KR20210118152A

KR20210118152A - 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210118152A
Application number: KR1020217027016A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 홀치더; 토마스 부르크하르트
Original assignee: 비테스코 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2021-09-29
Also published as: US20210348532A1; DE102019200978A1; CN113302382B; DE102019200978B4; CN113302382A; WO2020152238A1

Abstract

본 발명은 내연 엔진(1)의 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하는 방법 및 장치로서, 상기 환기 시스템은 크랭크케이스(3)의 크랭크케이스 출구(4)와, 상기 내연 엔진의 공기 경로(6)와 각각 연관된 도입 지점(5, 30) 사이에 저-부하 벤트 라인(20)과 고-부하 벤트 라인(7)을 갖고, 상기 방법 및 장치에서, 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 상기 크랭크케이스에 나타나는 압력을 측정하는 단계, 결함 없는 크랭크케이스 환기 시스템(2)을 가정하여 모델링된 크랭크케이스 압력과 상기 측정된 압력을 비교하는 단계, 및 상기 비교의 결과로부터 상기 크랭크케이스 환기 시스템(2)에서 결함의 존재 및 연관된 결함 위치에 관한 정보 항목을 결정하는 단계를 포함하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법 및 장치

본 발명은 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

내연 엔진의 동작 모드로 인해 크랭크케이스에는 유체가 있고, 이 유체는 오염 물질 배출을 피하기 위해 환경으로 빠져나가지 않아야 한다. 이 유체는 특히 오일 미스트와, 연소 가스로 구성된 블로바이 가스, 및 실린더로부터 피스톤 링을 지나 크랭크케이스로 빠져나간 미연소 연료이다. 블로바이 가스는 일반적으로 과도한 압력을 받는 실린더로부터 크랭크케이스로 흐르기 때문에 환기 조치가 없는 한, 내연 엔진의 동작 동안 대기압보다 약간 더 높은 압력이 크랭크케이스에 축적되고, 가스는 존재하는 누출을 통해 환경으로 빠져나갈 수 있다. 이를 방지하기 위해, 현대식 내연 엔진에는 하나 이상의 크랭크케이스 벤트 라인이 장착되어 있다. 각각의 엔진 동작 지점에서, 이 라인은 크랭크케이스를, 현재 진공 상태인, 내연 엔진의 공기 흡기 시스템 영역으로 환기시킨다. 그 결과, 축적된 크랭크케이스 가스는 엔진에 의해 흡입되고 실린더에서 연소하는 데 참여한다.

스파크 점화 엔진의 경우, 제1 크랭크케이스 벤트 라인은 일반적으로 스로틀 밸브의 하류에 배치된 흡기 파이프에 연결되고, 여기서 엔진의 저-부하 지점에서, 즉 무압력 충전되는 통상 흡인 모드에서 주변 압력에 비해 더 크거나 더 작은 진공이 존재한다. 통상 흡인 모드에서는 과도한 크랭크케이스 가스가 흡기 파이프로 흘러 들어갈 수 있다. 이 제1 크랭크케이스 벤트 라인은 아래에서 저-부하 벤트 라인이라고 지칭된다.

압력 충전식 스파크 점화 엔진의 경우, 주변 압력에 비해 압력 충전 모드 동안 흡기 파이프에 과도한 압력이 존재하여 크랭크케이스 가스가 스로틀 밸브의 하류 흡기 파이프로 흘러 들어가지 못하기 때문에 제2 크랭크케이스 벤트 라인은 압력 충전 엔진의 경우 공기 필터 하류의 공기 흡기 시스템에 통상 연결된다. 이 지점에서 공기 필터 양단의 압력 강하로 인해 엔진의 압력 충전 모드에서 주변 압력에 비해 약간의 진공이 있다. 따라서 엔진의 압력 충전 모드에서 과도한 크랭크케이스 가스는 공기 필터 하류의 공기 흡기 시스템으로 흘러 들어갈 수 있다. 이 제2 크랭크케이스 벤트 라인은 아래에서 고-부하 벤트 라인이라고 지칭된다.

엔진이 꺼진 후 크랭크케이스 가스가 환경으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해, 크랭크케이스 내의 연소 가스, 연료 및 오일의 농도는 공기를 도입함으로써 항상 가능한 한 낮게 유지되어야 한다. 이는 크랭크케이스 환기 라인을 사용하여 압력이 가능한 한 높은 공기 흡기 시스템의 일부에 크랭크케이스를 연결하여 공기가 크랭크케이스로 흐를 수 있도록 함으로써 달성될 수 있다.

