WO2019096568A1 - Verfahren und vorrichtung zur diagnose einer kurbelgehäuseentlüftungsleitung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur diagnose einer kurbelgehäuseentlüftungsleitung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for diagnosing a crankcase ventilation line for a
  • unburned fuel can be dissolved in a lubricant of the internal combustion engine, which then evaporates again with increasing operating temperature.
  • a lubricant of the internal combustion engine for example, in stroke piston internal combustion engines according to the Otto principle or the diesel principle fuel can condense especially in the first seconds after a cold start on the oil film on the cold wall of the combustion chamber and dissolve in the oil film. This problem occurs mainly in a direct injection of fuel into the combustion chamber and especially in gasoline engines, but also in other methods of fuel supply and internal combustion engines.
  • the release of fuel in the lubricant causes an unwanted desired change in the lubricating properties of the lubricant. Thereby, the wear and the probability of the occurrence of a defect can be increased and the life expectancy of the internal combustion engine can be reduced.
  • the dissolved fuel in the lubricant evaporates again with increasing operating temperature and accumulates in a Hubkol ben internal combustion engine, especially in the crankcase. Since the crankcase forms a closed space, the pressure would rise steadily without venting. Therefore, the cure belgephaseuse, often referred to as a crankcase, connected via a crankcase ventilation line to the intake. Due to a pressure gradient from the crankcase to the intake tract, a mass flow which depends on the operating state of the internal combustion engine from the crankcase into the intake tract is established. In addition to products of complete and incomplete combustion (exhaust gas or inert gas), this mass flow, which passes as a so-called blow-by gas past the sealing rings of the pistons, passes from the combustion chamber into the crankcase.
  • the mass flow comprises air which flows into the crankcase via a ventilation line and optionally comprises soot.
  • Lube oil in the form of very small droplets, as well as hydrocarbons (fuel), which evaporate from the lubricant in the crankcase. In addition to the pressure reduction in the crankcase is thus achieved that no unburned fuel enters the environment.
  • crankcase ventilation system Since leaking components of the crankcase ventilation system can leak fuel vapors into the environment, legislation in some countries, particularly CARB USA, requires the crankcase ventilation system to be monitored for on-board tightness. In particular, it must be recognized if the Kurbelgepatuseent vent line is disconnected or in her a leak is present, whose diameter equal to or greater corresponds to the smallest diameter of the crankcase ventilation line.
  • WO 2012/034907 A1 shows a method for checking the function of a ventilation device for the venting of a Crankcase of an internal combustion engine, wherein the Kurbelge housing is connected via the venting device with a Heilzuker tion system of the internal combustion engine. The method comprises the following steps:
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus with which or in a simple and inexpensive manner, the functionality of a crankcase ventilation pipe of an internal combustion engine can be checked.
  • the invention is characterized by a method and a responsive device for diagnosing a crankcase ventilation line of a crankcase ventilation device for an internal combustion engine having a crankcase and an intake tract and a compressor disposed in the intake compressor for compressing the intake air.
  • Fresh air is diverted via a fresh air Z supply line from the intake.
  • a shut-off valve in the fresh air Z u Operations
  • a flow of fresh air in a free volume of the crankcase is enabled or prevented.
  • the free volume of the crankcase is determined by means of the crankcase housing vent line connected to the intake manifold upstream of the compressor.
  • Nitrogen sensors detected and depending on the detected
  • Nitrogen concentration is the tightness of Kurbelgepatu seentl ungs admir evaluated.
  • the invention uses in this context, the finding that the nitrogen oxide concentration in the crankcase ventilation line is dependent on whether a leak of different types and sizes or a separate or declined Kurbelge housing vent line is present.
  • the arrangement of the nitrogen oxide sensor at a location in or on the crankcase ventilation line close to their confluence with the intake tract of the internal combustion engine it is possible not only to detect the presence of a leak, but also estimate where in the course of Kurbelgepatuseentlüf management line this leak occurs.
  • d. H. Dense Kurbelgepatuseent vent line detected when the detected by the nitrogen oxide value of the nitrogen oxide concentration exceeds a first predetermined threshold. This threshold is determined experimentally on the test bench and stored in a memory de control device of the internal combustion engine.
  • the detected pixel the detected pixel
  • Threshold lower threshold compared and at Failure to meet this threshold is inferred from a leak in the crankcase ventilation line.
  • the height of the second threshold value is determined as a function of the leak size to be detected. If the legislation prescribes that a leak of a predetermined size must be reliably detected, an internal combustion engine with a predetermined crankcase device and taking into account the design of the internal combustion engine will have a corresponding one
  • the he summarized nitrogen oxide concentration is compared with a third, compared to the second threshold lower threshold and closed in the case of failure of this threshold to a remote or fallen crankcase ventilation line.
  • FIGURE shows a schematic representation of a supercharged internal combustion engine with a crankcase ventilation device and associated control device. For reasons of clarity, only those components are shown which are necessary for the understanding of the invention. In particular, only one cylinder of the internal combustion engine is shown.
