EP4444998A1 - Verfahren zum überwachen der entlüftung eines kurbelgehäuses einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum überwachen der entlüftung eines kurbelgehäuses einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine

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EP4444998A1
EP4444998A1 EP22822942.3A EP22822942A EP4444998A1 EP 4444998 A1 EP4444998 A1 EP 4444998A1 EP 22822942 A EP22822942 A EP 22822942A EP 4444998 A1 EP4444998 A1 EP 4444998A1
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EP
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internal combustion
combustion engine
nitrogen oxide
crankcase
ventilation
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EP22822942.3A
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Paul Rodatz
Gerhard Haft
Michael Nienhoff
Fabian Fink
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Vitesco Technologies GmbH
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    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/08—Engine blow-by from crankcase chamber

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the ventilation of a crankcase of an internal combustion engine and an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine with crankcase ventilation.
  • blow-by gases always occur in the crankcase of combustion engines. Since the crankcase forms a closed space, the pressure would increase steadily without venting. In order to avoid this, the blow-by gases, which contain combustion products and unburned hydrocarbons, can be specifically discharged from the crankcase.
  • the ideal relative crankcase pressure is in the slightly negative range of around - 2 mbar, since under these conditions the engine does not tend to “sweat out” lubricating oil. If the vacuum is significantly higher (the value is engine-specific and dependent on the design of the sealing compound), there is a risk that air mixed with dirt particles will be sucked in via the shaft sealing rings and seals on the crankcase. This would lead to increased wear on internal components. When bleeding, oil droplets that are generated by rotating components are inevitably entrained from the crankcase.
  • the gases trapped in the crankcase can at least partly also get past the pistons into the combustion chambers and thus into the exhaust tract.
  • the vent line can clog, tear off or the connection to the intake tract can be missing. This restricts ventilation and pollutants from the crankcase can escape into the environment. Therefore, the proper functioning of the crankcase ventilation should be monitored.
  • DE 10 2014 218 971 A1 describes a method and systems for moisture and crankcase ventilation detection using an exhaust gas sensor.
  • the exhaust gas sensor such as a linear oxygen sensor, an HC or CO sensor, or a NOx sensor
  • the exhaust gas sensor may be used for humidity estimation and/or positive crankcase ventilation (PVC) hydrocarbons (PCV) estimation. Hydrocarbons)
  • PVC positive crankcase ventilation
  • PCV hydrocarbons
  • the present invention is essentially based on the object of determining and checking the proper functionality of a crankcase ventilation of an internal combustion engine in a simple and cost-effective manner.
  • the present invention is essentially based on the idea that during predetermined operating modes, during which there is no combustion of an air-fuel mixture in the combustion chambers of the internal combustion engine, the crankcase ventilation by means of a in the exhaust tract Internal combustion engine to monitor provided nitrogen oxide sensor.
  • the exhaust gases trapped in the crankcase re-enter the combustion chambers and thus the exhaust system via the ventilation line and/or as so-called blow-by exhaust gases, and can thus be detected by the nitrogen oxide sensor arranged in the exhaust system. If the nitrogen oxide sensor, which is arranged and present in the exhaust tract anyway, indicates a nitrogen oxide content above a predetermined threshold value during the predetermined operating modes of the internal combustion engine, proper and functional crankcase ventilation can be concluded, since the ventilation path from the crankcase into the combustion chambers and thus into the exhaust tract is free and unblocked.
  • crankcase ventilation is not functioning properly. In particular, it can then be determined that the ventilation path from the crankcase into the exhaust tract is at least partially blocked or clogged.
  • a method for monitoring the ventilation of a crankcase of an internal combustion engine which has a nitrogen oxide sensor which is arranged in an exhaust gas tract of the internal combustion engine and is designed to detect the nitrogen oxide content in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the method according to the invention includes determining a predetermined operating mode of the internal combustion engine during which essentially no combustion of an air-fuel mixture takes place in a combustion chamber, determining a nitrogen oxide content in the exhaust gas of the internal combustion engine during the predetermined operating mode of the internal combustion engine using the nitrogen oxide sensor and determining functional crankcase ventilation if the nitrogen oxide value determined during the predetermined operating mode of the internal combustion engine exceeds a predetermined nitrogen oxide threshold value.
  • the nitrogen oxide value is determined after a predetermined period of time has elapsed after the predetermined operating mode of the internal combustion engine has been determined. It can thus be ensured, for example, that the exhaust gases generated during the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chambers have been completely expelled from the combustion chambers and have already flowed past the nitrogen oxide sensor, so that the exhaust gas measured by the nitrogen oxide sensor escapes from the crankcase during the predetermined operating mode must originate.