크랭크케이스와 공기 필터 하류의 공기 흡기 시스템 사이의 하나의 라인이 여러 압력 조건을 가진 여러 엔진 동작점에서 환기 기능과 고-부하 벤트 기능을 모두 수행할 수 있는 가능성이 있다. 체크 밸브의 도움으로 크랭크케이스 가스가 각각 원치 않은 방향으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.

엔진의 잘못된 조립 또는 수리로 인해 그리고 엔진의 손상으로 인해 환경으로 원치 않는 누출이 발생할 수 있다. 또한 환기 라인 및 벤트 라인이 오염되거나 결빙되면 이러한 라인이 막힐 수 있다. 이 경우 크랭크케이스 가스는 원하는 대로 흡기 파이프로 흘러 들어가지 못하고 환경으로 배출되어 원치 않는 오염 물질 배출을 야기할 수 있다.

원치 않는 오염 물질 배출이 발생하는 것을 피하기 위해, 크랭크케이스로부터 가스를 운반하는 모든 라인을 모니터링하는 것이 가능하다. 이 경우 오염된 배기 가스와 연소되지 않은 연료-공기 혼합물이 환경으로 누출되지 않도록 해야 한다. 이러한 이유로 크랭크케이스 환기 시스템에 누출을 검출하는 것이 유리하다.

크랭크케이스 환기 시스템을 통해 밸브/분리기와 입구 시스템 사이의 정확한 연결을 모니터링하는 방법 및 시스템은 DE 10 2010 027 117 A1에 알려져 있다. 이 알려진 시스템에서 엔진 제어기는 크랭크케이스 환기 시스템의 라인을 연결하여 형성된 회로가 원치 않는 라인 개방으로 인해 파손되었는지 여부를 모니터링한다. 회로의 파손은 크랭크케이스 환기 시스템이 누출되는 것으로 해석된다.

EP 2 616 655 B1은 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템을 진단하는 방법 및 장치를 개시한다. 크랭크케이스는 환기 장치를 통해 내연 엔진의 공기 공급 시스템에 연결된다. 이 알려진 방법에서, 주변 압력과 크랭크케이스 압력 사이의 압력 차이를 결정하고, 결정된 압력 차이에 따라 해제 조건이 충족되면 환기 장치에 결함이 존재하는 것으로 검출한다. 저역 통과 필터에 의해 필터링되는, 공기 공급 시스템의 공기 질량 흐름이 절대값으로 미리 결정된 제1 임계값을 초과하면 해제 조건이 충족된다.

DE 10 2013 225 388 A1은 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템에 누출이 있는지를 검출하는 방법을 개시한다. 이 경우, 크랭크케이스의 공동은 내연 엔진의 신선한 공기관으로 가스를 전달하기 위해 연결된다. 더욱이, 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 공동에 제공되고, 전자 제어 유닛이 상기 센서의 신호를 평가하기 위해 제공된다. 내연 엔진의 정해진 속도와 부하에서 크랭크케이스 환기 시스템의 압력 센서를 통해 가스 압력을 측정한다. 또한 실제 압력 값과 설정점 압력 값 간을 더 비교한다. 실제 압력 값이 설정점 압력 값을 초과하면 누출이 존재하는 것으로 검출된다.

본 발명의 목적은 크랭크케이스 환기 시스템의 결함을 높은 신뢰도로 검출하고 추적할 수 있는, 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법 및 장치를 제시하는 것이다.

상기 목적은 특허 청구항 1에 제시된 특징을 갖는 방법 및 특허 청구항 13에 제시된 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시형태 및 개선예는 종속 특허 청구항에 제시된다.

본 발명에 따른 방법에서, 크랭크케이스의 크랭크케이스 출구와, 상기 내연 엔진의 공기 경로와 각각 연관된 도입 지점 사이에 저-부하 벤트 라인과 고-부하 벤트 라인을 갖는, 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능은, 크랭크케이스 압력 센서에 의해 상기 크랭크케이스에 나타나는 압력을 측정하는 단계, 결함 없는 크랭크케이스 환기 시스템을 가정하여 모델링된 크랭크케이스 압력과 상기 측정된 압력을 비교하는 단계, 및 상기 비교의 결과로부터 상기 크랭크케이스 환기 시스템에서 결함의 존재 및 연관된 결함 위치에 관한 정보 항목을 결정하는 단계에 의해 점검된다.