  • the internal combustion engine BKM comprises an intake tract 1, an engine block 2, a cylinder head 3 and an exhaust tract 4.
  • the intake tract 1 starting from an intake opening 10, successively comprises an air filter 11, an air mass meter 12 as a load sensor, a compressor 13 of an exhaust gas turbocharger, a charge air cooler 14, a throttle valve 15, and a suction pipe 16 leading to a cylinder ZI is guided via an inlet channel in the engine block 2.
  • the throttle valve 15 is preferably an elekt romotorisch controlled throttle body (e-gas), the Publ tion cross-section in addition to the operation by the driver
  • the engine block 2 includes a crankcase 20 which receives a cure belwelle 21 and also a connecting rod 22 which is coupled to a piston 23 of the cylinder ZI and so coupled to the crankshaft 21 with the piston 23 of the cylinder ZI.
  • the crankcase 20 is also partially filled with lubricant 24, in particular engine oil and is circulated by means not presented Darge devices and filtered.
  • the crank housing 20 also includes a free volume, which may optionally extend to the cylinder head 3.
  • the cylinder head 3 comprises a valve drive with a Ga entslassventil 30 and a gas outlet valve 31 and associated valve actuators 32, 33.
  • the cylinder head 3 further comprises an injection valve 34 and a spark plug 35.
  • the injection valve 34 may be arranged in the intake manifold 1.
  • the exhaust gas tract 4 comprises seen in the flow direction of the exhaust gas, a turbine 41 of the exhaust gas turbocharger and a gas catalyst from 42, for example, as a 3-way catalyst is trained.
  • a turbine 41 of the exhaust gas turbocharger and a gas catalyst from 42, for example, as a 3-way catalyst is trained.
  • a gas catalyst from 42 for example, as a 3-way catalyst is trained.
  • Abgaska catalysts can be provided.
  • the turbine 41 is operatively connected to the compressor 13 by means of an unspecified shaft, so that the exhaust gas flow flowing through the turbine 41 drives the compressor 13. Further, necessary for the operation of the internal combustion engine BKM sensors in the exhaust system 4 are not shown.
  • a crankcase ventilation device 5 is provided, also referred to as PCV (Positive Crankcase Ventilation System), provided.
  • PCV Personal Crankcase Ventilation System
  • a switchable shut-off valve 52 is arranged and designed such that, depending on its switch position, the fresh air Z u Operationsstechnisch is coupled to the free volume of the crankcase 20 51 so that fresh air can flow into the crankcase 20 or uncoupled from so that a supply of fresh air into the crankcase 20 is prevented.
  • the fresh air Z umentstechnisch is coupled to the free volume of the crankcase 20 51 so that fresh air can flow into the crankcase 20 or uncoupled from so that a supply of fresh air into the crankcase 20 is prevented.
  • Fresh air Z supply line 51 also branch off downstream of the air filter 14 of the intake manifold 1. This has the advantage that purified fresh air is used to rinse the crankcase 20.
  • crankcase ventilation line 53 is provided, which connects the free volume of the crankcase 20 with the intake tract 1 at a location close to the inlet opening of the compressor 13.
  • the fresh air Z u Installations line 51 and the crankcase vent line 53 and appropriate control of the switching valve 52 can thus be a vent of the free volume of the crankcase 20 in certain operating states of the internal combustion engine BKM.
  • an oil separator 54 is provided in the crankcase ventilation line 53, preferably in the vicinity of the connection of the crankcase ventilation line 53. Thus, the oil from the gas can be largely removed and the separated oil is returned to the oil sump of the crankcase 20.
  • a control valve 55 is arranged in the form of a vacuum valve, which automatically adjusts an effective cross section of the crankcase ventilation line 53 in such a way that sets in the crankcase 20, a defined negative pressure against the ambient pressure.
  • crank vent line 53 is in the immediate vicinity of their point of introduction into the intake 1 upstream of the
  • Compressor 13 a nitrogen oxide sensor, hereinafter referred to as NO x sensor
  • Signal of this NO x sensor 56 is used for diagnosis in terms of Leakage of the crankcase ventilation line 53 pulled up, as will be explained later.
  • a control device 6 is provided, the sensors are assigned, each of which he grasps different operating variables, which are associated with the internal combustion engine BKM and generate a respective operating variable representing the measured signal.
  • the sensors are, for example, the air mass meter 12 and the NO x sensor 56.
  • NO x sensors are known in connection with the monitoring of catalytic converters of internal combustion engines and, for example in the
  • the control device 6 is designed to control, depending on at least one of the operating variables, actuators, which are assigned to the internal combustion engine BKM, namely by means of corresponding actuators, for the corresponding control signals for driving these are generated.
  • the control device 6 can therefore also be referred to as a device for operating the internal combustion engine, or for short as a motor control.