  • the predetermined period of time is approximately 5 seconds, preferably approximately 3 seconds.
  • the nitrogen oxide value may be determined only when an air mass integral in the exhaust system exceeds a predetermined air mass integral threshold value.
  • the time until the nitrogen oxide sensor can measure the exhaust gases originating from the crankcase depends on the mass throughput and the volume of the exhaust tract. Consequently, in such an alternative configuration it is advantageous to determine the nitrogen oxide value only when the air mass integral in the exhaust system exceeds the predetermined air mass integral threshold value.
  • the nitrogen oxide sensor requires a certain amount of time to settle in with the measured nitrogen oxide value.
  • the predetermined operating mode of the internal combustion engine has an overrun cut-off phase of the internal combustion engine. It is preferably an overrun cutoff phase that follows directly in time after high-load operation of the internal combustion engine.
  • the amount of nitrogen oxide ie the amount of so-called blow-by gas in the crankcase, the greater the higher the load on the internal combustion engine. Accordingly, it may be advantageous to diagnose the crankcase ventilation during an overrun fuel cut-off phase that directly follows high-load operation of the internal combustion engine.
  • the method according to the invention also includes determining a malfunctioning ventilation of the crankcase if the nitrogen oxide value determined during the predetermined operating mode of the internal combustion engine exceeds the predetermined
  • crankcase ventilation is at least partially or in sections clogged or blocked and consequently the crankcase ventilation can no longer take place properly.
  • the method preferably also includes outputting a warning to the operator of the internal combustion engine if malfunctioning ventilation of the crankcase has been determined.
  • the predetermined nitrogen oxide threshold value can preferably be selected depending on the previous load of the internal combustion engine.
  • an internal combustion engine comprising at least one combustion chamber defined by a piston (??) reciprocatingly reciprocating within a cylinder, a crankcase in which the piston is at least partially located, and the is at least partially fluidly connected to the combustion chamber via a gap between the piston and the cylinder, an exhaust tract which is fluidly connected to the at least one combustion chamber, a nitrogen oxide sensor which is arranged in the exhaust tract and is designed to detect the nitrogen oxide content in the exhaust gas of the internal combustion engine, and one Has a control unit which is designed to carry out a method according to the invention for monitoring the ventilation of the crankcase.
  • the internal combustion engine preferably also includes a catalytic converter, which is arranged downstream of the nitrogen oxide sensor, for after-treatment of the exhaust gas.
  • the internal combustion engine also has an intake pipe which is fluidly connected to the at least one combustion chamber and is designed to supply air to the at least one combustion chamber for the combustion of an air-fuel mixture, and a ventilation line which connects the crankcase with the Intake pipe fluidly connected.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an internal combustion engine of a vehicle
  • FIG. 2 shows an exemplary flow chart of a method according to the invention for monitoring the ventilation of the crankcase of the internal combustion engine of FIG. 1 .
  • FIG. 1 shows a schematic view of an internal combustion engine 100 of a vehicle.
  • the internal combustion engine 100 has an intake pipe (or
  • Air inlet line) 102 and associated combustion chambers 110 (in FIG. 1 only one of the four combustion chambers 110 provided with reference numerals). Intake air can reach the combustion chambers 110 via the intake pipe 102, where the intake air can be mixed with fuel and burned in a known manner. The direction of flow of the intake air is indicated by the arrow 104 .
  • the combustion chambers 110 are formed by cylinders 112 and pistons 114 reciprocatingly moving therein, whereby the volume of the combustion chambers 110 is variable over time.
  • the pistons 114 are at least partially disposed within a crankcase 120 and mechanically coupled to a crankshaft 122 disposed therein, as is well known in the art.
  • the combustion chambers 110 are fluidly connected to an exhaust duct 130 via which the exhaust gases generated due to the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chambers 110 can be expelled into the environment after after-treatment.
  • the exhaust tract 130 only describes the section of the internal combustion engine 100 which is designed exclusively for ejecting the exhaust gases.
  • a nitrogen oxide sensor 140 and a catalytic converter 150 which is arranged downstream of the nitrogen oxide sensor 140 and is designed for after-treating the exhaust gases, are arranged in the exhaust tract 130.
  • Nitrogen oxide sensor 140 is designed to determine the nitrogen oxide content in the exhaust gas at the position downstream of combustion chambers 110 .