본 발명의 장점은 특히 크랭크케이스 환기 시스템에서 발생하는 특정 결함을 검출하고 추적할 수 있다는 점에 있다. 크랭크케이스 환기 시스템에서 발생하는 결함을 검출하고 결함 위치를 찾는 것은 크랭크케이스 센서를 통해 측정된 크랭크케이스 압력 신호와, 결함 없는 크랭크케이스 환기 시스템을 가정하여 모델링된 크랭크케이스 압력 신호 간을 비교하고 비교 결과를 평가함으로써 달성된다. 이 결함 검출 및 결함 위치를 찾기 위해 추가 센서의 출력 신호, 특히 흡기 파이프 압력 센서 및 람다 센서의 출력 신호에 의존할 필요가 없다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 위치에 관한 정보 항목은 측정된 크랭크케이스 압력의 시간 특성과 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 시간 특성을 비교하는 것으로부터 결정된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 측정된 크랭크케이스 압력의 시간 특성과 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 시간 특성을 비교하는 것으로부터 엔진 동작점이 변한 후에 상기 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 위치에 관한 정보 항목이 결정된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 엔진 동작점의 변화가 검출된다. 특히, 엔진 동작점은 엔진 속도와 흡기 파이프 압력의 조합으로 설명된다. 엔진 속도 및/또는 흡기 파이프 압력의 급격한 변화는 동작 지점의 변화로 카운트된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 압력 측정은 상기 크랭크케이스에 배치된 크랭크케이스 압력 센서에 의해 수행된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 압력 측정은 상기 크랭크케이스에 직접 연결된 라인에 배치된 압력 센서에 의해 수행된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 저-부하 동작점, 즉 흡기 파이프 압력이 낮은 엔진 동작점으로부터 고-부하 동작점, 즉 흡기 파이프 압력이 높은 엔진 동작점으로 변경이 진단을 위해 사용된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 진단 시간 창에서 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상승하는 속도는 상기 모델링된 크랭크케이스 압력이 상승하는 속도와 비교되고, 만약 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력보다 주변 압력으로 더 빠르게 상승하는 경우, 크랭크케이스 환기 라인 또는 고-부하 벤트 라인에 누출이 존재하는 것으로 검출된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 시스템은 진단 시간 창이 종료할 때 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력 및 주변 압력을 초과하는지 여부를 점검하고, 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력 및 주변 압력을 초과하는 경우, 상기 고-부하 벤트 라인에 배치된 체크 밸브에 장애가 존재하는 것으로 검출된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 진단 시간 창에서 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상승하는 속도는 상기 모델링된 크랭크케이스 압력이 상승하는 속도와 비교되고, 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력보다 느리게 상승하는 경우, 상기 크랭크케이스 환기 라인에 막힘이 존재하는 것으로 검출된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고-부하 동작점으로부터 저-부하 동작점으로 변경이 진단을 위해 사용된다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 진단 시간 창에서 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 하강하는 속도는 상기 모델링된 크랭크케이스 압력이 하강하는 속도와 비교되고, 만약 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력보다 느리게 하강한 경우, 상기 저-부하 벤트 라인에 막힘이 있거나 또는 압력 제어 밸브에 장애가 있는 것으로 검출된다.

일 실시형태에 따르면, 본 발명은 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하기 위한 장치로서, 상기 시스템은 크랭크케이스의 크랭크케이스 출구와, 상기 내연 엔진의 공기 경로와 각각 연관된 도입 지점 사이에 저-부하 벤트 라인과 고-부하 벤트 라인을 갖고, 상기 장치는 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시형태에 기초하여 아래에서 보다 상세하게 논의된다.

도 1은 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하기 위한 장치를 예시하기 위한 개략도를 도시한다.
도 2는 결함 위치를 표시하는 다이어그램을 도시한다.
도 3은 측정 결과를 예시하기 위한 다이어그램을 도시한다.
도 4는 결함 위치를 표시하는 다이어그램을 도시한다.
도 5는 측정 결과를 예시하기 위한 다이어그램을 도시한다.
도 6은 결함 위치를 표시하는 다이어그램을 도시한다.
도 7은 측정 결과를 예시하기 위한 다이어그램을 도시한다.
도 8은 결함 위치를 표시하는 다이어그램을 도시한다.
도 9는 측정 결과를 예시하기 위한 다이어그램을 도시한다.

도 1은 내연 엔진(1)의 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하기 위한 장치를 예시하기 위한 개략도를 도시한다.