  • the actuators are, for example, the throttle valve 11, the injection valve 34, the spark plug 35 and the shut-off valve 52. Further signals for other actuators, which are necessary for operating the internal combustion engine BKM, but not shown, are generally designated by the reference symbol AS.
  • the control device 6 preferably comprises a computing unit (processor) 61, which is provided with a program memory 62, a memory memory (value memory) 63 and a fault memory 64 is coupled.
  • the error memory 64 is connected to a Tokyoan display device 65.
  • different thresholds SW1 to SW4 for nitrogen oxide concentrations are stored, the meaning of which will be explained in more detail later.
  • crankcase ventilation line 53 During certain operating phases of the internal combustion engine BKM, especially during cold start or high load in loaded mode in the crankcase 20 reached fuel and exhaust gases are supplied to the intake manifold 1 with active crankcase ventilation via the crankcase ventilation line 53.
  • blow-by gases also contain nitrogen oxides, which are detected by means of the NO x sensor 56. Is the
  • crankcase vent line 53 properly mounted fluid-tight and there is no leak in the crankcase vent line 53, which must be detected by the NO x sensor 56
  • Nitrogen oxide concentration above a predetermined threshold value SW1 are, for example, above 70ppm. If there is a leak in the crankcase ventilation line 53, the nitrogen oxide concentration detected by the NO x sensor 56 is lower.
  • lenen SW2 for example, below 25ppm, it is closed to a leak in the crankcase ventilation line 53.
  • the thresholds SW1 to SW4 are predetermined and are stored in the data memory 63.
  • the level of the threshold value SW2 is defined in accordance with the leak size to be detected by the legislator.
  • the NO x sensor 56 Due to the arrangement of the NO x sensor 56 in the crankcase ventilation line 53 in the immediate vicinity of their introduction point in the intake 1 upstream of the compressor 13 not only a general statement about the presence of a leak can be made, but also made a rough estimate, at which point this leak occurs.
  • the nitrogen oxide concentration detected by the NO x sensor 56 is the lower the closer the leak at the point of introduction of the crankcase ventilation line 53 lies in the intake tract 1.
  • the NO x sensor 56 is diagnosed and, if appropriate, adapted. This takes place in operating phases of
  • Nitrogen oxide concentration in this case should be approximately zero. However, if the detected nitrogen oxide concentration is above a further threshold value SW4, for example 10 ppm, then the NO x sensor 56 is classified as defective. However, if the measurement shows that the value of the nitrogen oxide concentration is different from zero, but is below the threshold value SW4, this value is used as an offset value for the adaptation of the
  • NO c sensor 56 approximately assumes the value of zero ppm.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine (BKM) mit einem Kurbelgehäuse (20) und einem Ansaugtrakt (1) und einem im Ansaugtrakt (1) angeordneten Verdichter (13) zum Verdichten der Ansaugluft, wobei Frischluft über eine Frischluftzuführungsleitung (51) von dem Ansaugtrakt (1) abgezweigt wird, abhängig von einer Schaltstellung eines Absperrventils (52) in der Frischluftzuführungsleitung (51) ein Fluss von Frischluft in ein freies Volumen des Kurbelgehäuses (20) ermöglicht oder unterbunden wird, das freie Volumen des Kurbelgehäuses (20) mittels der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) mit dem Ansaugtrakt (1) stromaufwärts des Verdichters (11) verbunden wird, während des Vorganges einer Kurbelgehäuseentlüftung die Stickoxidkonzentration in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) nahe der Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt (1) stromaufwärts des Verdichters (13) mittels eines Stickoxidsensors (56) erfasst wird und abhängig von der erfassten Stickoxidkonzentration die Dichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) bewertet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuse entlüftungsleitung für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung für eine
Brennkraftmaschine .
Vor allem unmittelbar nach einem Kaltstart einer Brennkraft maschine kann unverbrannter Kraftstoff in einem Schmierstoff der Brennkraftmaschine gelöst werden, der dann mit steigender Betriebstemperatur wieder ausdampft. Beispielsweise bei Hub kolben-Brennkraftmaschinen nach dem Otto-Prinzip oder nach dem Diesel-Prinzip kann Kraftstoff vor allem in den ersten Sekunden nach einem Kaltstart an dem Ölfilm an der kalten Wand der Brennkammer kondensieren und sich im Ölfilm lösen. Dieses Problem tritt vor allem bei einer Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum und vor allem bei Ottomotoren, aber auch bei anderen Verfahren der Kraftstoffzufuhr und Brennkraftmaschinen auf.
Das Lösen von Kraftstoff im Schmierstoff bewirkt eine uner wünschte Veränderung der Schmiereigenschaften des Schmier stoffs. Dadurch können der Verschleiß und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Defekts erhöht und die Lebenserwartung der Brennkraftmaschine verringert werden.