  • a control unit 160 communicates with nitrogen oxide sensor 140 and is designed to receive the nitrogen oxide values detected by nitrogen oxide sensor 140 and to at least partially control the operation of internal combustion engine 100 .
  • a control valve 126 is provided in the ventilation line 124 with which the ventilation of the crankcase 120 into the intake manifold 102 can be controlled.
  • the control valve 126 is preferably a pressure regulator valve capable of automatically controlling the pressure within the crankcase 120 .
  • the pressure in the crankcase 120 can be adjusted in the intake manifold 102 with the aid of a mechanical regulating valve (not shown in FIG. 1 ).
  • the exhaust gases collected in the crankcase 120 can be fed to the combustion chambers 110 and thus also to the exhaust tract 130 for later work cycles, where they can be post-treated by means of the catalytic converter device 150 .
  • the blow-by gases are introduced into intake manifold 102 via vent line 124 . Due to the negative pressure in the intake pipe 124, a negative pressure also arises in the crankcase 120 in most operating states of the internal combustion engine 100. In the case of supercharged internal combustion engines 100, the introduction can take place before the turbocharger. The exhaust gases from the crankcase 120 are sucked in as a result.
  • the method of FIG. 2 starts at step 200 and then proceeds to step 210 where it is determined whether the internal combustion engine 100 is in a predetermined operating mode during which combustion of an air-fuel mixture within the combustion chambers 110 does not occur.
  • a predetermined operating mode can be present in the form of an overrun cutoff phase of internal combustion engine 100 .
  • the method remains at step 210 until a predetermined operating mode is determined. If a predetermined operating mode of internal combustion engine 100 is determined in step 210, the method proceeds to step 220, at which a nitrogen oxide value is determined using nitrogen oxide sensor 140. In a subsequent step 230, it is determined whether the nitrogen oxide value determined in step 220 exceeds a predetermined nitrogen oxide threshold value, such as 50 ppm.
  • a predetermined time period of approximately 3 seconds, preferably approximately 1 second, can be awaited before step 220 is carried out. It can thus be ensured that at the time of the nitrogen oxide measurement, the exhaust gases generated due to the combustion that previously took place in the combustion chambers 110 have already flowed past the nitrogen oxide sensor 140 . Consequently, the exhaust gas measured at step 220 should be the exhaust gas vented from the crankcase 120 .
  • step 230 If it is determined in step 230 that the nitrogen oxide value determined in step 220 exceeds the predetermined nitrogen oxide threshold value, the method proceeds to step 240, at which a properly functioning crankcase ventilation system is diagnosed before the method at step 260 ends.
  • exceeding the predetermined NOx threshold may be construed as allowing the exhaust gases trapped in crankcase 120 to either flow through vent line 124 or past pistons 114 (i.e., along arrow 108 in FIG. 1) into combustion chambers 110 and thus into the exhaust tract 130 can flow.
  • these two vent paths are essentially unblocked and essentially free.
  • step 230 determines whether the nitrogen oxide value determined in step 220 does not exceed, i.e. falls below, the predetermined nitrogen oxide threshold value.
  • the method proceeds to step 250, at which an improperly functioning or malfunctioning crankcase ventilation is diagnosed, before the method returns to step 260 ends.
  • falling below the predetermined nitrogen oxide threshold value can be interpreted in such a way that the im Exhaust gases trapped in crankcase 120 are unable to flow via vent line 124 or past pistons 114 (ie, along arrow 108 in FIG. 1 ) into combustion chambers 110 and thus into exhaust passage 130 as desired.
  • at least one of these two ventilation paths is at least partially blocked or clogged, for example by soot particles, a defective oil separator, a pinched line or a clogged intake air filter.
  • the method according to the invention can consequently be used to monitor whether one of the above-mentioned ventilation paths, which lead from the crankcase 120 into the exhaust gas tract 130, is essentially free or at least partially blocked.
  • this monitoring can be carried out in a simple manner using the nitrogen oxide sensor 140 which is arranged in the exhaust tract 130 anyway.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses (120) einer Brennkraftmaschine (100) sowie eine Brennkraftmaschine (100). Die Brennkraftmaschine (100) weist Verbrennungskammern (110) und einen in einem Abgastrakt (130) der Brennkraftmaschine (100) angeordneten Stickoxidsensor (140) auf, der dazu ausgebildet ist, den Stickoxidgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine (100) zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Ermitteln eines vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100), während dem im Wesentlichen keine Verbrennung innerhalb der Verbrennungskammern (110) stattfindet, ein Ermitteln eines Stickoxidgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine (100) während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100) mittels des Abgassensors (140), und ein Ermitteln einer funktionstüchtigen Entlüftung des Kurbelgehäuses (120), wenn der während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100) ermittelte Stickoxidwert einen vorbestimmten Stickoxidschwellenwert überschreitet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftung.