도시된 내연 엔진(1)은 크랭크케이스(3)를 포함하고, 크랭크케이스로부터 가스가 크랭크케이스 출구(4)를 통해 방출되고, 크랭크케이스 벤트 라인(7 및 20)을 통해 각각 도입 지점(5 및 30)에서 내연 엔진(1)의 공기 경로(6)로 도입된다. 이러한 가스는 블로바이 가스(9)와 오일의 탄화수소 증기이며, 이러한 증기는 도 1에서 참조 번호(8)로 표시된다. 크랭크케이스 벤트 라인(7)은 고-부하 벤트 라인이다. 크랭크케이스 벤트 라인(20)은 저-부하 벤트 라인이다.

도시된 예시적인 실시형태에서, 오일 분리기(13) 및 압력 제어 밸브(14)는 크랭크케이스 출구(4)와 도입 지점(5 및 30) 사이의 크랭크케이스 벤트 라인(7, 20)에 각각 배치된다. 압력 제어 밸브(14)의 하류에서 고-부하 벤트 라인(7)은 저-부하 벤트 라인(20)과 분리된다. 고-부하 벤트 라인(7)은 압축기(17) 상류의 도입 지점(5)에서 공기 경로(6)로 개방된다. 저-부하 벤트 라인(20)은 도입 지점(30)에서 스로틀 밸브(19) 하류의 공기 경로(6)로 개방된다.

내연 엔진(1)의 통상 흡인 모드에서, 스로틀 밸브(19)는 부분적으로 폐쇄되고, 스로틀 밸브(19) 하류의 공기 경로(6) 내의 가스 압력은 주변 공기 압력보다 낮다. 그 결과, 크랭크케이스(3)로부터 방출된 가스는 오일 분리기(13), 압력 제어 밸브(14), 및 스로틀 밸브(19)의 하류의 저-부하 벤트 라인(20)을 통해 공기 경로(6)로 도입된다.

내연 엔진(1)의 압력 충전 모드에서, 스로틀 밸브(19)가 개방되고, 따라서 신선한 공기가 신선한 공기 입구(15)를 통해 공기 경로(6)로 공급되고, 공기 필터(16), 압축기(17), 충전 공기 냉각기(18) 및 개방된 스로틀 밸브(19)를 통해 내연 엔진(1)의 연소실로 공급된다. 내연 엔진(1)의 이러한 압력 충전 모드에서, 스로틀 밸브(19)의 하류 영역에서 공기 경로(6)의 공기 압력은 주변 공기 압력보다 크다. 그 결과, 크랭크 케이스(3)로부터 방출된 가스는 오일 분리기(13) 및 압력 제어 밸브(14)를 통한 후 스로틀 밸브(19)의 하류가 아니라 도입 지점(5)의 고-부하 벤트 라인(7)을 통해 공기 경로(6)로 도입된다. 이 도입 지점(5)은 공기 필터(16)의 하류에 있지만 압축기(17), 충전 공기 냉각기(18) 및 스로틀 밸브(19)의 상류에 있는 공기 경로(6)에 위치된다.

도 1에 도시된 장치는, 크랭크케이스(3)에 배치되고 크랭크케이스(3)에 나타나는 압력을 측정하는 크랭크케이스 압력 센서(26)를 더 갖는다. 대안으로서, 이 크랭크케이스 압력 센서는 크랭크케이스(3)에 직접 연결된 라인에, 예를 들어, 크랭크케이스와 오일 분리기(13) 사이 또는 체크 밸브(22)와 크랭크케이스의 환기 입구(25) 사이에 배치될 수도 있다. 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 제공되는 출력 신호는 센서 신호(s1)로서 제어 유닛(10)에 공급되고, 아래에서 자세히 설명된 바와 같이, 내연 엔진(1)의 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하기 위해 제어 유닛(10)에서 평가된다.

또한 도 1로부터, 도시된 장치는, 공기 경로(6)로부터 분기되고 체크 밸브(22)를 통해 크랭크케이스(3)의 환기 입구(25)에 연결된 신선한 공기 라인(21)을 갖는 것을 알 수 있다. 이 공기는 엔진 동작 동안 크랭크케이스(3)를 통해 크랭크케이스 가스의 유출을 개선하는 데 사용된다.

도 1은 압축기(17)와 함께 배기 터보차저의 구성 부품인 터빈(24)을 더 도시한다. 내연 엔진으로부터 나오는 뜨거운 배기 가스가 이 터빈(24)에 공급되어 터빈의 터빈 휠에 회전을 부여한다. 터빈 휠은 배기 터보차저의 샤프트를 통해 압축기(17)의 압축기 임펠러에 연결되고, 임펠러는 또한 샤프트에 견고하게 연결되어, 압축기 임펠러에도 회전 운동을 전달하고, 압축기 임펠러는 압축기로 공급되는 신선한 공기를 압축한다. 이 압축된 신선한 공기는 내연 엔진(1)의 연소실로 공급되어 내연 엔진의 동력을 증가시킨다.

