow-by line, since in this case the blowby gas volume flow goes to zero.
  • the pressure control valve is closed or open - only in the latter case, an error message for a blockage of the blow-by line is issued. Since the temperature of the heater with a clogged pipe will rise very quickly and accordingly decreases the power consumption, it can also be concluded from the temperature to the error mentioned.
  • All mentioned error types can be detected via the on-board electronics and can be output as an error message.
  • blowby heater on the vehicle side is switched off due to outside temperature, it is provided in a variant of the method according to the invention to carry out a functional test of the blow-by device during a short switch-on phase of the blowby heater.
  • the outside temperature, the temperature of the blowby gas, the coolant temperature, the engine speed, the blowby gas volume flow or other characteristic parameters come into question as operating parameters, as a function of which the desired power consumption is stored.
  • the essence of the invention is that an already existing system, i. the heater of a blow-by device for detecting a parameter, for example a volume flow and / or a temperature is used as a type of "secondary benefit", so that expensive mechanical or electrical solutions can be dispensed with. In this way it is possible to perform a proper function without complex measurement technology.
  • the Applicant reserves the right to direct to the type of temperature measurement according to claim 2 a separate independent claim.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified schematic diagram of a blow-by device 1 according to the invention for an internal combustion engine. 2
  • the piston 4 defines a stroke-dependent combustion chamber 12 in which the indicated intake and exhaust valves, the ignition / glow plug, etc. are accommodated.
  • the sealing of this combustion chamber 12 relative to the crankcase 10 takes place via piston rings 14 received on the outer circumference of the piston. While these are intended to seal the combustion chamber 12 with respect to the crankcase 10, the contact pressure against the cylinder bore must not be too high in order to minimize friction losses. Furthermore, the wear of the piston rings and the cylinder bore should remain low, so that no 100 percent seal can be guaranteed.
  • crankcase 10 is connected via a blow-by line 16 to the intake tract 18, for example an intake pipe 20, so that the blow-by gases are withdrawn from the crankcase 10 and admixed with the intake air.
  • a pressure regulating valve 17 is provided which shuts off the blow-by line 16 during idling or pushing operation of the engine and regulates the negative pressure in the blow-by gas flow path during normal operation.
  • the position of a valve body of the pressure control valve 17 can be detected via a suitable device, so that in idle or push operation, the closed position of the pressure control valve 17 can be detected and reported via a signal line 19 to the controller, so that the valve body position of the pressure control valve can be incorporated into the error detection described below.
  • a blow-by heater 24 is provided, which is designed in the described embodiment with a PTC heating element.
  • PTC heating elements have a self-regulating function, since their resistance increases with increasing temperature and accordingly decreases the power consumption - the heater 24 thus “constricts" with increasing temperature.
  • the junction area 22 is heated, so that this area can be kept free of ice with a comparatively low heat output.
  • control unit 26 which is integrated in the engine control or is designed as an independent control unit.
  • this control unit 26 is designed with a memory 28 in which characteristic curves or operating points are stored, which characterize the respective power consumption of the heater 24 as a function of operating parameters of the internal combustion engine.
  • These operating parameters may be, for example, the blowby volumetric flow, which at full load of an internal combustion engine may range between 30 and 50 liters / minute, the blowby gas temperature, the outside temperature, the coolant temperature, and / or the engine speed.
  • the current consumption can also be stored as a function of other operating parameters. In principle, these characteristics / operating points can be specified by the manufacturer.
  • At least one resistance / temperature characteristic is stored in the memory 28, via which the temperature of the heater 24 can be determined by means of a resistance measurement at a measuring current, so that the PTC resistance element acts as a temperature sensor. This will be explained in more detail below.
  • the control unit 26 is further designed so that it compares the readable from the engine control actual power consumption with the resulting from the characteristics target power consumption and in the case in which there is a large deviation of the actual value of the target value, an error message Issues 30 to a display 32 so that the operator is warned and / or appropriate measures are initiated via the engine management.
  • an error message Issues 30 to a display 32 so that the operator is warned and / or appropriate measures are initiated via the engine management.
  • such deviations from the nominal value may occur if-as described above-the blow-by flow path is not executed properly or the heater 24 is operating incorrectly. In the case where the heater 24 is defective, the power or power consumption will be zero, so that a "burnout" of the heater may also be detected.
  • FIG. 2 shows a highly schematic flowchart of a control method for such a blow-by function.
  • suitable power (power) recording characteristics or operating points are stored in the memory 28 by the manufacturer or self-learning, these characteristics representing the current consumption as a function of the operating parameters mentioned.
  • a characteristic field for determining the heater temperature depending on the current consumption can be stored.
  • the actual actual power consumption of the heater 24 is detected by the control unit 26, which can be readily determined in the case of a known vehicle electrical system voltage.
  • the control unit 26 In the next process step, depending on the present operating parameters (engine speed, coolant temperature, blowby gas temperature, blowby volume flow, ...) read out a desired current consumption from the memory 28. Via a comparison element of the control unit 26, the desired current consumption is then compared with the actual current consumption. In the case in which the nominal current consumption corresponds to the actual current consumption, the function of the blow-by device is in order, ie the system operates in load operation. It is therefore assumed that all connections are plugged in, the heater 24 is on and it turns in load operation in response to the parameters mentioned an equilibrium, which leads to the read characteristic current consumption of the heater 24. To check the blow-by device, this measurement is repeated in predetermined cycles.
  • the normal state of the engine also includes the idling and the pushing operation, in which the pressure regulating valve 17 is closed, so that the blowby gas flow path is shut off. That is, in these operating conditions, the heater 24 is not flowed through. The actual power consumption will then quickly drop to a low level and remain stable at this low level.
  • the temperature in the junction region 22 substantially corresponds to the intake temperature, since no hot blowby gas flows. Accordingly, by querying the position of the valve member of the pressure control valve 17 and / or from the temperature in the junction area 20 - a possibility of temperature measurement will be explained in more detail below - and be recognized at very low power consumption of the regular idling or overrun operation.
  • the pressure control valve 17 is closed, so that in the measuring mode in the region of the heater 24, a temperature is set which corresponds approximately to the intake temperature or slightly above this. This temperature can be detected via the temperature measurement described below, so that it can be reliably concluded from the power consumption and the respective characteristic temperature on the individual operating conditions.
  • an error message A via the display 32 is issued.
  • This error message occurs, for example, when the connection between the blow-by heater 24 and the intake pipe 20 or the intake tract 18 is disconnected.