Bei (Kolben)Brennkraftmaschinen mit geschlossenem Kurbelgehäuse entstehen nicht nur in den Arbeitsräumen, sondern auch unterhalb der Kolben Abweichungen vom atmosphärischen Druck. Diese sind einerseits begründet durch die von den laufenden Kolben bedingte Volumen-Veränderungen und andererseits von den sich im Kurbelgehäuse ansammelnden Gasen aus dem Arbeitsprozess.
Bei Verbrennungsmotoren treten im Kurbelgehäuse grundsätzlich sogenannte Blowby-Gase auf. Da das Kurbelgehäuse einen geschlossenen Raum bildet, würde sich ohne Entlüftung der Druck stetig erhöhen. Um das zu vermeiden, können die Blowby-Gase, welche Verbrennungsprodukte und unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, aus dem Kurbelgehäuse gezielt abgeführt werden. Der ideale relative Kurbelraumdruck liegt im leicht negativen Bereich um ungefähr - 2 mbar, da unter diesen Bedingungen der Motor nicht zum „Ausschwitzen“ von Schmieröl neigt. Ist der Unterdrück deutlich größer (der Wert ist motorspezifisch und abhängig von der Auslegung der Dichtverbunde), besteht die Gefahr, dass über die Wellendichtringe und Dichtungen am Kurbelgehäuse mit Schmutzpartikeln versetzte Luft angesaugt wird. Das würde zu erhöhtem Verschleiß an innenliegenden Bauteilen führen. Beim Entlüften werden zwangsläufig auch Öltröpfchen, die durch drehende Bauteile erzeugt werden, aus dem Kurbelgehäuse mitgerissen.
Während dem Betrieb der Brennkraftmaschine, insbesondere während Schubabschaltungsphasen der Brennkraftmaschine, können durch einen hohen Druck im Ansaugrohr die im Kurbelgehäuse eingefangenen Gase zumindest teilweise auch wieder an den Kolben vorbei in die Verbrennungskammern und somit in den Abgastrakt gelangen.
Die Entlüftungsleitung kann verstopfen, abreißen oder die Anbindung an den Ansaugtrakt kann fehlen. Dadurch ist die Entlüftung eingeschränkt und Schadstoffe aus dem Kurbelgehäuse können in die Umwelt gelangen. Daher sollte die ordnungsgemäße Funktionsweise der Kurbelgehäuseentlüftung überwacht werden.
Die DE 10 2014 218 971 A1 beschreibt ein Verfahren und Systeme für die Feuchtigkeits- und Kurbelgehäuseentlüftungsdetektion mittels einem Abgassensor. Dabei kann während ausgewählter Bedingungen ohne Kraftstoffbeaufschlagung der Brennkraftmaschine der Abgassensor (wie z.B. eine lineare Lambda-Sonde, ein HC- oder CO-Sensor oder ein NOx-Sensor) für die Feuchtigkeitsschätzung und/oder die Schätzung der Kurbelgehäuseentlüftung (Kurbelgehäuseentlüftungs-Kohlenwasserstoffe (PCV-Kohlen-wasserstoffe)) verwendet werden.
Weiteren Stand der Technik bilden die US 11 047 329 B2, JP 2009/174334 A, JP 2006/183641 A und US 9 127 578 B2.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen die Aufgabe zugrunde, die ordnungsgemäße Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine auf einfache und kostengünstige Weise zu ermitteln und zu überprüfen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß unabhängigem Anspruch 1 und einer Brennkraftmaschine gemäß unabhängigem Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche angegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, dass während vorbestimmter Betriebsmodi, während denen keine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Verbrennungskammern der Brennkraftmaschine erfolgt, die Kurbelgehäuseentlüftung mittels eines im Abgastrakt der Brennkraftmaschine vorgesehenen Stickoxidsensors zu überwachen.