오일 분리기(13)는 크랭크케이스 출구(4)를 통해 방출되는 가스에 함유된 오일을 분리하고 이 오일을 다시 크랭크케이스(3)에 공급하기 위해 제공된다.

또한, 도 1에 도시된 장치는 크랭크케이스를 폐쇄하는 오일 캡(31) 및 오일 계량봉(32)을 갖는다.

또한, 도 1은 제어 유닛(10)이 메모리(11 및 23)와 상호 작용하는 것을 예시한다. 메모리(11)는 제어 유닛의 작업 프로그램을 저장하는 메모리이다. 메모리(23)는 특히 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하기 위해 제어 유닛(10)이 필요로 하는 데이터를 저장하는 데이터 메모리이다. 이 메모리는 하나 이상의 특성 맵에 저장된 경험적으로 결정된 데이터를 포함한다. 특히, 이 데이터는 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 필요한 압력 모델에 대응하는 데이터를 포함한다. 이 압력 모델은 결함 없는 크랭크케이스 환기 시스템(2)을 가정하여 모델링된 크랭크케이스 압력에 대응하는 데이터를 저장한다.

제어 유닛(10)은 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하고 크랭크케이스 환기 시스템이 기능하는지 여부를 확인하고, 적용 가능한 경우 각 결함 위치를 식별하기 위해 메모리(23)에 저장된 압력 모델 데이터를 사용하여 제어 유닛에 공급되는 크랭크케이스 압력 센서 신호(s1)를 평가한다.

따라서, 도 1에 도시된 장치는, 고-부하 벤트 라인과 저-부하 벤트 라인이 크랭크케이스 출구로부터 공기 경로로 이어지고 이 라인은 크랭크케이스로부터 공기 경로로 가스를 운반하는, 압력 충전식 내연 엔진의 크랭크케이스 환기 시스템을 도시한다. 여기서, 저-부하 벤트 라인(20)은 공기 질량 흐름을 제어하는 스로틀 밸브(19) 하류의 공기 경로(6)에 연결되고, 스로틀 밸브(19)와 크랭크케이스(3)의 입구 사이에 나타나는 압력이 주변 압력보다 낮은 부분 스로틀 모드 동안 활성화되고, 크랭크케이스(3)로부터 방출된 가스를 도입 지점(30)을 통해 공기 경로(6)로 운반한다. 압력 충전 모드에서는 스로틀 밸브(19)와 크랭크케이스(3)의 입구 사이에 나타나는 압력이 주변 압력보다 높은 고-부하 벤트 라인(7)이 활성화되고, 크랭크케이스(3)로부터 방출된 가스를 도입 지점(5)을 통해 공기 경로(6)로 운반한다.

본 발명의 실시형태에서, 동작점에 변화가 발생할 때, 크랭크케이스에 나타나는 압력에 대한 압력 값을 측정하고, 메모리(23)에 저장된 압력 모델 데이터와 비교하며, 여기서 압력 모델에 저장된 데이터는 추가 도면을 참조하여 아래에 설명된 결함 없는 크랭크케이스 환기 시스템이 존재한다는 가정 하에 결정된 데이터이다.

이와 관련하여, 도 1에 도시된 내연 엔진(1)의 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하는 예시적인 실시형태가 추가 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.

도 2는 주변 압력에 대해 환기 라인(21) 또는 고-부하 벤트 라인(7)에 누출이 존재할 때 도 1에 도시된 내연 엔진(1)을 도시한다. 이러한 결함 위치는 각각 도 2에서 문자 F로 표시된다.

저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로 변화가 있을 때 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 측정된 크랭크케이스 압력이 결함 없는 시스템에 대해 저장된 압력 모델에 저장된 것보다 주변 압력으로 보다 빠르게 상승하는 경우 제어 유닛(10)에 의해 이러한 누출이 검출된다.

도 3은 연관된 측정 결과를 예시하는 다이어그램을 도시한다. 이 다이어그램에서 K1로 표시된 신호 특성은 모델링된 크랭크케이스 압력을 나타내고, K2로 표시된 신호 특성은 주변 압력을 나타내며, K3으로 표시된 신호 특성은 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 측정된 크랭크케이스 압력을 나타낸다.