Der im Schmierstoff gelöste Kraftstoff verdampft mit steigender Betriebstemperatur wieder und sammelt sich in einer Hubkol ben-Brennkraftmaschine vor allem im Kurbelgehäuse an. Da das Kurbelgehäuse einen geschlossenen Raum bildet, würde ohne Entlüftung der Druck stetig ansteigen. Deshalb wird das Kur belgehäuse, oft auch als Kurbelkasten bezeichnet, über eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt verbunden. Aufgrund eines Druckgefälles vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt stellt sich ein vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängiger Massenstrom vom Kurbelgehäuse in den Ansaugtrakt ein. Dieser Massenstrom umfasst neben Produkten vollständiger und unvollständiger Verbrennung (Abgas bzw. Inertgas), welches als so genanntes Blowby Gas an den Dichtringen der Kolben vorbei vom Brennraum in das Kurbelgehäuse gelangt. Weiterhin umfasst der Massenstrom Luft, welche über eine Belüftungsleitung in das Kurbelgehäuse einströmt und er umfasst gegebenenfalls Ruß. Schmieröl in Form kleinster Tröpfchen, sowie Kohlenwasserstoffe (Kraftstoff) , die im Kurbelgehäuse aus dem Schmierstoff aus dampfen. Neben dem Druckabbau im Kurbelgehäuse wird damit auch erreicht, dass kein unverbrannter Kraftstoff in die Umwelt gelangt .
Da bei Leckagen von Komponenten der Kurbelgehäuseentlüf tungsanlage Kraftstoffdämpfe in die Umgebung gelangen können, schreiben Gesetzgebungen in einigen Ländern, insbesondere die CARB in USA vor, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsanlage hinsichtlich ihrer Dichtigkeit on board überwacht werden muss. Insbesondere muss erkannt werden, wenn die Kurbelgehäuseent lüftungsleitung abgetrennt ist oder in ihr ein Leck vorhanden ist, dessen Durchmesser gleich oder größer dem kleinsten Durchmesser der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung entspricht.
In der DE 10 2009 059 662 Al ist ein Verfahren zur Diagnose von Leitungssystemen, insbesondere von Kurbelgehäuse-Entlüftungen von Brennkraftmaschinen beschrieben, bei dem in wenigstens zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Ermittlungsschritten jeweils ein Korrekturwert für einen Betriebsparameter der Brennkraftma schine gebildet wird. Die Korrekturwerte oder daraus abgeleitete Werte werden zum Nachweis eines Fehlzustandes des Leitungs systems herangezogen. Die Ermittlungsschritte können dabei jeweils in einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine durch geführt werden.
Die WO 2012/034907 Al zeigt ein Verfahren zum Überprüfen der Funktion einer Entlüftungsvorrichtung für die Entlüftung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors, wobei das Kurbelge häuse über die Entlüftungsvorrichtung mit einem Luftzufüh rungssystem des Verbrennungsmotors verbunden ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- Bestimmen der Druckdifferenz zwischen einem Umgebungsdruck und einem Kurbelgehäusedruck im Kurbelgehäuse;
- Feststellen eines Fehlers in der Entlüftungsvorrichtung abhängig von der Druckdifferenz, wenn eine Freigabebedingung erfüllt ist; wobei die Freigabebedingung erfüllt ist, wenn ein durch einen Tiefpassfilter gefilterter Luftmassenstrom in dem LuftZuführungssystem betragsmäßig einen ersten Schwellenwert übersteigt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem beziehungsweise mit der auf einfache und kostengünstige Weise die Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung einer Brennkraftmaschine überprüft werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet aus durch ein Verfahren und eine kor respondierende Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuse entlüftungsleitung einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse und einem Ansaugtrakt und einem im Ansaugtrakt angeordneten Verdichter zum Verdichten der Ansaugluft. Frischluft wird über eine Frisch luftZuführungsleitung von dem Ansaugtrakt abgezweigt. Abhängig von einer Schaltstellung eines Absperrventils in der Frisch luftZuführungsleitung wird ein Fluss von Frischluft in ein freies Volumen des Kurbelgehäuses ermöglicht oder unterbunden. Das freie Volumen des Kurbelgehäuses wird mittels der Kurbeige- häuseentlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt stromaufwärts des Verdichters verbunden. Während des Vorganges einer Kurbelge häuseentlüftung wird die Stickoxidkonzentration in der Kur belgehäuseentlüftungsleitung nahe der Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt stromaufwärts des Verdichters mittels eines
Stickoxidsensors erfasst und abhängig von der erfassten
Stickoxidkonzentration wird die Dichtigkeit der Kurbelgehäu seentlüftungsleitung bewertet.
Die Erfindung nutzt in diesem Zusammenhang die Erkenntnis, dass die Stickoxidkonzentration in der Kurbelgehäuseentlüftungs leitung abhängig davon ist, ob eine Leckage unterschiedlicher Art und Größe oder eine abgetrennte oder abgefallene Kurbelge häuseentlüftungsleitung vorhanden ist.