Insbesondere kommt es während der erwähnten vorbestimmten Betriebsmodi dazu, dass die im Kurbelgehäuse eingefangenen Abgase über die Entlüftungsleitung und/oder als sogenannte Blowby-Abgase wieder in die Verbrennungskammern und somit Abgastrakt gelangen und somit von dem im Abgastrakt angeordneten Stickoxidsensor erfasst werden können. Wenn der im Abgastrakt ohnehin angeordnete und vorhandene Stickoxidsensor während der vorbestimmten Betriebsmodi der Brennkraftmaschine einen Stickoxidgehalt anzeigt, der oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, kann auf eine ordnungsgemäße und funktionstüchtige Kurbelgehäuseentlüftung geschlossen werden, da der Entlüftungsweg aus dem Kurbelgehäuse in die Verbrennungsräume und somit in den Abgastrakt frei und unblockiert ist. Wenn jedoch der Abgassensor einen Abgasgehalt während dieser vorbestimmten Betriebsmodi der Brennkraftmaschine anzeigt, der unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, kann auf eine nicht ordnungsgemäß funktionierende Kurbelgehäuseentlüftung geschlossen werden. Insbesondere kann dann festgestellt werden, dass der Entlüftungspfad aus dem Kurbelgehäuse in den Abgastrakt zumindest teilweise blockiert bzw. verstopft ist.
Folglich ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine offenbart, die einen in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxidsensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Stickoxidgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine zu erfassen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei ein Ermitteln eines vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, während dem im Wesentlichen keine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in einer Verbrennungskammer stattfindet, ein Ermitteln eines Stickoxidgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine mittels des Stickoxidsensors und ein Ermitteln einer funktionstüchtigen Entlüftung des Kurbelgehäuses, wenn der während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ermittelte Stickoxidwert einen vorbestimmten Stickoxidschwellenwert überschreitet. Erfindungsgemäß ist folglich vorgesehen, dass während dem vorbestimmten Betriebsmodus, wie beispielsweise einer Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine, auf eine funktionstüchtige Kurbelgehäuseentlüftung geschlossen werden kann, wenn weiterhin eine signifikante Stickoxidmenge an der Position des Abgassensors erfasst wird.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln des Stickoxidwerts nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer, nachdem der vorbestimmte Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ermittelt wurde. Damit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die während der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Verbrennungskammern erzeugten Abgase vollständig aus den Verbrennungskammern ausgestoßen worden sind und am Stickoxidsensor bereits vorbeigeströmt sind, so dass während des vorbestimmten Betriebsmodus das vom Stickoxidsensor vermessene Abgas aus dem Kurbelgehäuse stammen muss. Vorzugsweise beträgt die vorbestimmte Zeitdauer ungefähr 5 Sekunden, vorzugsweise ungefähr 3 Sekunden.
In einer alternativen Ausgestaltung kann es bevorzugt sein, dass das Ermitteln des Stickoxidwerts erst dann erfolgt, wenn ein Luftmassenintegral im Abgastrakt einen vorbestimmten Luftmassenintegralschwellenwert überschreitet. Insbesondere ist die Zeit, bis der Stickoxidsensor die aus dem Kurbelgehäuse stammenden Abgase vermessen kann, vom Massendurchsatz und vom Volumen des Abgastrakts abhängig. Folglich ist es in einer solchen alternativen Ausgestaltung vorteilhaft, den Stickoxidwert erst dann zu ermitteln, wenn das Luftmassenintegral im Abgastrakt den vorbestimmten Luftmassenintegralschwellenwert überschreitet. Ferner Außerdem benötigt der Stickoxidsensor eine gewisse Zeit sich den Stickoxidmesswert einzuschwingen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der vorbestimmte Betriebsmodus der Brennkraftmaschine eine Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine auf. Bevorzugt handelt es sich um eine Schubabschaltungsphase, die zeitlich direkt auf einen Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine folgt. Insbesondere ist Stickoxidmenge, d. h. die Menge des sogenannten Blowby-Gases, im Kurbelgehäuse umso größer, je höher die Last der Brennkraftmaschine ist. Entsprechend kann es voreilhaft sein, die Kurbelgehäuseentlüftung während einer Schubabschaltungsphase zu diagnostizieren, die zeitlich direkt auf einen Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine folgt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ermitteln einer fehlfunktionierenden Entlüftung des Kurbelgehäuses auf, wenn der während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ermittelte Stickoxidwert den vorbestimmten
Stickoxidschwellenwert unterschreitet. Beispielsweise kann dann ausgesagt werden, dass die Kurbelgehäuseentlüftung zumindest teilweise oder abschnittsweise verstopft bzw. blockiert ist und folglich die Kurbelgehäuseentlüftung nicht mehr ordnungsgemäß erfolgen kann.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren bei einer derartigen vorteilhaften Ausgestaltung ferner ein Ausgeben einer Warnung an den Betreiber der Brennkraftmaschine, wenn eine fehlfunktionierende Entlüftung des Kurbelgehäuses ermittelt wurde. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der vorbestimmte Stickoxidschwellenwert zwischen ungefähr 5 ppm [ppm = parts per million] und ungefähr 20 ppm.