도 3의 좌측 다이어그램은, 진단 시간 창(τ)에서 저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로 변경된 후 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)을 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)과 비교함으로써, 측정된 크랭크케이스 압력이 주변 압력으로 상승하는 것이 모델링된 크랭크케이스 압력이 주변 압력으로 상승하는 것보다 더 빠르게 발생하는 것을 검출할 수 있는 것을 도시한다. 이 경우, 제어 유닛(10)은 도 2에서 문자 F로 표시된 바와 같이 크랭크케이스 환기 라인(21) 또는 고-부하 벤트 라인(7)에 누출이 있다고 인식한다.

도 3의 우측 다이어그램에서, 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 없는 상태가 예시되어 있다. 이 결함 없는 상태에서, 진단 시간 창(τ)에서 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)은 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)과 일치한다. 모델링된 크랭크케이스 압력과 측정된 크랭크케이스 압력은 동시에 주변 압력으로 상승한다.

진단 시간 창(τ)은, 저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로 동작점이 변할 때, 제어 유닛(10)에 의해 개방되고, 미리 결정된 시간 기간이 경과된 후에 종료된다.

도 4는 고-부하 벤트 라인(7)에 배치된 체크 밸브에 장애가 있을 때 도 1에 도시된 내연 엔진(1)을 도시한다. 이 결함 위치는 도 4에서 문자 F로 표시된다.

고-부하 벤트 라인(7)의 체크 밸브에서 이러한 장애는 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 측정된 크랭크케이스 압력이 진단 시간 창(τ)에서 결함 없는 시스템에 대해 저장된 것보다 주변 압력을 넘어 보다 빠르고 보다 강하게 상승하는 경우 제어 유닛(10)에 의해 검출된다.

도 5는 연관된 측정 결과를 예시하는 다이어그램을 도시한다. 이 다이어그램에서 K1로 표시된 신호 특성은 모델링된 크랭크케이스 압력을 나타내고, K2로 표시된 신호 특성은 주변 압력을 나타내며, K3으로 표시된 신호 특성은 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 측정된 크랭크케이스 압력을 나타낸다.

도 5의 왼쪽 다이어그램은, 진단 시간 창(τ)에서 저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로 변한 후, 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)을 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)과 비교함으로써, 측정된 크랭크케이스 압력이 주변 압력을 넘는 압력으로 상승하는 것이 모델링된 크랭크케이스 압력이 주변 압력으로 상승하는 것보다 더 빠르고 더 강하게 발생하는 것을 검출할 수 있는 것을 도시한다. 이 경우, 제어 유닛(10)은 도 4에서 F로 표시된 바와 같이 고-부하 벤트 라인(7)에 배치된 체크 밸브에 장애가 있다고 인식한다.

도 5의 우측 다이어그램에서, 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 없는 상태가 예시되어 있다. 이 결함 없는 상태에서, 진단 시간 창(τ)에서 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)은 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)과 일치한다. 모델링된 크랭크케이스 압력과 측정된 크랭크케이스 압력은 동시에 주변 압력으로 상승한다.

도 6은 크랭크케이스 환기 라인(21)에 막힘이 있을 때 도 1에 도시된 내연 엔진(1)을 도시한다. 이 결함 위치는 도 6에서 문자 F로 표시된다.

크랭크케이스 환기 라인(21)의 이러한 막힘은 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 측정된 크랭크케이스 압력이 저-부하 동작 지점으로부터 고-부하 동작 지점으로 변한 후 진단 시간 창(τ)에서 결함 없는 시스템에 대해 저장된 것보다 더 천천히 상승하는 경우 제어 유닛(10)에 의해 검출된다.

도 7은 연관된 측정 결과를 예시하는 다이어그램을 도시한다. 이 다이어그램에서 K1로 표시된 신호 특성은 모델링된 크랭크케이스 압력을 나타내고, K2로 표시된 신호 특성은 주변 압력을 나타내며, K3으로 표시된 신호 특성은 크랭크케이스 압력 센서를 통해 측정된 크랭크케이스 압력을 나타낸다.

도 7의 좌측 다이어그램은, 저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로 변한 후, 진단 시간 창(τ)에서, 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)을 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)과 비교함으로써, 진단 시간 창(τ)에서 측정된 크랭크케이스 압력이 상승하는 것이 모델링된 크랭크케이스 압력이 주변 압력으로 상승하는 것보다 더 느리게 발생하는 것을 검출할 수 있는 것을 도시한다. 이 경우, 제어 유닛(10)은 도 6에서 문자 F로 표시된 바와 같이 크랭크케이스 환기 라인(21)에 막힘이 있다고 인식한다.

