WO2020152236A1 - Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines kurbelgehäuseentlüftungssystems einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überprüfung der funktionsfähigkeit eines kurbelgehäuseentlüftungssystems einer brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for checking the functionality of a crankcase ventilation system
  • a crankcase ventilation system of an internal combustion engine is provided to supply the gases flowing past the piston rings from the combustion chamber of the internal combustion engine, usually referred to as blowby, to the intake tract of the internal combustion engine in order to avoid an increase in pressure above ambient pressure.
  • An impermissible overpressure can lead to increased emissions and engine damage.
  • Vent lines are provided which the crankcase gases on the one hand in
  • Suction mode leads into the intake tract downstream of a throttle valve provided in the intake tract and, on the other hand, leads into the intake tract downstream of an air filter box in front of the compressor in the supercharged mode.
  • Valve / separator and an inlet system through one Crankcase ventilation system known.
  • an electrical circuit detects electrical continuity through one
  • Hose connector and the one of valve / separator connector or the inlet system connector that is mechanically connectable to the hose connector. Using a wire integrated in the hose connector, electrical short circuits and thus an interrupted connection can be detected.
  • EP 2 616 655 B1 discloses a method and a device for diagnosing crankcase ventilation of internal combustion engines.
  • the crankcase is connected to an air supply system of the internal combustion engine via the ventilation device.
  • a pressure difference between an ambient pressure and a crankcase pressure is determined and, depending on the pressure difference determined, if an enabling condition is met, the presence of an error in the
  • Venting device detected.
  • the release condition is fulfilled when an air mass flow in the air supply system that is filtered through a low-pass filter exceeds a predetermined first threshold value.
  • DE 10 2013 225 388 A1 discloses a method for detecting a leak in a crankcase ventilation of an internal combustion engine.
  • a cavity of a crankcase gas is connected to a fresh air tract of the internal combustion engine.
  • a pressure sensor is provided for measuring a pressure in the cavity, an electronic control device being provided for the signal evaluation thereof.
  • a gas pressure is measured with the pressure sensor in the crankcase ventilation system at a defined speed and load of the internal combustion engine.
  • an actual pressure value is compared with a target pressure value. If the actual pressure value exceeds the target pressure value, the presence of a leak is recognized.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for checking the functionality of a crankcase ventilation system of an internal combustion engine, in which the check results obtained have a high degree of reliability.
  • crankcase ventilation system having two crankcase ventilation lines, which are arranged between a crankcase outlet of a crankcase and an associated inlet point in an air path of the internal combustion engine and via which gas can be introduced into the air path from the crankcase Steps taken:
  • crankcase ventilation system Component within the crankcase ventilation system is faulty.
  • the pressure in the crankcase is measured by means of a pressure sensor arranged in the crankcase or in a line connected directly to the crankcase.
  • Operating point change of the internal combustion engine and the gradient check takes place taking into account a detected operating point change.
  • the gradient test is carried out in response to the detected starting or stopping of the internal combustion engine.
  • permissible limit values for the gradient are determined and used for the gradient test.
  • the gradient test is carried out in response to the detected load change.
  • a threshold value for the gradient is determined and used for the gradient test.
  • a model pressure is calculated and the gradient check is carried out taking into account the determined model pressure.
  • the gradient check is carried out taking into account the determined model pressure.
  • Figure 1 is a schematic sketch illustrating a device for checking the functionality of a
  • FIG. 3 diagrams to illustrate measurement results
  • FIG. 9 diagrams to illustrate measurement results
  • Figure 10 is a flowchart to explain a method for
  • FIG. 11 shows a flow chart to explain a method for
  • the illustrated internal combustion engine 1 contains a crankcase 3, from which 4 gases are discharged via a crankcase outlet, which
  • Crankcase ventilation lines 7 and 20 are introduced at inlet points 5 and 30 in an air path 6 of the internal combustion engine 1.
  • crankcase ventilation lines 7, 20, an oil separator 13 and a pressure control valve 14 are arranged between the crankcase outlet 4 and the inlet points 5 and 30, respectively. Downstream of the
  • Pressure control valve 14 separates the crankcase ventilation line 7 from the crankcase ventilation line 20.