  • the blowby gas volume flow is compara- tive in this case low, since the suction-side negative pressure is eliminated and as a driving pressure difference only the pressure difference between the environment and the crankcase 10 is effective. Accordingly, the volume flow decreases above the blowby heater 24, so that it is constricted and its power consumption is lower than in the normal state described above. This reduced or lying in the load operation current consumption and the described measurement of the actual temperature, which is then due to the hot blowby gases much higher than the intake temperature, then leads to the error message A.
  • the volume flow is the same Zero or very low, ie the blow-by flow path to the blow-by heater 24 is blocked, so that it is not flowed through and according to the self-regulation of the PTC resistor element, the power consumption is very low.
  • Such a condition may occur when the blowby duct 16 or its connection to the crankcase 10 is clogged. In this case, the error message B is issued for a clogged or iced blowby line 16.
  • blow-by heater 24 In the case in which the blow-by heater 24 is flowed through, but the blow-by line 16 is interrupted between the blow-by heater 24 and the crankcase 10, fresh air is sucked in due to the negative pressure in the intake pipe 20, so that the blow-by heater 24 of a comparatively large, cool volume flow is passed through - correspondingly the current consumption at the blowby heater 24 will increase and be greater than in the normal state (load operation).
  • the measured temperature then corresponds approximately to the intake temperature.
  • the error message C is then output via the display 32, which indicates a separation of the connection between the heater 24 and the crankcase 10.
  • a temperature characteristic is stored in the memory 28, in which the characteristic current consumption as a function of the temperature in the normal state of the blow-by heater 24 can be read out.
  • the outside or intake temperature is detected - for this purpose, virtually any vehicle is already running with outdoor temperature sensors, so that the corresponding temperature values are easily accessible via the engine management.
  • the voltage drop across the heater is measured and from this the resistance of the PTC heating element is determined.
  • An actual temperature is then read out via the resistance-temperature characteristic curve or the temperature characteristic field stored in the memory 28 and compared with the outside temperature via the comparison device of the control unit 26.
  • the temperature measurement and the power consumption is the distinction of the normal operation (load operation (temperature greater than intake temperature), idle, coasting (temperature about equal to or slightly higher than intake temperature)) of the described error cases (interruption between heater and intake (temperature higher than in load operation), interruption between crankcase and heater (temperature approximately equal intake temperature) and blockage (no idling / pushing operation, temperature about equal intake temperature and power consumption low)) simplified.
  • the heater 24 In idling or overrun operation of the engine, the heater 24 is not flowed through by the hot blowby gas, so that as described above, the power consumption drops very quickly to a low level. About the temperature measurement is then detected in the junction area 22, a temperature which corresponds approximately to the intake / outside temperature. If the outside temperature corresponds approximately to the actual temperature and the pressure control valve 17 is closed, it can also be assumed that there is a proper function of the blow-by device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Offenbart sind ein Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion eines Verbrennungsmotors oder eines Kolbenverdichters und eine Blowby-Einrichtung, bei denen zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion die Leistungsaufnahme eines Blowby-Heizers mit einem elektrischen Heizelement überwacht wird. Alternativ oder optional kann in einem Messmodus die Temperatur im Bereich des Heizers ermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion eines Verbrennungsmotors oder Kolbenverdichters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Blowby-Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruches 9.
  • Ein derartiges Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion und eine derartige Blowby-Einrichtung sind in den Druckschriften EP 1 164 264 B1 und EP 1 375 997 B1 der Anmelderin erläutert. Demgemäß füllt sich beim Betrieb eines Verbrennungsmotors aufgrund von Undichtigkeiten im Bereich der Kolbenabdichtung ein Kurbelgehäuse mit Verbrennungsgasen, die sich mit Öldämpfen mischen und allgemein als Blowby-Gase bezeichnet werden. Durch den Hub der Kolben des Verbrennungsmotors werden diese Blowby-Gase zusätzlich mit Druck beaufschlagt, es entsteht ein pulsierender Volumenstrom. Da diese schädliche Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten und darüber hinaus der Volumenstrom vergleichsweise hoch ist - selbst bei optimaler Abdichtung der Kolbenringe kann der Blowby-Gasvolumenstrom etwa 0,5 bis 2% des gesamten Gasvolumenstroms betragen, sind Maßnahmen erforderlich, um ein Entweichen dieser Gase an die Umgebung zu vermeiden.
  • Hierzu ist es allgemeiner Stand der Technik, eine unterdruckgeregelte Kurbelgehäuseentlüftung vorzusehen. Bei dieser wird das aus dem Kurbelgehäuse strömende Blowby-Gas zunächst über eine Ölabscheidevorrichtung geführt, um dann ein Druckregelventil (Blowby-Ventil) zu passieren und an der Einleitstelle zur Nachverbrennung in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu gelangen.
  • Die Ölabscheidevorrichtung ist häufig ein Zyklonabscheider, aus diesem wird der Großteil des Öls in die Ölwanne zurückgeführt.
  • Das Druckregelventil hält den Unterdruck im Kurbelgehäuse möglichst konstant und begrenzt diesen. Bei Motorstillstand ist das Druckregelventil geöffnet. Im Leerlauf- oder Schubbetrieb, welcher durch Unterdruck im Ansaugrohr und wenig Blowby-Gas gekennzeichnet ist, schließt das Druckregelventil. Bei höherer Last entsteht mehr Blowby-Gas, das Druckregelventil öffnet, um den Unterdruck etwa konstant zu halten.
  • Ein Problem besteht darin, dass insbesondere bei geringen Außentemperaturen die warmen Blowby-Gase mit der kalten Ansaugluft zusammen treffen und dann durch die schnelle Abkühlung im Bereich der Zusammenführung der beiden Gasströme der Einleitstelle eine Kondensation auftritt, was zu einer Vereisung in diesem Bereich führen kann. Ebenso ist eine Vereisung im Bereich des Druckregelventils möglich. Um eine derartige Vereisung in Komponenten, die vom Blowby-Gas durchströmt werden, zu vermeiden, werden diese über eine Heizung aufgewärmt. Derartige Lösungen sind bereits in der DE-AS 24 32 782 , EP 1 314 869 B1 und der DE 195 18 712 A1 beschrieben. Diese Heizungen sind als herkömmliche elektrische Heizungen ausgeführt. Mit dem eingangs genannten Stand der Technik wird vorgeschlagen, PTC-Widerstandselemente als Heizungen zu verwenden.
  • Das Aufheizen von Blowby-Gasen oder von diesen durchströmten Konponenten ist auch aus den Druckschriften US 4,922,882 und US 4,312,121 bekannt.