Vorzugsweise kann der vorbestimmte Stickoxidschwellenwert in Abhängigkeit der vorherigen Last der Brennkraftmaschine ausgewählt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine offenbart, die zumindest eine Verbrennungskammer, die durch einen sich innerhalb eines Zylinders reziprok hin- und herbewegenden Kolbens (??) gebildet wird, einem Kurbelgehäuse, in dem der Kolben zumindest teilweise angeordnet ist und das mit der Verbrennungskammer über einen Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder zumindest teilweise fluidverbunden ist, einem Abgastrakt, der mit der zumindest einen Verbrennungskammer fluidverbunden ist, einem im Abgastrakt angeordneten Stickoxidsensor, der dazu ausgebildet ist, den Stickoxidgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine zu erfassen, und eine Steuerungseinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überwachen der Entlüftung des Kurbelgehäuses durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst die Brenn Kraftmaschine ferner einen stromabwärts des Stickoxidsensors angeordneten Katalysator zur Nachbehandlung des Abgases.
In eine weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Brennkraftmaschine ferner einem Ansaugrohr, das mit der zumindest einen Verbrennungskammer fluidverbunden und dazu ausgebildet ist, der zumindest einen Verbrennungskammer Luft für die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zuzuführen, und eine Entlüftungsleitung auf, die das Kurbelgehäuse mit dem Ansaugrohr fluidverbindet.
Weitere Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs zeigt, und
Fig. 2 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen der Entlüftung des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine der Fig. 1 zeigt.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine 100 eines Fahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 100 weist ein Ansaugrohr (bzw.
Lufteinlassleitung) 102 und damit verbundene Verbrennungsräume 110 (in der Fig. 1 nur einer der vier Verbrennungsräume 110 mit Bezugszeichen versehen) auf. Über das Ansaugrohr 102 kann Ansaugluft in die Verbrennungsräume 110 gelangen, wo die Ansaugluft in bekannter Weise mit Kraftstoff vermischt und verbrannt werden kann. Die Strömungsrichtung der Ansaugluft ist mit dem Pfeil 104 gekennzeichnet. Die Verbrennungsräume 110 werden insbesondere durch Zylinder 112 und sich darin reziprok hin und herbewegende Kolben 114 gebildet, wodurch das Volumen der Verbrennungsräume 110 zeitlich veränderlich ist. Die Kolben 114 sind zumindest teilweise in einem Kurbelgehäuse 120 angeordnet und mit einer darin angeordneten Kurbelwelle 122 mechanisch gekoppelt, was aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Verbrennungsräume 110 sind mit einem Abgastrakt 130 fluidverbunden, über den die Abgase, die aufgrund der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in den Verbrennungsräumen 110 erzeugt werden, nach einer Nachbehandlung in die Umwelt ausgestoßen werden können. Der Abgastrakt 130 beschreibt dabei lediglich den Abschnitt der Brennkraftmaschine 100, der ausschließlich zum Ausstößen der Abgase ausgebildet ist.
Im Abgastrakt 130 angeordnet befindet sich ein Stickoxidsensor 140 und ein stromabwärts des Stickoxidsensors 140 angeordneter Katalysator 150, der zum Nachbehandeln der Abgase ausgebildet ist. Der Stickoxidsensor 140 ist dazu ausgebildet, den Stickoxidgehalt im Abgas an der Position stromabwärts der Verbrennungsräume 110 zu ermitteln. Eine Steuerungseinheit 160 ist mit dem Stickoxidsensor 140 in Kommunikationsverbindung und dazu ausgebildet, die vom Stickoxidsensor 140 erfassten Stickoxidwerte zu empfangen und den Betrieb der Brennkraftmaschine 100 zumindest teilweise zu steuern.