  • the crankcase ventilation line 7 opens via a suction jet pump 8 at the inlet point 5 upstream of one
  • Compressor 17 into the air path 6.
  • the driving mass flow is provided from the high pressure side of the compressor 17 and is supplied to the suction jet pump 8 via a drive jet line 25.
  • the crankcase ventilation line 20 opens into the air path 6 downstream of a throttle valve 19 at the inlet point 30.
  • the throttle valve 19 In the suction mode of the internal combustion engine 1, the throttle valve 19 is closed and the gas pressure within the air path 6 downstream of the throttle valve 19 is lower than the ambient air pressure. Consequently, gas discharged from the crankcase 3 via the oil separator 13, the pressure control valve 14 and the
  • Crankcase ventilation line 20 is introduced into the air path 6 downstream of the throttle valve 19.
  • the throttle valve 19 is opened, so that fresh air supplied to the air path 6 via a fresh air inlet 15 via an air filter 16, the compressor 17, a charge air cooler 18 and the opened throttle valve 19 the combustion chamber of the internal combustion engine 1 arranged inside the crankcase 3 is fed.
  • the air pressure in the air path 6 in the region downstream of the throttle valve 19 is greater than the ambient air pressure. Consequently, gas discharged from the crankcase 3 is introduced via the oil separator 13 and the pressure control valve 14 not downstream of the throttle valve 19, but at the introduction point 5 into the air path 6.
  • This inlet point 5 is positioned in the air path 6 downstream of the air filter 16, but upstream of the compressor 17, the charge air cooler 18 and the throttle valve 19.
  • the device shown in FIG. 1 also has an im
  • crankcase 3 arranged crankcase pressure sensor 26, by means of which the pressure prevailing in the crankcase 3 is measured. Furthermore, in the area of the fresh air inlet 15 of the air path 6 there is an ambient pressure sensor 9, between the air filter 16 and the compressor 17 a first intake manifold pressure sensor 29, which is not absolutely necessary for the method shown, and between the throttle valve 19 and the crankcase 3 a second intake manifold pressure sensor 28 arranged.
  • the output signals provided by the pressure sensors 26, 9, 29 and 28 are fed as sensor signals s1, s2, s3 and s4 to a control unit 10 and evaluated in the latter in order to check the functionality of the
  • the device shown has a fresh air line 21 branching off from the air path 6, which leads via a
  • Compressor 17 is part of an exhaust gas turbocharger of internal combustion engine 1. Hot exhaust gas from the internal combustion engine is supplied to this turbine 24 and sets the turbine wheel of the turbine in rotation.
  • the turbine wheel is connected via a shaft of the exhaust gas turbocharger to a compressor wheel of the compressor 17, which is also firmly connected to the shaft, so that the compressor wheel is also rotated and compresses the fresh air supplied to the compressor 17. This compressed fresh air is the combustion chambers of the
  • the oil separator 13 is provided to separate oil contained in the gases discharged via the crankcase outlet 4 and to return it to the crankcase 3.
  • an additional channel which bypasses the oil separator 13 via a safety valve 12 is provided between the crankcase outlet 4 and the pressure control valve 14.
  • the gas output via the crankcase outlet 4 is conducted into the crankcase ventilation line 7 downstream of the oil separator via this additional channel.
  • the device shown in FIG. 1 has a
  • the control unit 10 interacts with memories 11 and 23.
  • the memory 11 is a memory in which the work programs of the control unit are stored.
  • the memory 23 is a data memory in which data are stored which the control unit 10 requires, inter alia, to check the functionality of the crankcase ventilation system. These include, for example, predetermined, empirically determined data, data that are stored in one or more characteristic diagrams or data that correspond to a print model.
  • the control unit 10 evaluates sensor signals s1 -sx supplied to it, which include the sensor signals S1, S2, S3, S4 provided by the pressure sensors, using data stored in the memory 23 To provide control signals st1 -sty for various components of the internal combustion engine and, inter alia, to check the functionality of the crank ventilation system 2 of the internal combustion engine 1 and to determine whether that
  • Crankcase ventilation system is functional or not.