  • Ein Problem all dieser Lösungen besteht darin, dass beispielsweise bei Wartungsarbeiten am Motor vergessen wird, wieder alle Fluidverbindungen, insbesondere die das Kurbelgehäuse mit dem Ansaugtrakt verbindende Blowby-Leitung, anzuschließen. So kann beispielsweise die Verbindung zwischen dem Ansaugtrakt und dem Blowby-Heizer oder die Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem genannten Heizer ― diese Verbindung ist üblicher Weise durch einen Schlauch ausgebildet ― getrennt bleiben. Durch diese versehentliche Trennung wird der Blowby-Gasvolumenstrom an die Umgebung abgegeben ― dies ist im Hinblick auf eine mögliche Umweltverschmutzung zu vermeiden. Problematisch für die Funktion des Verbrennungsmotors ist auch, dass dann die Ansaugseite des Verbrennungsmotors "Falschluft" zieht, und dass Motormanagement nicht mehr abgasoptimiert arbeiten kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Ausleitung des Blowby-Gases aus dem Kurbelgehäuse durch Verschmutzung oder durch einen vom Mechaniker während der Wartung angebrachten und versehentlich nicht entfernten Stopfen verschlossen ist, sodass der Druck ― wie vorstehend beschrieben ― im Kurbelgehäuse ansteigt und dem Verbrennungsdruck entgegen wirkt ― dies kann im einfachsten Fall zu einer Leistungsverminderung des Verbrennungsmotors, bei ungünstigen Bedingungen jedoch auch zu einem Motorschaden führen.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion und eine Blowby-Einrichtung eines Verbrennungsmotors zu schaffen, durch die eine Umweltverschmutzung und/oder die Gefahr einer Beeinträchtigung der Funktion eines Verbrennungsmotors verringert ist.
  • Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und im Hinblick auf die Blowby-Einrichtung durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruches 9 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß werden nach dem Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion eines Verbrennungsmotors oder Kolbenverdichters Blowby-Gase aus einem Kurbelgehäuse abgezogen und in eine Ansaugluftleitung eingespeist, wobei die Blowby-Gase oder der Bereich der Einspeisung über eine elektrische Heizung zur Vermeidung von Vereisungserscheinungen erwärmt werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein Ablegen einer Kennlinie, eines Kennlinienfeldes oder von Betriebspunkten, die eine Soll-Leistungs- oder Stromaufnahme der Heizung in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern bei einem "normalen" Betriebszustand des Verbrennungsmotors wiedergeben in einem Speicher. Des Weiteren wird während des Betriebs des Verbrennungsmotors die Ist-Leistungsaufnahme der Heizung erfasst und mit einer Soll-Leistungsaufnahme verglichen, die aus den oben genannten Kennlinien oder Betriebspunkten ermittelt wird.
  • Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die elektrische Heizung ein Heizelement mit einem ausgeprägten PTC-Verhalten aufweist. Derartige Heizelemente können beispielsweise keramische PTC-Bausteine sein, die sich durch ihre spezielle Charakteristik einer großen Widerstandsänderung über einen kleinen Temperaturbereich, dargestellt über ihre spezielle PTC-Kennlinie, auszeichnen. Im Prinzip ist es jedoch auch möglich, Heizelemente mit weniger stark ausgeprägter PTC-Charakteristik zu verwenden, wobei dann allerdings ein größerer regelungstechnischer Aufwand erforderlich sein kann, um ein "Durchbrennen" des Heizelementes bei mangelnder Anströmung zu vermeiden.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird sich im Grunde genommen das Prinzip der Hitz-Draht-Anemometrie zunutze gemacht, wobei sich das Heizelement, insbesondere das PTC-Heizelement wie ein thermostatischer Heizer verhält, bei dem die Heizertemperatur in erster Näherung konstant bleibt.
  • Unter dieser Voraussetzung ist die Wärmeabgabe des Heizelements abhängig vom Volumen ― bzw. Massenstroms des Blowby-Gases. In dem Fall, in dem ein Massen-/Volumenstrom ansteigt und unter der Annahme, dass die Heizertemperatur in etwa konstant bleibt, muss entsprechend die thermische Leistungsabgabe bzw. die elektrische Leistungsaufnahme des Heizelementes mit dem Volumen-/Massenstrom ansteigen. Dementsprechend werden dann bei als konstant angenommener Bordspannung die elektrische Leistungsaufnahme und proportional dazu die Stromaufnahme ansteigen.
  • Bei einem laufenden Motor erwartet man ― wie eingangs erläutert ― einen Blowby-Gasvolumenstrom, gemäß der oben erläuterten Abhängigkeit der Leistungsaufnahme vom Massenstrom muss dann entsprechend beim Motorstart die Strom- oder Leistungsaufnahme des Heizers ansteigen.
  • In dem Fall, in dem sich die Soll-Leistungsaufnahme um einen vorbestimmten Toleranzbereich von der Ist-Leistungsaufnahme unterscheidet, wird eine Fehlermeldung abgegeben, aus der die Bedienperson eine Fehlfunktion der Blowby-Einrichtung erkennt und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann mit minimalem verfahrens- und vorrichtungstechnischen Aufwand die korrekte Funktion der Kurbelgehäuseentlüftung überprüft werden, wobei überwiegend ohnehin vorhandene Sensoren oder elektrische Einrichtungen zur Erfassung der Ist-Werte verwendet werden können, da erfindungsgemäß die Charakteristik des elektrischen Heizelements, vorzugsweise eines PTC-Bausteines beispielsweise zur Volumenstromdetektierung verwendet werden kann. Dabei wird sich die Eigenschaft derartiger PTC-Widerstandselemente zu nutze gemacht, dass dieser bei einer geringen Wärmeabfuhr abregelt, da sich der Widerstand mit steigender Temperatur erhöht und so die Stromaufnahme begrenzt wird. Diese Stromänderung ist über die Motorsteuerung sehr einfach messbar, sodass beispielsweise aus einer Abweichung der Leistungsaufnahme bei bestimmten Betriebsparametern von einem abgelegten Soll-Wert auf eine Störung, beispielsweise auf eine Verstopfung des Bypass-Gasströmungspfades oder einen nicht bestimmungsgemäß ausgeführten Blowby-Gasströmungspfad, beispielsweise eine nicht gestreckte Verbindung stromauf- oder stromabwärts der Heizung geschlossen werden kann.
  • In dem Fall, in dem diese Abweichung ein vorbestimmtes Maß überschreitet, kann dann über das Motormanagement oder über die Bedienperson eingegriffen werden, um den jeweiligen Fehler zu beheben.