도 7의 우측 다이어그램에서, 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 없는 상태가 예시되어 있다. 이 결함 없는 상태에서 진단 시간 창(τ)에서 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)은 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)과 일치한다. 모델링된 크랭크케이스 압력과 측정된 크랭크케이스 압력은 동시에 주변 압력으로 상승한다.

진단 시간 창(τ)은, 저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로 동작점이 변할 때, 제어 유닛(10)에 의해 개방되고, 미리 결정된 시간 기간이 만료된 후에 종료된다.

도 8은 저-부하 벤트 라인(20)에 막힘이 있거나 또는 압력 제어 밸브(14)에 장애가 있을 때 도 1에 도시된 내연 엔진(1)을 도시한다. 이러한 장애 위치는 도 8에서 문자 F로 표시된다.

이러한 결함은 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 측정된 크랭크케이스 압력이 고-부하 동작 지점으로부터 저-부하 동작 지점으로 변한 후 진단 시간 창(τ)에서 결함 없는 시스템에 대해 저장된 것보다 더 느리게 하강하는 경우 제어 유닛(10)에 의해 검출된다.

도 9는 연관된 측정 결과를 예시하는 다이어그램을 도시한다. 이 다이어그램에서 K1로 표시된 신호 특성은 모델링된 크랭크케이스 압력을 나타내고, K2로 표시된 신호 특성은 주변 압력을 나타내며, K3으로 표시된 신호 특성은 크랭크케이스 압력 센서를 통해 측정된 크랭크케이스 압력을 나타낸다.

도 9의 좌측 다이어그램은, 고-부하 동작점으로부터 저-부하 동작점으로 변한 후, 진단 시간 창(τ)에서, 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)을 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)과 비교함으로써, 진단 시간 창(τ)에서 측정된 크랭크케이스 압력이 하강하는 것이 모델링된 크랭크케이스 압력이 하강하는 것보다 더 느리게 발생하는 것을 검출할 수 있는 것을 도시한다. 이 경우, 제어 유닛(10)은 도 8에서 문자 F로 표시된 바와 같이 저-부하 벤트 라인(20)에 막힘이 있거나 압력 제어 밸브(14)에 장애가 있다고 인식한다.

도 9의 우측 다이어그램에서, 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 없는 상태가 예시되어 있다. 이 결함 없는 상태에서, 진단 시간 창(τ)에서 모델링된 크랭크케이스 압력의 특성(K1)은 측정된 크랭크케이스 압력의 특성(K3)과 일치한다. 모델링된 크랭크케이스 압력과 측정된 크랭크케이스 압력이 하강하는 것이 일치한다.

진단 시간 창(τ)은 고-부하 동작점으로부터 저-부하 동작점으로 동작점이 변할 때 제어 유닛(10)에 의해 개방되고, 미리 결정된 시간 기간이 경과된 후에 종료된다.

주변 압력에 가깝거나 주변 압력보다 훨씬 높은 흡기 파이프 압력을 갖는 고-부하 동작점으로부터, 원하는 크랭크케이스 압력 미만의, 예를 들어, 주변 압력보다 100hPa 낮은 흡기 파이프 압력을 갖는 저-부하 동작점으로 엔진 동작점이 신속히 변할 때, 예를 들어, 주변 압력보다 30hPa 낮은, 높은 크랭크케이스 압력을 갖는 제2 상태로부터, 예를 들어, 주변 압력보다 100hPa 낮은, 낮은 크랭크케이스 압력을 갖는 제1 상태로 크랭크케이스가 전환된다. 동작점이 급격히 변할 때 흡기 파이프 압력이 크랭크케이스 압력 아래로 하강하고, 저-부하 벤트 라인(20)을 통한 크랭크케이스 벤트 질량 흐름이 다시 흐르기 시작한다. 이 시점부터 크랭크케이스 압력은 예를 들어 주변 압력보다 100hPa 낮은 원하는 크랭크케이스 압력으로 빠르게 하강하고, 저-부하 벤트 라인을 통해 압력이 등화되는 것으로 인해 시스템에 결함이 없는 경우 거기서 안정화된다.

엔진 동작점이 고-부하 동작점으로부터 저-부하 동작점으로 변한 후 결함 없는 시스템에서 크랭크케이스의 압력 강하의 시간 특성은 언급된 압력 모델에 저장된다. 저장된 압력 모델 값과 측정된 압력 값을 비교한 것으로부터 크랭크케이스 환기 시스템에 장애가 있는지 여부를 검출할 수 있다.