  • the device shown in FIG. 1 accordingly shows one
  • crankcase ventilation system of a supercharged internal combustion engine in which two crankcase ventilation lines lead from the crankcase outlet into the air path of the internal combustion engine, which conduct gases from the crankcase into the air path.
  • the crankcase ventilation line 20 is there
  • crankcase 3 prevailing pressure is less than the ambient pressure, active.
  • the crankcase ventilation line 7, however, is in the charged operation of the internal combustion engine, in which the pressure prevailing between the throttle valve 19 and the inlet of the crankcase 3 is greater than that
  • the suction jet pump 8 also results in a significant suppression in the crankcase in relation to the ambient pressure, even in the charged operation. This makes it much easier to identify a malfunction.
  • the ventilation of the crankcase can also be promoted by evaluating the slight negative pressure that is present downstream of the air filter 16.
  • FIG. 2 shows sketches to explain a first embodiment of the invention.
  • a leak has occurred at the point in the crankcase ventilation line 7 marked with the letter “F”.
  • a leak in the ventilation line 7 leads to a deterioration in the crankcase ventilation, since in this case the pressure in the
  • crankcase ventilation line is significantly higher than when the crankcase ventilation system is intact. Consequently, the means of
  • Crankcase pressure sensor 26 measured pressure P_kgh during supercharged operation, in which the pressure PJm prevailing between the throttle valve 19 and the inlet of the crankcase 3 is greater than that
  • Ambient pressure P_amb higher and, depending on the size of the leak, can also be almost the ambient pressure, as illustrated in the lower right diagram of FIG. 2.
  • crankcase ventilation line 7 to crankcase ventilation line 20 instead. If the crankcase ventilation line 20 is intact, then the regular crankcase pressure is set again by means of the pressure control valve 14. However, since a significantly higher pressure P_kgh is vented into air path 6 or the intake manifold in the event of a fault, the pressure gradient of P_kgh has large negative values. From this it can be concluded that the crankcase ventilation line 7 must be defective, since otherwise an effective ventilation during the
  • Crankcase ventilation line 7 are diagrams in FIG.
  • FIG. 4 shows sketches to explain a second embodiment of the invention.
  • a leak has again occurred at the point marked with the letter “F” in the crankcase ventilation line 7.
  • crankcase pressure P_kgh behaves in the opposite manner when there is a positive load change.
  • the pressure gradient is positive in the event of a positive load change over a longer period of time than in the presence of an intact crankcase ventilation system.
  • crankcase ventilation line 7 The presence of an intact crankcase ventilation system is illustrated and in the lower right diagram the course of the crankcase pressure P_kgh when there is a leak in the crankcase ventilation line 7.
  • FIG. 5 shows sketches to explain a third embodiment of the invention. In this embodiment, a leak has occurred at the point marked with the letter “F”, this point in the
  • crankcase ventilation line 20 The difference to the embodiments shown in FIGS. 2 and 4 lies in the crankcase ventilation line 20.
  • crankcase ventilation line 20 has a leak, this can be detected by evaluating the gradient of the crankcase pressure P_kgh during a negative load change. In this case, the
  • crankcase ventilation system is illustrated and in the lower right diagram the course of the crankcase pressure P_kgh when there is a leak in the crankcase ventilation line 20.
  • FIG. 6 shows sketches to explain a fourth embodiment of the invention. If the gradient of the crankcase pressure P_kgh has too low negative values during an engine start-up, this indicates that either there is a leak in the ventilation line 20 or that the oil cap 27 is not closed. These two error cases are illustrated in the upper representation of FIG. 6 with the letter “F” and also from the two lower ones
  • FIG. 7 shows sketches to explain a fifth embodiment of the invention. If the gradient of the crankcase pressure P_kgh has too low positive values during an engine stop, this indicates that either there is a leak in the ventilation line 20 or that the oil cover 27 does not close tightly.
  • Crankcase ventilation line 20 can be guaranteed. Likewise, it can often be checked whether the oil cover 27 is closed or not.
  • FIG. 8 shows sketches to explain a sixth embodiment of the invention.