Durch die Anordnung des Stickoxidsensors an einer Stelle in oder an der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung nahe an deren Einmündung in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ist es möglich, nicht nur das Vorhandensein einer Undichtigkeit festzustellen, sondern auch abzuschätzen, wo im Verlauf der Kurbelgehäuseentlüf tungsleitung diese Undichtigkeit auftritt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auf eine ord nungsgemäß funktionierende, d. h. dichte Kurbelgehäuseent lüftungsleitung erkannt, wenn der vom Stickoxidsensor erfasste Wert der Stickoxidkonzentration einen ersten vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert wird auf dem Prüfstand experimentell ermittelt und in einem Speicher de Steuerungseinrichtung der Brennkraftmaschine abgelegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die erfasste
Stickoxidkonzentration mit einem zweiten, gegenüber dem ersten
Schwellenwert niedrigeren Schwellenwert verglichen und bei Nichterreichen dieses Schwellenwertes wird auf ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung geschlossen.
Die Höhe des zweiten Schwellenwertes wird in Abhängigkeit der zu detektierenden Leckgröße festgelegt. Schreibt der Gesetzgeber vor, dass ein Leck mit einer vorgegebenen Größe sicher erkannt werden muss, so wird für eine Brennkraftmaschine mit einer vorgegebenen Kurbelgehäusevorrichtung und unter Berücksichtigung der Auslegung der Brennkraftmaschine ein entsprechender
Schwellenwert zugeordnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die er fasste Stickoxidkonzentration mit einem dritten, gegenüber dem zweiten Schwellenwert niedrigeren Schwellenwert verglichen und bei Nichterreichen dieses Schwellenwertes auf eine entfernte oder abgefallene Kurbelgehäuseentlüftungsleitung geschlossen. Durch die Abstaffelung der Schwellenwerte in Richtung kleinerer Werte für die Stickoxidkonzentration ist es auf einfache Weise möglich, ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung von einer gänzlich abgefallenen, abgetrennten oder nicht vorhandenen Kurbelgehäuseentlüftungsleitung zu unterscheiden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung und zugeordneter Steuerungseinrichtung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind dabei nur diejenigen Komponenten dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung notwendig sind. Insbesondere ist nur ein Zylinder der Brennkraftmaschine dargestellt.
Die Brennkraftmaschine BKM umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst in Strömungsrichtung der angesaugten Luft ausgehend von einer Ansaugöffnung 10 nacheinander einen Luftfilter 11, einen Luftmassenmesser 12 als Lastsensor, einen Verdichter 13 eines Abgasturboladers, einen Ladeluftkühler 14, eine Drosselklappe 15, und ein Saugrohr 16, das hin zu einem Zylinder ZI über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Weitere, für den Betrieb der Brennkraftmaschine BKM nötige Sensoren in dem Ansaugtrakt 1 sind nicht dargestellt. Bei der Drosselklappe 15 handelt es sich vorzugsweise um ein elekt romotorisch angesteuertes Drosselorgan (E-Gas) , dessen Öff nungsquerschnitt neben der Betätigung durch den Fahrer
(Fahrerwunsch) abhängig vom Betriebsbereich der Brennkraft maschine BKM über Signale einer elektronischen Steuerungs einrichtung 6 einstellbar ist. Zugleich wird zur Überwachung und Überprüfung der Stellung der Drosselklappe 15 ein Signal an die Steuerungseinrichtung 6 abgegeben.
Der Motorblock 2 umfasst ein Kurbelgehäuse 20, das eine Kur belwelle 21 aufnimmt und auch eine Pleuelstange 22, welche mit einem Kolben 23 des Zylinders ZI gekoppelt ist und die so die Kurbelwelle 21 mit dem Kolben 23 des Zylinders ZI koppelt. Das Kurbelgehäuse 20 ist ferner teilweise mit Schmierstoff 24, insbesondere Motoröl gefüllt und wird mittels nicht darge stellten Einrichtungen umgewälzt und gefiltert. Das Kurbel gehäuse 20 umfasst darüber hinaus ein freies Volumen, das sich gegebenenfalls auch hin zu dem Zylinderkopf 3 erstrecken kann.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventilantrieb mit einem Ga seinlassventil 30 und einem Gasauslassventil 31 und zugehörigen Ventilantrieben 32, 33. Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 34 und eine Zündkerze 35. Alternativ kann das Einspritzventil 34 auch in dem Ansaugtrakt 1 angeordnet sein.
Der Abgastrakt 4 umfasst in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, eine Turbine 41 des Abgasturboladers und einen Ab gaskatalysator 42, der beispielsweise als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist. Optional können auch noch weitere Abgaska talysatoren vorgesehen sein. Die Turbine 41 ist mittels einer nicht näher bezeichneten Welle mit dem Verdichter 13 wirk verbunden, so dass der durch die Turbine 41 strömende Abgasstrom den Verdichter 13 antreibt. Weitere, für den Betrieb der Brennkraftmaschine BKM nötige Sensoren in dem Abgastrakt 4 sind nicht dargestellt.