1: 내연 엔진 2: 크랭크케이스 환기 시스템
3: 크랭크케이스 4: 크랭크케이스 출구
5: 도입 지점 6: 공기 경로
7: 고-부하 벤트 라인 8: 증발
9: 블로바이 가스 10: 제어 유닛
11: 메모리 13: 오일 분리기
14: 압력 조절 밸브 15: 신선한 공기 입구
16: 공기 필터 17: 압축기
18: 충전 공기 냉각기 19: 스로틀 밸브
20: 저-부하 벤트 라인 21: 크랭크케이스 환기 라인
22: 체크 밸브 23: 메모리
24: 터빈 25: 크랭크케이스의 환기 입구
26: 크랭크케이스 압력 센서 30: 도입 지점
31: 오일 캡 32: 오일 계량봉

Claims

내연 엔진(1)의 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하는 방법으로서, 상기 환기 시스템은 크랭크케이스(3)의 크랭크케이스 출구(4)와, 상기 내연 엔진의 공기 경로(6)로 각각 연관된 도입 지점(5, 30) 사이에 저-부하 벤트 라인(20)과 고-부하 벤트 라인(7)을 갖고, 상기 방법은,
크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 상기 크랭크케이스에 나타나는 압력을 측정하는 단계,
결함 없는 크랭크케이스 환기 시스템(2)을 가정하여 모델링된 크랭크케이스 압력과 상기 측정된 압력을 비교하는 단계, 및
상기 비교의 결과로부터 상기 크랭크케이스 환기 시스템(2)에서 결함의 존재 및 연관된 결함 위치에 관한 정보 항목을 결정하는 단계
를 포함하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제1항에 있어서, 측정된 크랭크케이스 압력의 시간 특성과 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 시간 특성을 비교하는 것으로부터 상기 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 위치에 관한 정보 항목을 결정하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제2항에 있어서, 엔진 동작점이 변한 후에 상기 측정된 크랭크케이스 압력의 시간 특성과 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 시간 특성을 비교하는 것으로부터 상기 크랭크케이스 환기 시스템의 결함 위치에 관한 정보 항목을 결정하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제3항에 있어서, 엔진 속도 및/또는 흡기 파이프 압력이 미리 결정된 임계값보다 더 빠르게 변할 때 상기 엔진 동작점의 변화를 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크랭크케이스(3)에 배치된 크랭크케이스 압력 센서(26)에 의해 압력 측정을 수행하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 크랭크케이스(3)에 직접 연결된 라인에 배치된 압력 센서에 의해 압력 측정을 수행하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 저-부하 동작점으로부터 고-부하 동작점으로의 변화를 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제7항에 있어서, 진단 시간 창(τ)에서 상기 측정된 크랭크케이스 압력의 상승 속도를 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 상승 속도와 비교하고, 만약 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력보다 주변 압력으로 더 빠르게 상승하면, 크랭크케이스 환기 라인(21) 또는 고-부하 벤트 라인(7)에 누출이 존재하는 것으로 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 시스템은 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 진단 시간 창(τ)이 종료할 때 상기 모델링된 크랭크케이스 압력 및 주변 압력을 초과하는지 여부를 점검하고, 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력 및 주변 압력을 초과하는 경우, 상기 고-부하 벤트 라인(7)에 배치된 체크 밸브에 장애가 존재하는 것으로 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 진단 시간 창(τ)에서 상기 측정된 크랭크케이스 압력의 상승 속도를 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 상승 속도와 비교하고, 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력보다 느리게 상승하는 경우, 상기 크랭크케이스 환기 라인(21)에 막힘이 존재하는 것으로 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 고-부하 동작점으로부터 저-부하 동작점으로의 변화를 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
제11항에 있어서, 진단 시간 창(τ)에서 상기 측정된 크랭크케이스 압력의 하강 속도를 상기 모델링된 크랭크케이스 압력의 하강 속도와 비교하고, 만약 상기 측정된 크랭크케이스 압력이 상기 모델링된 크랭크케이스 압력보다 느리게 하강하는 경우, 상기 저-부하 벤트 라인(20)에 막힘이 있거나 또는 압력 제어 밸브(14)에 장애가 있는 것으로 검출하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하는 방법.
내연 엔진(1)의 크랭크케이스 환기 시스템(2)의 기능을 점검하기 위한 장치로서, 상기 시스템은 크랭크케이스(3)의 크랭크케이스 출구(4)와, 상기 내연 엔진의 공기 경로(6)와 각각 연관된 도입 지점(5, 30) 사이에 저-부하 벤트 라인(20)과 고-부하 벤트 라인(7)을 갖고, 상기 장치는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛(10)을 갖는 것을 특징으로 하는, 크랭크케이스 환기 시스템의 기능을 점검하기 위한 장치.