  • a blocked ventilation line 21 as is marked with the letter “F” in the upper illustration of FIG. 8.
  • the gradient of the crankcase pressure P_kgh is considered during an engine start. If the ventilation line 21 is blocked, then the crankcase volume is evacuated in a shorter time than with an intact one
  • Ventilation line 21 since in this case no or only less fresh air can flow in. This leads to a higher negative gradient of the
  • FIG. 9 shows diagrams to illustrate measurement results which were obtained on a real vehicle in which the above-described error was present.
  • the curves denoted by K1 drawn in broken lines, each indicate an intact ventilation line 21 and the curves denoted by K2 each indicate a defective ventilation line 21.
  • FIG. 10 shows a flow chart to explain a method for checking the functionality of a crankcase ventilation system of an internal combustion engine according to a first exemplary embodiment for the invention.
  • step S1 The crankcase pressure P_kgh is then measured in a step S2 by means of the
  • Crankcase pressure sensor 26 a forwarding of the measured pressure value to the control unit 10 and a calculation of the gradient of the
  • an operating point change is recorded in a step S7.
  • a subsequent step S8 it is checked whether an engine start or an engine stop has taken place. If the existence of a
  • step S9 in which limit values for the gradient of the
  • Crankcase pressure P_kgh can be determined. These limit values are used in step S3 for the gradient test mentioned.
  • a query is made as to whether or not the gradient determined lies within the determined limit values. If the gradient determined lies within these limit values, the process returns to step S2. If the determined gradient is not within the determined limit values, a transition is made to step S5. In this step S5 an entry is made in a
  • step S10 a check is made as to whether there is a positive or a negative load step. If this is not the case, then a return is made to step S7. If, on the other hand, it is recognized in step S10 that there is a positive or a negative load step, a transition is made to a step S1 1. In this step S1 1, a
  • Crankcase sensor 26 measured crankcase pressure P_kgh
  • step S4 an inquiry is made as to whether the gradient determined exceeds the determined threshold value or not. If the gradient determined does not exceed the threshold value mentioned, a return is made to step S2. If, on the other hand, the gradient determined exceeds the threshold value mentioned, a transition is made to step S5. In this step S5, an entry is made in an error memory. The program then proceeds to step S6, at which the method ends.
  • FIG. 11 shows a flowchart to explain a method for checking the functionality of a crankcase ventilation system of an internal combustion engine according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the method also begins with a step S1. Then a measurement of the
  • crankcase pressure P_kgh by means of the crankcase pressure sensor 26, forwarding the measured pressure value to the control unit 10 and calculating the gradient of the crankcase pressure by means of the control unit 10.
  • the control unit 10 carries out a
  • a model pressure P_kgh_mdl is determined in a step S12.
  • This determined model pressure is used for the gradient test in step S3.
  • a temporal gradient is also formed from this model pressure.
  • the method can be carried out by means of a continuous comparison of the modeled and measured pressure, taking into account any tolerances.
  • a query is made as to whether the determined gradients of the sensor and model have similar courses. If the determined gradient of the measured value is therefore within a range around the model gradient, then a return is made to step S2. If the determined gradient is not within the determined range, then a transition is made to step S5. In this step S5, an entry is made in an error memory. The program then goes to step S6, at which the method ends.
  • the method can be carried out according to the above procedure, that is to say only to certain ones
  • crankcase ventilation system Fault locations / states of the crankcase ventilation system. In particular, it can be diagnosed which of the crankcase ventilation lines has a defect and whether there is a missing oil cover. Also active control of other engine components to a certain operating state
  • This method does not need to be brought about.
  • crankcase ventilation The mass flow that flows from the crankcase into the air path or intake manifold can be modeled much more precisely. This benefits from a preliminary determination of the cylinder gas composition, which ultimately has a positive impact on engine emissions, especially in highly transient engine operation.
  • crankcase pressure is measured by means of a crankcase sensor.
  • the gradient of the measured crankcase pressure is then determined.
  • an operating point change is recognized. Suitable variables for recognizing and identifying an operating point change are, for example, the air path pressure and its gradient, the engine speed, the ambient pressure and the throttle valve position.