Zum Einleiten der im Kurbelgehäuse 20 vorhandenen Blowby-Gase in den Ansaugtrakt 1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung 5 vorgesehen, auch als PCV (Positive Crankcase Ventilation System) bezeichnet, vorgesehen. Diese weist eine Frischluft zuführungsleitung 51 auf, die stromaufwärts des Luftfilters 11 von dem Ansaugtrakt 1 abzweigt und zum Kurbelgehäuse 20 führt. In dieser FrischluftZuführungsleitung 51 ist ein schaltbares Absperrventil 52 so angeordnet und ausgebildet, dass abhängig von seiner Schaltstellung die FrischluftZuführungsleitung 51 mit dem freien Volumen des Kurbelgehäuses 20 gekoppelt ist, so dass Frischluft in das Kurbelgehäuse 20 einströmen kann oder von diesem entkoppelt ist, so dass eine Frischluftzufuhr in das Kurbelgehäuse 20 unterbunden ist. Alternativ kann die
FrischluftZuführungsleitung 51 auch stromabwärts des Luft filters 14 von dem Ansaugtrakt 1 abzweigen. Dies hat den Vorteil, dass gereinigte Frischluft zum Spülen des Kurbelgehäuses 20 verwendet wird.
Des Weiteren ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 vorgesehen, die das freie Volumen des Kurbelgehäuses 20 mit dem Ansaugtrakt 1 an einer Stelle nahe der Einströmöffnung des Verdichters 13 verbindet. Mittels der FrischluftZuführungs leitung 51 und der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 und entsprechendes Ansteuern des Schaltventils 52 kann somit bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine BKM eine Entlüftung des freien Volumens des Kurbelgehäuses 20 erfolgen. Da das aus dem Kurbelgehäuse 20 abzuführende Blowby-Gas in der Regel Schmieröl in Form von Ölnebel mitführt, ist in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53, vorzugsweise in der Nähe des Anschlusses der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 an dem Kurbelgehäuse 20 ein Ölabscheider 54 vorgesehen. Damit kann das Öl aus dem Gas weitestgehend entfernt werden und das abgeschieden Öl wird wieder dem Ölsumpf des Kurbelgehäuses 20 rückgeführt.
In der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 ist ein Regelventil 55 in Form eines Unterdruckventils angeordnet, das einen effektiven Querschnitt der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 selbsttätig anpasst und zwar derart, dass sich in dem Kurbelgehäuse 20 ein definierter Unterdrück gegen den Umgebungsdruck einstellt.
Bei einem geeigneten niedrigen Druck in dem Ansaugtrakt 1 stromaufwärts des Verdichters 13 und zwar in dem Bereich, in dem der zweite Kanal 53 in den Ansaugtrakt 1 mündet, strömen entsprechend die in dem freien Volumen des Kurbelgehäuses 20 befindlichen Gase über den zweiten Kanal 53 zurück in den Ansaugtrakt 1. Durch die jeweilige Schaltstellung des Ab sperrventils 52 in der FrischluftZuführungsleitung 51 kann ein Druck in dem freien Volumen des Kurbelgehäuses 20 beeinflusst werden. Somit kann durch entsprechendes Ansteuern des Ab sperrventils 52 in seine Schließstellung beispielsweise unter bestimmten Betriebsbedingungen die Spülung des Kurbelgehäuses 20 unterbunden werden.
An der Kurbelentlüftungsleitung 53 ist in unmittelbarer Nähe an deren Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt 1 stromaufwärts des
Verdichters 13 ein Stickoxidsensor, im Folgenden als NOx Sensor
56 bezeichnet, angeordnet. Dieser erfasst den Stickoxidgehalt des Blowby-Gases in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53. Das
Signal dieses NOx Sensor 56 wird zur Diagnose hinsichtlich der Undichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 heran gezogen, wie es später noch näher erläutert wird.
Ferner ist eine Steuerungseinrichtung 6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen er fassen, die der Brennkraftmaschine BKM zugeordnet sind und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Mess signal erzeugen. Die Sensoren sind beispielsweise der Luft massenmesser 12 und der NOx-Sensor 56. Solche NOx Sensoren sind im Zusammenhang zur Überwachung von Abgaskatalysatoren von Brennkraftmaschinen bekannt und beispielsweise in der
DE 10 2016 206 991 Al der Anmelderin beschrieben. Signale von weiteren Sensoren, die zur Steuerung der Brennkraftmaschine BKM nötig sind und der Steuerungseinrichtung 6 zugeführt werden, sind allgemein mit dem Bezugszeichen ES bezeichnet.
Die Steuerungseinrichtung 6 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen, Stellglieder, die der Brennkraftmaschine BKM zugeordnet sind, anzusteuern und zwar mittels entsprechender Stellantriebe, für die entsprechende Stellsignale zum Ansteuern dieser erzeugt werden. Die Steue rungseinrichtung 6 kann also auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine, oder kurz als Motorsteuerung bezeichnet werden .