  • Dementsprechend ist die erfindungsgemäße Blowby-Einrichtung mit einer an das Kurbelgehäuse angeschlossenen Blowby-Leitung ausgeführt, in der ein Blowby-Heizer mit zumindest einem Heizelement, beispielsweise einem PTC-Widerstandselement zum Erwärmen der Blowby-Gase bzw. der Einleitstelle vorgesehen ist. Diese Blowby-Leitung ist an eine Saugleitung des Verbrennungsmotors angeschlossen. Erfindungsgemäß hat die Blowby-Einrichtung eine Steuereinheit mit einem Speicher, in dem die charakteristische Soll-Leistungsaufnahme des Heizers in Abhängigkeit von Betriebsparametern, beispielsweise in Form von Kennlinien oder Betriebspunkten des Verbrennungsmotors abgelegt ist. Die Blowby-Einrichtung hat des Weiteren eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen einer Ist-Leistungsaufnahme mit einer ausgelesenen Soll-Leistungsaufnahme bei entsprechenden Betriebsparametern und eine Signaleinheit, über die im Fall einer Differenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Maß eine Fehlermeldung an die Motorsteuerung oder eine Bedienperson abgegeben wird.
  • Üblicherweise ist in der Blowby-Leitung ein Druckregelventil vorgesehen, das im Leerlauf und im Schiebebetrieb des Motors den Blowby-Gasströmungspfad nahezu oder vollständig absperrt, so dass der Heizer nicht oder nur mit sehr geringem Volumenstrom durchströmt ist. In diesem ebenfalls zum normalen Betrieb gehörenden Fall wird entsprechend die Leistungsaufnahme des Heizers schnell auf einen niedrigen Wert absinken und auf diesem niedrigen Niveau stabilisieren.
  • Bei einer Variante der Erfindung wird das Heizelement der Blowby-Heizung als Temperaturfühler verwendet. Dabei wird der Heizer z.B. mit einem nicht zu einer Eigenerwärmung des Heizelementes führenden Messstrom beaufschlagt und der Spannungsabfall über dem als Temperaturfühler dienenden Heizelement gemessen, um so den Widerstand des Heizelements zu ermitteln. Aus einer in der Steuerung abgelegten Widerstands-/Temperatur-Kennlinie kann dann die aktuelle Temperatur des Heizers bestimmt werden. Durch geeigneten Abgleich mit der Außentemperatur kann dann die Funktion der Blowby-Einrichtung überprüft werden.
  • Dabei arbeitet das PTC-Widerstandselement sozusagen als Temperatursensor. In dem Fall, in dem die Blowby-Gastemperatur wärmer ist als die jeweils erfasste Außentemperatur, kann zusätzlich oder alternativ zur oben beschriebenen Volumenstromdetektion durch Auswertung der Temperatur auf eine ordnungsgemäße Funktion geschlossen werden.
  • Im Leerlauf- oder Schubbetrieb des Motors, in dem das Druckregelventil geschlossen ist, wird im fehlerfreien Zustand eine Temperatur gemessen, die etwa gleich der Ansaugtemperatur oder etwas höher als die Ansaugtemperatur ist. Im Lastbetrieb des Motors, in dem das Druckregelventil geöffnet ist, wird im fehlerfreien Zustand eine Temperatur gemessen, die höher als im Leerlauf- oder Schubbetrieb und deutlich höher als die Ansaugtemperatur ist.
  • In dem Fall, in dem die Blowby-Gastemperatur in etwa der Außentemperatur entspricht, wird davon ausgegangen, dass "Falschluft" angesaugt wird. Durch die Messung der Temperatur kann auch ein fehlerhafter Betrieb in dem Fall erkannt werden, in dem der Blowby-Gasströmungspfad zwischen dem Heizer und dem Ansaugtrakt unterbrochen ist. Der Heizer wird dann von dem heißen Blowby-Gas durchströmt, so dass im Messmodus eine vergleichsweise hohe Temperatur gemessen wird, die oberhalb der Temperatur im normalen Lastbetrieb und oberhalb der Temperatur im Schub- oder Leerlaufbetrieb liegt.
  • Hierdurch ist es möglich, den Fehlerfall zu erkennen, bei dem der Blowby-Gasströmungspfad zwischen Heizer und Kurbelgehäuse unterbrochen ist.
  • Der Normalzustand im Leerlauf- oder Schiebebetrieb ist auch von dem unten beschriebenen Fehlerzustand zu unterscheiden, bei dem der Blowby-Gasströmungspfad versehentlich bei der Montage oder bei Wartungsarbeiten abgesperrt ist, das Druckregelventil jedoch geöffnet ist.
  • In diesem Fall sinkt die Leistungsaufnahme am Heizer schnell und auf einen vergleichsweise geringen Wert ab, und es wird auf eine Verstopfung der Blowby-Leitung erkannt, da in diesem Fall der Blowby-Gasvolumenstrom gegen Null geht. In diesem, vom regulären Leerlauf- oder Schiebebetrieb zu unterscheidenden Fall kann über die Motorsteuerung abgefragt werden, ob das Druckregelventil geschlossen oder geöffnet ist ― nur im letztgenannten Fall wird eine Fehlermeldung für eine Verstopfung der Blowby-Leitung ausgegeben. Da die Temperatur des Heizers bei einer verstopften Leitung sehr schnell ansteigen wird und entsprechend die Leistungsaufnahme sinkt, kann auch aus der Temperatur auf den genannten Fehler geschlossen werden.
  • Im Fall einer derartigen Unterbrechung des Blowby-Gasströmungspfades zwischen Heizer und Ansaugtrakt treibt nur der im Kurbelgehäuse entstehende Überdruck das Blowby-Gas an, sodass die Druckdifferenz geringer ist als in dem Fall, in dem die Blowby-Leitung an die Unterdruckseite des Verbrennungsmotors angeschlossen ist ― dementsprechend ist dann der Blowby-Gasvolumenstrom geringer als im normalen Lastbetrieb, jedoch größer als im vorgenannten Leerlauf- oder Schubbetrieb des Motors.
  • In dem Fall, in dem die Ist-Stromaufnahme größer ist als die Soll-Stromaufnahme, kann auf eine Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Heizer und dem Kurbelgehäuse erkannt werden, da in diesem Fall Frischluft angesaugt wird, die kälter als das Blowby-Gas ist und somit das Heizelement "kühlt".
  • Alle genannten Fehlertypen sind über die Bordelektronik erfassbar und als Fehlermeldung ausgebbar.
  • Sollte der Blowby-Heizer fahrzeugseitig außentemperaturbedingt abgeschaltet sein, so ist bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, während einer kurzen Einschaltphase des Blowby-Heizers eine Funktionsprüfung der Blowby-Einrichtung durchzuführen.