  • limit values for the crankcase pressure gradient are then determined and a gradient test is carried out
  • a faulty system can be diagnosed by changing the operating point.
  • the engine control unit of the respective vehicle stores meaningful information about a fault that has been detected, which enables a quick and targeted exchange of defective components in a workshop.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) einer Brennkraftmaschine (1), wobei das Kurbelgehäuseentlüftungssystem (2) zwei zwischen einem Kurbelgehäuseausgang (4) eines Kurbelgehäuses (3) und einer jeweils zugehörigen Einleitstelle (5, 30) in einen Luftpfad der Brennkraftmaschine (1)angeordnete Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen (7, 20) aufweist, über welche Gas aus dem Kurbelgehäuse (3) in den Luftpfad (6) einleitbar ist. Bei dem Verfahren werden folgende Schritte durchgeführt: - Messung eines Druckes im Kurbelgehäuse mittels eines Kurbelgehäusedrucksensors (20), - Zuführen der gemessenen Druckwerte an eine Steuereinheit (10), - Berechnung des Gradienten des gemessenen Druckes, - Durchführen einer Gradientenprüfung, - Überprüfen, ob der Gradient ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, - Rücksprung zur Messung des Druckes, wenn der Gradient das vorgegebene Kriterium erfüllt, - Vornahme eines Eintrags in einen Fehlerspeicher, wenn der Gradient das vorgegebene Kriterium nicht erfüllt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer
Brennkraftmaschine.
Ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine ist dazu vorgesehen, die an den Kolbenringen vorbeiströmenden Gase aus dem Brennraum der Brennkraftmaschine, meist als Blowby bezeichnet, dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zuzuführen, um einem Druckanstieg über Umgebungsdruck zu vermeiden. Ein unzulässiger Überdruck kann zu erhöhten Emissionen und zu Motorschäden führen. Bei aufgeladenen Motoren sind in der Regel zwei
Entlüftungsleitungen vorgesehen, welche die Kurbelraumgase einerseits im
Saugbetrieb stromab einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe in den Ansaugtrakt einleitet und andererseits im aufgeladenen Betrieb stromab eines Luftfilterkastens vor dem Kompressor (Verdichter) in den Ansaugtrakt einleitet.
Gemäß vorgesehener gesetzlicher Vorschriften ist eine Überwachung aller Leitungen notwendig, die Gase aus dem Kurbelgehäuse führen. Dabei soll sichergestellt werden, dass keine ungereinigten Abgase und kein unverbranntes Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Umgebung austreten können. Aus diesem Grund ist eine Erkennung einer Leckage in der Größenordnung des kleinsten
Leitungsquerschnitts im Kurbelgehäuseentlüftungssystem vorgeschrieben.
Während die Leitung für einen gedrosselten Betrieb bereits über diverse
Diagnosefunktionen der Luftpfad- und/oder Gemischregelung überwacht werden kann oder eine Überwachung nicht vorgeschrieben ist, da die Entlüftungskanäle innerhalb des Motorblocks verlaufen, stellt sich die Situation für die im aufgeladenen Betrieb, in welchem der Saugrohrdruck größer ist als der Umgebungsdruck, relevante Leitung deutlich schwieriger dar. Eine Erkennung von Leckagen, auch infolge von Alterungseffekten, ist aufgrund der Gesetzeslage zwingend notwendig.
Aus der DE 10 2010 027 1 17 A1 sind ein Verfahren und ein System zum
Überwachen einer ordnungsgemäßen Verbindung zwischen einem
Ventil/Abscheider und einem Einlasssystem durch ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem bekannt. Bei diesem bekannten System detektiert ein elektrischer Schaltkreis elektrische Kontinuität durch einen
Schlauchverbinder und den einen von Ventil/Abscheider-Verbinder oder den Einlasssystem-Verbinder, der mit dem Schlauchverbinder mechanisch verbindbar ist. Unter Verwendung eines in den Schlauchverbinder integrierten Drahtes können elektrische Kurzschlüsse und damit eine unterbrochene Verbindung detektiert werden.