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 11, das Einspritzventil 34, die Zündkerze 35 und das Absperrventil 52. Weitere Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der Brennkraftmaschine BKM nötig, aber nicht dargestellt sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.
Die Steuerungseinrichtung 6 umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor) 61, die mit einem Programmspeicher 62, einem Da- tenspeicher (Wertespeicher) 63 und einem Fehlerspeicher 64 gekoppelt ist. Der Fehlerspeicher 64 ist mit einer Fehleran zeigevorrichtung 65 verbunden. In dem Datenspeicher 63 sind verschiedene Schwellenwerte SW1 bis SW4 für Stickoxidkon zentrationen gespeichert, deren Bedeutung später noch näher erläutert wird.
In dem Programmspeicher sind mehrere Programme zum Betreiben der Brennkraftmaschine BKM gespeichert, die während ihres Betriebs oder teilweise auch noch nach deren Abstellen abgearbeitet werden. Unter anderem ist softwaremäßig eine kennfeldbasierte Funktion FKT_DIAG_KG zur Diagnose der Kurbelgehäuseentlüf tungsleitung 53 implementiert, wie sie nachstehend erläutert wird .
Der während bestimmter Betriebsphasen der Brennkraftmaschine BKM, insbesondere beim Kaltstart oder bei hoher Last im auf geladenem Betrieb in das Kurbelgehäuse 20 gelangter Kraftstoff und Abgase werden bei aktiver Kurbelgehäuseentlüftung über die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 dem Ansaugtrakt 1 zugeführt.
Diese Blowby-Gase enthalten unter anderem auch Stickoxide, welche mittels des NOx-Sensors 56 erfasst werden. Ist die
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 ordnungsgemäß fluiddicht montiert und befindet sich kein Leck in der Kurbelgehäuse entlüftungsleitung 53, so muss die vom NOx-Sensors 56 erfasste
Stickoxidkonzentration oberhalb eines vorgegebenen Schwel lenwertes SW1 liegen, beispielsweise oberhalb 70ppm. Befindet sich ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53, so ist die vom NOx-Sensor 56 erfasste Stickoxidkonzentration geringer.
Liegt diese unterhalb eines weiteren, vorgegebenen Schwel- lenwertes SW2, beispielsweise unterhalb 25ppm, so wird auf ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 geschlossen.
Ist der Anschluss der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 an dem
Ansaugtrakt 1 entfernt oder abgefallen, so ist die vom NOx-Sensor
56 erfasste Stickoxidkonzentration noch geringer als bei einem auftretendem Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53. Liegt diese unterhalb eines dritten vorgegebenen Schwellenwertes SW3, beispielsweise unterhalb 5ppm, so wird auf eine entfernte oder abgefallene Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 ge schlossen. In beiden Fehlerfällen erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher 64. Optional kann auch eine optische und/oder akustische Signalisierung mittels der Fehleranzeigevorrichtung 65 an den Fahrzeugführer erfolgen.
Die Schwellenwerte SW1 bis SW4 werden vorgegeben und sind in dem Datenspeicher 63 abgelegt. Insbesondere ist die Höhe des Schwellenwertes SW2 entsprechend der vom Gesetzgeber zu de- tektierenden Leckgröße festgelegt.
Durch die Anordnung des NOx-Sensor 56 in der Kurbelgehäuse entlüftungsleitung 53 in unmittelbarer Nähe an deren Einlei tungsstelle in den Ansaugtrakt 1 stromaufwärts des Verdichters 13 kann nicht nur eine allgemeine Aussage über das Vorhandensein einer Undichtigkeit gemacht werden, sondern auch eine grobe Abschätzung erfolgen, an welcher Stelle diese Undichtigkeit auftritt. Die vom NOx-Sensor 56 erfasste Stickoxidkonzentration ist umso geringer, je näher die Undichtigkeit an der Einlei tungsstelle der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 53 in den Ansaugtrakt 1 liegt. Um die Genauigkeit der gemessenen Stickoxidkonzentration zu erhöhen, wird der NOx-Sensor 56 diagnostiziert und gegebe nenfalls adaptiert. Dies erfolgt in Betriebsphasen der
Brennkraftmaschine BKM, bei denen der Druck im Ansaugtrakt 1 stromabwärts der Drosselklappe 15 geringer ist als der Umge bungsdruck. In diesem Fall fließt Ansaugluft durch die Kur belgehäuseentlüftungsleitung 53 in das Kurbelgehäuse 20 und dann in den Ansaugtrakt 1. Die mittels des NOx-Sensors 56 gemessene
Stickoxidkonzentration sollte in diesem Fall annähernd den Wert Null aufweisen. Liegt aber die erfasste Stickoxidkonzentration oberhalb eines weiteren Schwellenwertes SW4, beispielsweise lOppm, so wird der NOx-Sensor 56 als defekt eingestuft. Ergibt aber die Messung, dass der Wert der Stickoxidkonzentration von Null verschieden ist, aber unterhalb des Schwellenwertes SW4 liegt, wird dieser Wert als Offsetwert zur Adaption des
NOx-Sensor 56 herangezogen, so dass der Ausgangswert des
NOc-Sensor 56 annähernd den Wert Null ppm annimmt.