  • Als Betriebsparameter, in deren Abhängigkeit die Soll-Leistungsaufnahmen abgelegt werden, kommen beispielsweise die Außentemperatur, die Temperatur des Blowby-Gases, die Kühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl, der Blowby-Gasvolumenstrom oder sonstige kennzeichnende Parameter in Frage.
  • Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein ohnehin vorhandenes System, d.h. der Heizer einer Blowby-Einrichtung zur Erfassung einer Kenngröße, beispielsweise eines Volumenstroms und/oder einer Temperatur als eine Art "Zweitnutzen" verwendet wird, sodass auf aufwendige mechanische oder elektrische Lösungen verzichtet werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, ohne komplexe Messtechnik eine ordnungsgemäße Funktion zu erfüllen.
  • Mögliche, die Messtechnik verkomplizierende Lösungsansätze wären beispielsweise:
    1. a) Näherungssensoren zur Erkennung der angeschlossenen Bauteile. Solche Sensoren könnten induktiv, kapazitiv oder elektromagnetisch, beispielsweise als Reedkontakt, ausgeführt sein. Eine derartige Sensorik ist jedoch sehr aufwendig.
    2. b) Ein übergeordneter elektrischer Kreis wird erst bei Schließen aller zum System gehörenden Komponenten geschlossen. Dies wäre zwar erfassungstechnisch ein relativ einfacher Ansatz, problematisch ist jedoch, dass alle Einzelsysteme mit zusätzlichen elektrischen Stecksystemen versehen werden müssen.
    3. c) Die naheliegendste Lösung besteht in einer Druck- bzw. Druckverlustmessung. Ein derartiges System benötigt vergleichsweise teure Druck- bzw. Differenzdrucksensoren und ist daher wirtschaftlich nicht einsetzbar.
    4. d) Eine weitere Möglichkeit bestünde in der Vergrößerung des Leitungsquerschnitts der Blowby-Leitung, um die "Falschluft" im Luftmengenmesser der Einspritzanlage zu erfassen. Derartige Ansätze werden in der Automobilindustrie verfolgt. Nachteilig dabei ist jedoch, dass der Innenquerschnitt des Heizers, der mit der Sauganlage unlösbar verbunden ist, entsprechend groß gewählt werden muss. Des Weiteren kann mit einer derartigen Lösung nur eine nicht gesteckte Verbindung detektiert werden, d.h. es kann lediglich die Verbindung am Heizrohr überprüft werden ― eine stromaufwärts liegende Unterbrechung der Verbindung kann nicht erkannt werden. Des Weiteren ist bei den heutigen, kompakten Motoren häufig nicht genügend Bauraum vorhanden, um den Leitungsquerschnitt entsprechend vergrößern zu können.
  • Die Anmelderin behält sich vor, auf die Art der Temperaturmessung nach Anspruch 2 einen eigenen unabhängigen Anspruch zu richten.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 ein stark vereinfachtes Grundschema einer Blowby-Einrichtung;
    • Figur 2 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Steuern einer Blowby-Funktion eines Verbrennungsmotors und
    • Figur 3 eine Variante des Verfahrens gemäß Figur 2.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Verbrennungsmotors erläutert, prinzipiell sind die im Folgenden beschriebene Blowby-Einrichtung und das Verfahren jedoch auch bei Kolbenverdichtern oder dergleichen einsetzbar.
  • Figur 1 zeigt ein stark vereinfachtes Prinzipschema einer erfindungsgemäßen Blowby-Einrichtung 1 für einen Verbrennungsmotor 2.
  • Dieser hat zumindest einen Kolben 4, der über einen Pleuel 6 mit einer Kurbelwelle 8 verbunden ist, die in einem Kurbelgehäuse 10 gelagert ist. Der Kolben 4 begrenzt einen vom Hub abhängigen Verbrennungsraum 12, in der die angedeuteten Einlass- und Auslassventile, die Zünd-/Glühkerze etc. aufgenommen sind. Die Abdichtung dieses Verbrennungsraumes 12 gegenüber dem Kurbelgehäuse 10 erfolgt über am Außenumfang des Kolbens aufgenommene Kolbenringe 14. Diese sollen zwar den Verbrennungsraum 12 gegenüber dem Kurbelgehäuse 10 abdichten, der Anpressdruck an die Zylinderlaufbahn darf jedoch nicht zu hoch sein, um Reibungsverluste zu minimieren. Des Weiteren soll auch der Verschleiß der Kolbenringe und der Zylinderlaufbahn gering bleiben, sodass keine 100-prozentige Abdichtung gewährleistet sein kann. Insbesondere während des Expansionshubs kann es daher vorkommen, dass Blowby-Gase über die Kolbenringe (Verdichtungsringe und Ölabstreifringe) in das Kurbelgehäuse 10 eintreten. Dabei kann es zum einen zu einer Schmierölverdünnung des im Kurbelgehäuse aufgenommenen Schmieröls kommen, zum anderen kann der durch den Hub des Kolbens 4 erhöhte Druck im Kurbelgehäuse 10 den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors verringern. Demzufolge ist das Kurbelgehäuse 10 über eine Blowby-Leitung 16 mit dem Ansaugtrakt 18, beispielsweise einem Ansaugrohr 20 verbunden, sodass die Blowby-Gase aus dem Kurbelgehäuse 10 abgezogen und der Ansaugluft beigemischt werden.
  • In der Blowby-Leitung 16 ist ein Druckregelventil 17 vorgesehen, das im Leerlauf- oder Schiebebetrieb des Motors die Blowby-Leitung 16 absperrt und im Normalbetrieb den Unterdruck im Blowby-Gasströmungspfad regelt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann über eine geeignete Einrichtung die Position eines Ventilkörpers des Druckregelventils 17 erfasst werden, so dass im Leerlauf- oder Schubbetrieb die Schließstellung des Druckregelventils 17 erkannt und über eine Signalleitung 19 an die Steuerung gemeldet werden kann, so dass auch die Ventilkörperposition des Druckregelventils in die im Folgenden beschriebene Fehlererkennung einfließen kann.
  • Zur Vermeidung von Kondensations- und Vereisungserscheinungen im Einmündungsbereich 22 der Blowby-Leitung 16 ist ein Blowby-Heizer 24 vorgesehen, der beim beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem PTC-Heizelement ausgeführt ist. Derartige PTC-Heizelemente haben eine selbstregelnde Funktion, da ihr Widerstand mit zunehmender Temperatur ansteigt und entsprechend die Leistungsaufnahme absinkt ― der Heizer 24 "schnürt" sich somit mit zunehmender Temperatur ein.