Während dem Betrieb der Brennkraftmaschine 100 entstehen nicht nur in den Verbrennungsräumen 110, sondern auch unterhalb der Kolben 114 Abweichungen vom atmosphärischen Druck. Diese sind einerseits begründet durch die von den laufenden Kolben 114 bedingte Volumen-Veränderungen und andererseits von den sich im Kurbelgehäuse 120 ansammelnden Abgasen aus dem Arbeitsprozess. Insbesondere können Abgase aus den Verbrennungsräumen 110 durch einen Spalt zwischen Zylinder 112 und Kolben 114 in das Kurbelgehäuse 120 gelangen, das in der Fig. 1 mit einem Pfeil 106 angedeutet ist. Um diese sogenannten Blowby-Gase nicht unbehandelt in die Atmosphäre auszustoßen, ist eine Entlüftungsleitung 124 vorgesehen, die das Kurbelgehäuse 120 mit dem Ansaugrohr 102 fluidverbindet. In der Entlüftungsleitung 124 ist ein Steuerungsventil 126 vorgesehen, mit dem die Entlüftung des Kurbelgehäuses 120 in das Ansaugrohr 102 gesteuert werden kann. Das Steuerungsventil 126 ist vorzugsweise ein Druckregelventil, das den Druck innerhalb des Kurbelgehäuses 120 automatisch steuern bzw. regeln kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Druck im Kurbelgehäuse 120 mit Hilfe eines mechanischen Regulierventils (in der Fig. 1 nicht gezeigt) im Ansaugrohr 102 eingestellt werden. Insbesondere können die im Kurbelgehäuse 120 gesammelten Abgase zu späteren Arbeitszyklen den Verbrennungsräumen 110 und somit auch dem Abgastrakt 130 zugeführt werden, wo diese mittels der Katalysatorvorrichtung 150 nachbehandelt werden können.
Gemäß dem im Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Blowby-Gase über die Entlüftungsleitung 124 in das Ansaugrohr 102 eingeleitet. Durch den Unterdrück im Ansaugrohr 124 entsteht auch im Kurbelgehäuse 120 in den meisten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 100 ein Unterdrück. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen 100 kann die Einleitung vor dem Turbolader erfolgen. Die Abgase aus dem Kurbelgehäuse 120 werden dadurch mit angesaugt.
Unter zusätzlichem Verweis auf die Fig. 2 wird im Folgenden eine beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen der Kurbelgehäuseentlüftung der Brennkraftmaschine 100 der Fig. 1 beschrieben.
Das Verfahren der Fig. 2 startet beim Schritt 200 und gelangt dann zum Schritt 210, an dem ermittelt wird, ob sich die Brennkraftmaschine 100 in einem vorbestimmten Betriebsmodus befindet, während dem keine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Verbrennungskammern 110 stattfindet. Beispielsweise kann ein vorbestimmter Betriebsmodus in Form einer Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine 100 vorliegen. Das Verfahren verbleibt solange beim Schritt 210, bis ein vorbestimmter Betriebsmodus ermittelt wird. Wird beim Schritt 210 ein vorbestimmter Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 100 ermittelt, gelangt das Verfahren zum Schritt 220, an dem mittels des Stickoxidsensors 140 ein Stickoxidwert ermittelt wird. An einem darauffolgenden Schritt 230 wird ermittelt, ob der beim Schritt 220 ermittelte Stickoxidwert einen vorbestimmten Stickoxidschwellenwert, wie beispielsweise 50 ppm, überschreitet. Vorzugsweise kann nach dem Ermitteln des vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 100 eine vorbestimmte Zeitdauer von ungefähr 3 Sekunden, bevorzugt ungefähr 1 Sekunde abgewartet werden, bis der Schritt 220 durchgeführt wird. Damit kann sichergestellt werden, dass zum Zeitpunkt der Stickoxidmessung die aufgrund der zuvor in den Verbrennungskammern 110 stattgefundene Verbrennung erzeugten Abgase bereits am Stickoxidsensor 140 vorbeigeströmt sind. Folglich sollte es sich bei dem am Schritt 220 vermessende Abgas um das aus dem Kurbelgehäuse 120 entlüftete Abgas handeln.
Wird beim Schritt 230 ermittelt, dass der beim Schritt 220 ermittelte Stickoxidwert den vorbestimmten Stickoxidschwellenwert überschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 240, an dem eine ordnungsgemäß funktionierende Kurbelgehäuseentlüftung diagnostiziert wird, bevor das Verfahren beim Schritt 260 endet. Insbesondere kann ein Überschreiten des vorbestimmten Stickoxidschwellenwerts dahingehend ausgelegt werden, dass die im Kurbelgehäuse 120 eingefangenen Abgase entweder über die Entlüftungsleitung 124 oder an den Kolben 114 vorbei (d.h. entlang des Pfeils 108 in der Fig. 1 ) in die Verbrennungsräume 110 und somit in den Abgastrakt 130 strömen können. Somit sind diese beiden Entlüftungspfade im Wesentlichen unblockiert und im Wesentlichen frei.