Begriffs-/Bezugszeichenliste
I Ansaugtrakt
10 Ansaugöffnung
II Luftfilter
12 Luftmassenmesser
13 Verdichter
14 Ladeluftkühler
15 Drosselklappe
16 Saugrohr
2 Motorblock
20 Kurbelgehäuse
21 Kurbelwelle
22 Pleuelstange
23 Kolben
24 Schmierstoff
3 Zylinderkopf
30 Gaseinlassventil
31 Gasauslassventil
32,33 Ventilantrieb
34 Einspritzventil
35 Zündkerze
4 Abgastrakt
41 Turbine
42 Abgaskatalysator
5 Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung
51 FrischluftZuführungsleitung
52 Absperrventil
53 Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 54 Ölabscheider
55 Regelventil
56 NOx-Sensor elektronische Steuerungseinrichtung
61 Recheneinheit, Prozessor
62 Programmspeicher
63 Datenspeicher, Wertespeicher
64 Fehlerspeieher
65 FehleranzeigeVorrichtung
BKM Brennkraftmaschine
FKT_DIAG_KG Funktion zur Diagnose der Kurbelgehäuseent lüftungsleitung
SW1-SW4 Schwellenwerte für die Stickoxidkonzentration
ZI Zylinder

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungs leitung (53) einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine (BKM) mit einem Kurbelgehäuse (20) und einem Ansaugtrakt (1) und einem im Ansaugtrakt (1) an geordneten Verdichter (13) zum Verdichten der Ansaugluft, wobei
- Frischluft über eine FrischluftZuführungsleitung (51) von dem Ansaugtrakt (1) abgezweigt wird,
abhängig von einer Schaltstellung eines Absperrventils (52) in der FrischluftZuführungsleitung (51) ein Fluss von Frischluft in ein freies Volumen des Kurbelgehäuses (20) ermöglicht oder unterbunden wird,
das freie Volumen des Kurbelgehäuses (20) mittels der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) mit dem Ansaugtrakt (1) stromaufwärts des Verdichters (11) verbunden wird,
Während des Vorganges einer Kurbelgehäuseentlüftung die Stickoxidkonzentration in der Kurbelgehäuseentlüftungslei tung (53) nahe der Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt (1) stromaufwärts des Verdichters (13) mittels eines Stick oxidsensors (56) erfasst wird,
abhängig von der erfassten Stickoxidkonzentration die Dichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) be wertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Stickoxidkonzent ration mit einem ersten vorgegebenen Schwellenwert (SW1) verglichen wird und bei Überschreiten dieses Schwellenwertes (SW1) auf eine dichte Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) erkannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Stickoxidkonzentration mit einem zweiten, gegenüber dem ersten Schwellenwert (SW1) niedrigeren Schwellenwert (SW2) verglichen wird und bei Nichterreichen dieses Schwellenwertes (SW2) auf ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) geschlossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Stickoxidkonzentration mit einem dritten, gegenüber dem zweiten Schwellenwert (SW2) niedrigeren Schwellenwert (SW3) verglichen wird und bei Nichterreichen dieses Schwellenwertes (SW3) auf eine entfernte oder abgefallene Kurbelgehäuseent lüftungsleitung (53) geschlossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (SW2) in Abhängigkeit der zu detektierenden Leckgröße festgelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichterreichen der Schwellenwerte (SW2, SW3) ein ent sprechender Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher (64) einer Steuerungseinrichtung (6) erfolgt und/oder eine Fehleranzei gevorrichtung (65) für den Fahrzeugführer des mit der Brenn kraftmaschine (BKM) angetriebenen Fahrzeuges aktiviert wird.
7. Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungs leitung (53) einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine (BKM) mit einem Kurbelgehäuse (20) und einem Ansaugtrakt (1) und einer im Ansaugtrakt (1) angeordneten Verdichter (13) zum Verdichten der Ansaugluft, mit
- einer FrischluftZuführungsleitung (51), welche vom Ansaugtrakt
(1) abzweigt und zum Kurbelgehäuse (20) führt,
- einem in der FrischluftZuführungsleitung (51) angeordneten Absperrventil (52), das abhängig von seiner Schaltstellung einen Fluss von Frischluft in ein freies Volumen des Kur belgehäuses (20) ermöglicht oder unterbindet,
- einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) , welche das freie Volumen des Kurbelgehäuses (20) mit dem Ansaugtrakt (1) stromaufwärts des Verdichters (11) verbindet,
- einem in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) an einer Stelle nahe der Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt (1) stromaufwärts des Verdichters (13) angeordneten Stick oxidsensor (56) zur Erfassung der Stickoxidkonzentration in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) ,
- einer Steuerungseinrichtung (6), welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen .
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