  • Über dem Blowby-Heizer 24 wird der Einmündungsbereich 22 erwärmt, so dass dieser Bereich mit einer vergleichsweise geringen Heizleistung eisfrei gehalten werden kann.
  • Die Steuerung/Messung der Heizleistung des Heizers 24 erfolgt über eine Steuereinheit 26, die in die Motorsteuerung integriert ist oder als eigenständiges Steuergerät ausgeführt ist. Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist diese Steuereinheit 26 mit einem Speicher 28 ausgeführt, in dem Kennlinien oder Betriebspunkte abgelegt sind, die die jeweilige Leistungsaufnahme des Heizers 24 in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors charakterisieren. Diese Betriebsparameter können beispielsweise der Blowby-Volumenstrom, der bei Volllast eines Verbrennungsmotors im Bereich zwischen 30 und 50 Litern/Minute betragen kann, die Blowby-Gastemperatur, die Außentemperatur, die Kühlmitteltemperatur und/oder die Motordrehzahl sein. Selbstverständlich kann die Stromaufnahme auch in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern abgelegt sein. Prinzipiell können diese Kennlinien/Betriebspunkte herstellerseitig vorgegeben werden. Alternativ ist es auch möglich, die jeweiligen Kennlinien in einem "Normalzustand" des Verbrennungsmotors zu erfassen und dann zu speichern. Diese Erfassung kann beispielsweise weitestgehend automatisiert erfolgen und somit auch in regelmäßigen Zeitabständen aktualisiert werden, wobei dann der Zustand des Verbrennungsmotors 2 in die sich dann ergebenden Soll-Kurven eingeht.
  • Wie vorstehend ausgeführt, kann in erster Näherung davon ausgegangen werden, dass die Bordspannung des Fahrzeugs konstant ist, sodass die Stromaufnahme proportional zur Leistungsaufnahme verläuft. Im Folgenden wird daher vereinfachender Weise der Term "Stromaufnahme" anstelle des Oberbegriffs "Leistungsaufnahme" verwendet.
  • Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist im Speicher 28 des Weiteren noch zumindest eine Widerstands-/Temperaturkennlinie abgelegt, über die mittels einer Widerstandsmessung bei einer Messstromstärke die Temperatur des Heizers 24 ermittelt werden kann, sodass das PTC-Widerstandselement so zu sagen als Temperatursensor wirkt. Dies wird im Folgenden noch näher erläutert.
  • Die Steuereinheit 26 ist des Weiteren so ausgelegt, dass sie die aus der Motorsteuerung auslesbare Ist-Stromaufnahme mit der sich aus den Kennlinien ergebenden Soll-Stromaufnahme vergleicht und in dem Fall, in dem eine große Abweichung des IstWertes vom Soll-Wert vorliegt, eine Fehlermeldung 30 an eine Anzeige 32 abgibt, sodass die Bedienperson gewarnt wird und/oder entsprechende Maßnahmen über das Motormanagement eingeleitet werden. Wie im Folgenden erläutert wird, können derartige Abweichungen vom Soll-Wert auftreten, wenn ― wie eingangs beschrieben ― der Blowby-Strömungspfad nicht ordnungsgemäß ausgeführt ist oder aber der Heizer 24 fehlerhaft arbeitet. In dem Fall, in dem der Heizer 24 defekt ist, wird die Strom- oder Leistungsaufnahme gleich Null sein, sodass ein "Durchbrennen" des Heizers ebenfalls detektiert werden kann.
  • Figur 2 zeigt ein stark schematisiertes Ablaufschema eines Steuerverfahrens für eine derartige Blowby-Funktion.
  • Wie eingangs erläutert, werden herstellerseitig oder aber selbstlernend geeignete Strom-(Leistungs-)aufnahmekennlinien oder Betriebspunkte im Speicher 28 abgelegt, wobei diese Kennlinien die Stromaufnahme in Abhängigkeit von den genannten Betriebsparametern wiedergeben. Zusätzlich kann noch ein Kennlinienfeld zur Ermittlung der Heizertemperatur in Abhängigkeit von der Stromaufnahme abgelegt werden.
  • In einem folgenden Verfahrensschritt wird über die Steuereinheit 26 die tatsächliche Ist-Stromaufnahme des Heizers 24 erfasst, die bei bekannter Bordnetzspannung ohne weiteres ermittelbar ist.
  • Im nächsten Verfahrensschritt wird in Abhängigkeit von den vorliegenden Betriebsparametern (Motordrehzahl, Kühlmitteltemperatur, Blowby-Gastemperatur, Blowby-Volumenstrom, ...) eine Soll-Stromaufnahme aus dem Speicher 28 ausgelesen. Über ein Vergleichsglied der Steuereinheit 26 wird dann die Soll-Stromaufnahme mit der Ist-Stromaufnahme verglichen. In dem Fall, in dem die Soll-Stromaufnahme der Ist-Stromaufnahme entspricht, ist die Funktion der Blowby-Einrichtung in Ordnung, d.h. das System arbeitet im Lastbetrieb. Es wird daher davon ausgegangen, dass alle Verbindungen gesteckt sind, der Heizer 24 ist an und es stellt sich im Lastbetrieb in Abhängigkeit von den genannten Parametern ein Gleichgewicht ein, welches zu der ausgelesenen charakteristischen Stromaufnahme des Heizers 24 führt. Zur Überprüfung der Blowby-Einrichtung wird diese Messung in vorbestimmten Zyklen wiederholt.
  • Zum Normalzustand des Motors gehören auch der Leerlauf- und der Schubbetrieb, in dem das Druckregelventil 17 geschlossen ist, so dass der Blowby-Gasströmungspfad abgesperrt ist. Das heißt, in diesen Betriebszuständen ist der Heizer 24 nicht durchströmt. Die Ist-Stromaufnahme wird dann schnell auf ein niedriges Niveau absinken und stabil auf diesem niedrigen Niveau bleiben. Die Temperatur im Einmündungsbereich 22 entspricht im Wesentlichen der Ansaugtemperatur, da kein heißes Blowby-Gas zuströmt. Dementsprechend kann durch Abfrage der Stellung des Ventilgliedes des Druckregelventils 17 und/oder aus der Temperatur im Einmündungsbereich 20 ― eine Möglichkeit der Temperaturmessung wird im Folgenden näher erläutert ― und bei sehr niedriger Leistungsaufnahme der reguläre Leerlauf- oder Schubbetrieb erkannt werden. Wie eingangs erläutert, ist im Schub-/Leerlaufbetrieb das Druckregelventil 17 geschlossen, so dass sich im Messmodus im Bereich des Heizers 24 eine Temperatur einstellt, die in etwa der Ansaugtemperatur entspricht oder leicht oberhalb dieser liegt. Diese Temperatur kann die über die im Folgenden beschriebene Temperaturmessung erfasst werden, so dass aus der Leistungsaufnahme und der jeweils charakteristischen Temperatur zuverlässig auf die einzelnen Betriebszustände geschlossen werden kann.