Wird beim Schritt 230 aber ermittelt, dass der beim Schritt 220 ermittelte Stickoxidwert den vorbestimmten Stickoxidschwellenwert nicht überschreitet, d.h. unterschreitet, gelangt das Verfahren zum Schritt 250, an dem eine nicht ordnungsgemäß funktionierende bzw. fehlfunktionierende Kurbelgehäuseentlüftung diagnostiziert wird, bevor das Verfahren wiederum beim Schritt 260 endet. Insbesondere kann ein Unterschreiten des vorbestimmten Stickoxidschwellenwerts dahingehend ausgelegt werden, dass die im Kurbelgehäuse 120 eingefangenen Abgase nicht wie gewünscht über die Entlüftungsleitung 124 oder an den Kolben 114 vorbei (d.h. entlang des Pfeils 108 in der Fig. 1 ) in die Verbrennungsräume 110 und somit in den Abgastrakt 130 strömen können. Somit ist zumindest einer dieser beiden Entlüftungspfade zumindest teilweise blockiert bzw. verstopft, beispielsweise durch Rußpartikel, defekter Ölabscheider, gequetschte Leitung oder ein verstopfter Ansaugluftfilter..
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann folglich überwacht werden, ob einer der oben genannten Entlüftungspfade, die aus dem Kurbelgehäuse 120 in den Abgastrakt 130 führen, im Wesentlichen frei oder zumindest teilweise blockiert ist.
Diese Überwachung kann erfindungsgemäße auf einfache Weise mit dem ohnehin im Abgastrakt 130 angeordneten Stickoxidsensor 140 erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses (120) einer Brennkraftmaschine (100), die Verbrennungskammern (110) und einen in einem Abgastrakt (130) der Brennkraftmaschine (100) angeordneten Stickoxidsensor (140) aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Stickoxidgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine (100) zu erfassen, wobei das Verfahren umfasst:
Ermitteln eines vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100), während dem im Wesentlichen keine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Verbrennungskammern (110) stattfindet,
Ermitteln eines Stickoxidgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine (100) während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100) mittels des Abgassensors (140), und
Ermitteln einer funktionstüchtigen Entlüftung des Kurbelgehäuses (120), wenn der während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100) ermittelte Stickoxidwert einen vorbestimmten Stickoxidschwellenwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ermitteln des Stickoxidwerts nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgt, nachdem der vorbestimmte Betriebsmodus der Brennkraftmaschine ermittelt wurde.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Zeitdauer ungefähr 5 Sekunden, vorzugsweise ungefähr 3 Sekunden, beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100) eine Schubabschaltungsphase der Brennkraftmaschine (100) aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: Ermitteln einer fehlfunktionierenden Entlüftung des
Kurbelgehäuses (120), wenn der während dem vorbestimmten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine (100) ermittelte Stickoxidwert den vorbestimmten Stickoxidschwellenwert unterschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit:
Ausgeben einer Warnung an den Betreiber der Brennkraftmaschine (100), wenn eine fehlfunktionierende Entlüftung des Kurbelgehäuses (120) ermittelt wurde.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Stickoxidschwellenwert zwischen ungefähr 5 ppm und ungefähr
20 ppm liegt.
8. Brennkraftmaschine (100), mit: zumindest einer Verbrennungskammer (110), die durch einen sich innerhalb eines Zylinders (112) reziprok hin- und herbewegenden Kolbens (114) gebildet wird, einem Kurbelgehäuse (120), in dem der Kolben (114) zumindest teilweise angeordnet ist und das mit der Verbrennungskammer (110) über einen Spalt zwischen dem Kolben (114) und dem Zylinder (112) zumindest teilweise fluidverbunden ist, einem Abgastrakt (130), der mit der zumindest einen Verbrennungskammer (110) fluidverbunden ist, einem im Abgastrakt (130) angeordneten Stickoxidsensor (140), der dazu ausgebildet ist, den Stickoxidgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine (100) zu erfassen, und einer Steuerungseinheit (160), die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Überwachen der Entlüftung des Kurbelgehäuses (120) durchzuführen.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, ferner mit: einem stromabwärts des Stickoxidsensors (140) angeordneten Katalysators (150).
10. Brennkraftmaschine (100) nach einem der Ansprüche 8 und 9, ferner mit: einem Ansaugrohr (102), das mit der zumindest einen
Verbrennungskammer (110) fluidverbunden und dazu ausgebildet ist, der zumindest einen Verbrennungskammer (110) Luft für die Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs zuzuführen, und einer Entlüftungsleitung (124), die das Kurbelgehäuse (120) mit dem Ansaugrohr (102) fluidverbindet.
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