  • In dem Fall, in dem die Ist-Stromaufnahme um eine vorbestimmte Toleranz geringer als die Soll-Stromaufnahme aber größer als die Ist-Stromaufnahme bei Leerlauf- oder Schubbetrieb ist, wird eine Fehlermeldung A über die Anzeige 32 abgegeben. Diese Fehlermeldung erfolgt beispielsweise dann, wenn die Verbindung zwischen dem Blowby-Heizer 24 und dem Ansaugrohr 20 bzw. dem Ansaugtrakt 18 getrennt ist. Beim erstmaligen Anlassen des Motors ist in diesem Fall der Blowby-Gasvolumenstrom vergleichsweise gering, da der ansaugseitige Unterdruck wegfällt und als treibende Druckdifferenz nur noch der Druckunterschied zwischen der Umgebung und dem Kurbelgehäuse 10 wirksam ist. Entsprechend sinkt der Volumenstrom über dem Blowby-Heizer 24 ab, sodass dieser eingeschnürt wird und seine Stromaufnahme geringer als im vorbeschriebenen Normalzustand ist. Diese verringerte oder im Bereich des Lastbetriebs liegende Stromaufnahme und die beschriebene Messung der Ist-Temperatur, die dann aufgrund der warmen Blowby-Gase wesentlich höher als die Ansaugtemperatur ist, führt dann zur Fehlermeldung A.
  • In dem Fall, in dem beim Motorstart eine sehr geringe Stromaufnahme des Blowby-Heizers 24 detektiert wird und das Druckregelventil 17 geöffnet ist (Temperatur im Heizer 24 entspricht wie im Leerlauf-/Schubbetrieb etwa der Ansaugtemperatur), ist entsprechend den vorstehenden Ausführungen der Volumenstrom gleich Null oder sehr gering, d.h. der Blowby-Strömungspfad zum Blowby-Heizer 24 ist verstopft, sodass dieser nicht durchströmt ist und entsprechend der Selbstregelung des PTC-Widerstandselements die Stromaufnahme sehr gering ist. Ein derartiger Zustand kann auftreten, wenn die Blowby-Leitung 16 oder deren Verbindung zum Kurbelgehäuse 10 verstopft ist. In diesem Fall wird die Fehlermeldung B für eine verstopfte oder vereiste Blowby-Leitung 16 ausgegeben.
  • In dem Fall, in dem der Blowby-Heizer 24 durchströmt ist, jedoch die Blowby-Leitung 16 zwischen dem Blowby-Heizer 24 und dem Kurbelgehäuse 10 unterbrochen ist, wird aufgrund des Unterdrucks im Ansaugrohr 20 Frischluft angesaugt, sodass der Blowby-Heizer 24 von einem vergleichsweise großen, kühlen Volumenstrom durchströmt wird - entsprechend wird die Stromaufnahme am Blowby-Heizer 24 ansteigen und größer als im Normalzustand (Lastbetrieb) sein. Die gemessene Temperatur entspricht dann etwa der Ansaugtemperatur.
  • In diesem Fall wird dann über die Anzeige 32 die Fehlermeldung C ausgegeben, die auf eine Trennung der Verbindung zwischen Heizer 24 und Kurbelgehäuse 10 hinweist.
  • Durch die vorbeschriebene Vorgehensweise kann mit minimalem vorrichtungs- und steuerungstechnischem Aufwand eine Fehlfunktion der Blowby-Einrichtung erfasst werden.
  • In Figur 3 ist eine zusätzliche oder alternative Überprüfungsmöglichkeit durch Temperaturmessung skizziert. Gemäß dieser Option ist im Speicher 28 eine Temperaturkennlinie abgelegt, bei der die charakteristische Stromaufnahme in Abhängigkeit von der Temperatur im Normalzustand des Blowby-Heizers 24 auslesbar ist.
  • In einem Schritt wird die Außen- oder Ansaugtemperatur erfasst ― hierzu ist praktisch jedes Fahrzeug ohnehin mit Außentemperatursensoren ausgeführt, sodass die entsprechenden Temperaturwerte ohne weiteres über das Motormanagement abrufbar sind.
  • Des Weiteren wird bei einem vorgegebenen Messstrom (Messmodus) der Spannungsabfall über dem Heizer gemessen und daraus der Widerstand des PTC-Heizelements ermittelt. Über die im Speicher 28 abgelegte Widerstands-Temperaturkennlinie bzw. das Temperaturkennlinienfeld wird dann eine Ist-Temperatur ausgelesen und über die Vergleichseinrichtung der Steuereinheit 26 mit der Außentemperatur verglichen. Über die Temperaturmessung und in Kenntnis der Leistungsaufnahme ist die Unterscheidung des Normalbetriebs (Lastbetrieb (Temperatur größer als Ansaugtemperatur), Leerlauf, Schubbetrieb (Temperatur etwa gleich oder leicht höher als Ansaugtemperatur)) von den beschriebenen Fehlerfällen (Unterbrechung zwischen Heizer und Ansaugtrakt (Temperatur höher als im Lastbetrieb), Unterbrechung zwischen Kurbelgehäuse und Heizer (Temperatur etwa gleich Ansaugtemperatur) und Verstopfung (kein Leerlauf-/Schubbetrieb, Temperatur etwa gleich Ansaugtemperatur und Leistungsaufnahme gering)) vereinfacht.
  • In dem Fall, in dem die Außentemperatur kleiner als die der Heizertemperatur entsprechende Ist-Temperatur ist, kann im Lastbetrieb des Motors auf eine ordnungsgemäße Funktion des Blowby-Heizers 24 geschlossen werden, da dieser offensichtlich von warmem Blowby-Gas durchströmt ist.
  • Im Leerlauf- oder Schubbetrieb des Motors wird der Heizer 24 nicht vom heißen Blowby-Gas durchströmt, so dass wie vorstehend beschrieben, dessen Leistungsaufnahme sehr schnell auf ein niedriges Niveau absinkt. Über die Temperaturmessung wird dann im Einmündungsbereich 22 eine Temperatur erfasst, die in etwa der Ansaug-/Außentemperatur entspricht. Wenn die Außentemperatur in etwa der Ist-Temperatur entspricht und das Druckregelventil 17 geschlossen ist, kann ebenfalls davon ausgegangen werden, dass eine ordnungsgemäße Funktion der Blowby-Einrichtung vorliegt.
  • Bei Durchfahren der beiden vorbeschriebenen Mess-/Detektionszyklen, d.h. zum einen die Bestimmung des Volumenstroms über die Leistungsaufnahme und zum anderen die Bestimmung der Temperatur im Messmodus kann die Funktion der Blowby-Einrichtung mit geringem Aufwand wirkungsvoll überprüft werden und Abweichungen von den charakteristischen Betriebszuständen frühzeitig erfasst werden.
  • Offenbart sind ein Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion eines Verbrennungsmotors oder eines Kolbenverdichters und eine Blowby-Einrichtung, bei denen zur Überprüfung der ordnungsgemäßen Funktion die Leistungsaufnahme eines Blowby-Heizers mit einem elektrischen Heizelement überwacht wird. Alternativ oder optional kann in einem Messmodus die Temperatur im Bereich des Heizers ermittelt werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Blowby-Einrichtung
    2
    Verbrennungsmotor
    4
    Kolben
    6
    Pleuel
    8
    Kurbelwelle
    10
    Kurbelgehäuse
    12
    Verbrennungsraum
    14
    Kolbenring
    16
    Blowby-Leitung
    17
    Druckregelventil
    18
    Ansaugtrakt
    19
    Signalleitung
    20
    Ansaugrohr
    22
    Einmündungsbereich
    24
    Blowby-Heizer
    26
    Steuereinheit
    28
    Speicher
    30
    Fehlermeldung
    32
    Anzeige

Claims (13)

  1. Verfahren zum Steuern einer Blowby-Funktion eines Verbrennungsmotors oder eines Kolbenverdichters, wobei Blowby-Gase aus einem Kurbelgehäuse (10) abgezogen und in einen Ansaugtrakt (18) eingespeist werden und über eine elektrische Blowby-Heizung vor oder im Bereich der Einspeisung erwärmt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
    - Speichern eines Kennlinienfeldes oder von Betriebspunkten, die eine Soll-Leistungsaufnahme der Blowby-Heizung (24) in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Verbrennungsmotors (2) wiedergeben;
    - Messen einer Ist-Leistungsaufnahme,
    - Vergleich der Ist-Leistungsaufnahme mit der Soll-Leistungsaufnahme bei den entsprechenden Betriebsparametern;
    - Ausgeben einer Fehlermeldung in dem Fall, in dem sich die Ist-Leistungsaufnahme um einen vorbestimmten Toleranzbereich von der Soll-Leistungsaufnahme unterscheidet.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei im Speicher (28) eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld abgelegt ist, über das die Abhängigkeit der Blowby-Heizer-Temperatur von dem Widerstand des Heizers in einem Messmodus wiedergegeben ist und wobei die sich bei einer Messung aus der Kennlinie ergebende Ist-Temperatur mit einer Ansaug- oder Außentemperatur verglichen und bei Abweichung von einem für den jeweiligen Betriebszustand charakteristischen Temperaturbereich auf einen Fehler geschlossen werden kann.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei im Falle einer Fehlermeldung ein Eingriff in die Motorsteuerung erfolgt.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, wobei in dem Fall, in dem die Ist-Temperatur größer als die Außen-/Ansaugtemperatur und die Ist-Leistungsaufnahme um einen Toleranzbereich geringer als der Soll-Wert ist, auf eine Unterbrechung des Blowby-Gasströmungspfades zwischen Blowby-Heizer (24) und Ansaugtrakt (18) erkannt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in dem Fall, in dem die Soll-Leistungsaufnahme um einen Toleranzbereich kleiner ist als die Ist-Leistungsaufnahme auf eine Unterbrechung des Blowby-Gasströmungspfades zwischen Kurbelgehäuse (10) und Blowby-Heizer (24) erkannt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in dem Fall, in dem die Ist-Leistungsaufnahme beim Start sehr gering ist, auf eine Verstopfung des Blowby-Gasströmungspfades entschieden wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die vorbeschriebenen Routinen auch dann durchgeführt werden, wenn der Blowby-Heizer (24) in bestimmungsgemäßem Gebrauch nicht eingeschaltet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Betriebsparameter die Außentemperatur, die Blowby-Gastemperatur, die Kühlmitteltemperatur, die Motordrehzahl und/oder der Blowby-Gasvolumenstrom sein können.
  9. Blowby-Einrichtung eines Verbrennungsmotors, mit einer an ein Kurbelgehäuse (10) angeschlossenen Blowby-Leitung (16), in der ein Blowby-Heizer (24) mit einem elektrischen Heizelement zur Erwärmung der Blowby-Gase vorgesehen ist und die an einen Ansaugtrakt (18) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (26) mit einem Speicher (28), in dem Kennlinien der Soll-Leistungsaufnahme des Blowby-Heizers (24) in Abhängigkeit von Betriebsparametern oder Betriebspunkte der Soll-Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von diesen Betriebsparametern abgelegt sind, und mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen einer Ist-Leistungsaufnahme mit einer Soll-Leistungsaufnahme bei entsprechenden Betriebsparametern und mit einer Signaleinheit (32) zum Abgeben einer Fehlermeldung (30), wenn sich die Ist-Stromaufnahme um einen vorbestimmten Toleranzbereich von der Soll-Stromaufnahme unterscheidet.
  10. Blowby-Einrichtung nach Patentanspruch 9, wobei das Heizelement ein PTC-Widerstandselement ist.
  11. Blowby-Einrichtung nach Patentanspruch 9 oder 10, mit einem Sensor zum Erfassen der Außen-/Ansaugtemperatur.
  12. Blowby-Einrichtung nach Patentanspruch 9, 10 oder 11, mit Aufnehmern zum Erfassen der Blowby-Gastemperatur, der Kühlmitteltemperatur, der Motordrehzahl und/oder des Blowby-Gasvolumenstroms.
  13. Blowby-Einrichtung nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, wobei im Speicher (28) zumindest eine Temperatur-Widerstandskennlinie abgelegt ist, über die in Abhängigkeit von einem in einem Messmodus ermittelten Widerstand des Heizers (24) eine Ist-Temperatur auslesbar und mit einer Ansaug-/Außentemperatur vergleichbar ist, und wobei die Signaleinheit (32) derart ausgebildet ist, dass eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn die Ist-Temperatur in einem Lastbetrieb in etwa der Außentemperatur entspricht.
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