Aus der EP 2 616 655 B1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftung von Verbrennungsmotoren bekannt. Das
Kurbelgehäuse ist über die Entlüftungsvorrichtung mit einem Luftzuführungssystem des Verbrennungsmotors verbunden. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Druckdifferenz zwischen einem Umgebungsdruck und einem Kurbelgehäusedruck ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten Druckdifferenz dann, wenn eine Freigabebedingung erfüllt ist, das Vorliegen eines Fehlers in der
Entlüftungsvorrichtung festgestellt. Die Freigabebedingung ist dann erfüllt, wenn ein durch einen Tiefpassfilter gefilterter Luftmassenstrom in dem Luftzuführungssystem betragsmäßig einen vorgegebenen ersten Schwellenwert übersteigt.
Aus der DE 10 2013 225 388 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine bekannt. Dabei ist ein Hohlraum eines Kurbelgehäuses Gas führend mit einem Frischlufttrakt der Brennkraftmaschine verbunden. Des Weiteren ist ein Drucksensor zur Messung eines Druckes in dem Hohlraum vorgesehen, wobei für dessen Signalauswertung ein elektronisches Steuergerät vorgesehen ist. Es erfolgt ein Messen eines Gasdruckes mit dem Drucksensor in dem Kurbelgehäuseentlüftungssystem bei einer definierten Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine. Des Weiteren erfolgt ein Vergleich eines Ist-Druckwertes mit einem Soll-Druckwert. Überschreitet der Ist-Druckwert den Soll-druckwert, dann wird das Vorliegen einer Leckage erkannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei denen die erhaltenen Überprüfungsergebnisse eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine, wobei das Kurbelgehäuseentlüftungssystem zwei zwischen einem Kurbelgehäuseausgang eines Kurbelgehäuses und einer jeweils zugehörigen Einleitstelle in einen Luftpfad der Brennkraftmaschine angeordnete Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen aufweist, über welche Gas aus dem Kurbelgehäuse in den Luftpfad einleitbar ist, werden folgende Schritte ausgeführt:
- Messung eines Druckes im Kurbelgehäuse mittels eines
Kurbelgehäusedrucksensors,
- Zuführen der gemessenen Druckwerte an eine Steuereinheit,
- Berechnung des zeitlichen Gradienten des gemessenen Druckes,
- Durchführen einer Gradientenprüfung,
- Überprüfen, ob der Gradient ein vorgegebenes Kriterium erfüllt,
- Rücksprung zur Messung des Druckes, wenn der Gradient das vorgegebene Kriterium erfüllt,
- Vornahme eines Eintrags in einen Fehlerspeicher, wenn der Gradient das vorgegebene Kriterium nicht erfüllt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch eine
Auswertung eines mittels eines Kurbelgehäusedrucksensors gemessenen Druckes zuverlässige Aussagen darüber getroffen werden können, ob und welche
Komponente innerhalb des Kurbelgehäuseentlüftungssystem fehlerhaft ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Messung des Druckes im Kurbelgehäuse mittels eines im Kurbelgehäuse oder in einer mit dem Kurbelgehäuse direkt verbundenen Leitung angeordneten Drucksensors vorgenommen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Erfassung eines
Betriebspunktwechsels der Brennkraftmaschine und die Gradientenprüfung erfolgt unter Berücksichtigung eines erfassten Betriebspunktwechsels.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird erfasst, ob ein Starten oder ein Stoppen der Brennkraftmaschine vorgenommen wurde und die Gradientenprüfung als Reaktion auf das erfasste Starten oder Stoppen der Brennkraftmaschine durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden bei erfasstem Starten oder Stoppen der Brennkraftmaschine zulässige Grenzwerte für den Gradienten ermittelt und zur Gradientenprüfung verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird erfasst, ob ein negativer oder ein positiver Lastwechsel der Brennkraftmaschine vorgenommen wurde und die Gradientenprüfung als Reaktion auf den erfassten Lastwechsel durchgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird bei erfasstem Lastwechsel ein Schwellwert für den Gradienten ermittelt und zur Gradientenprüfung verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Berechnung eines Modelldruckes und die Gradientenprüfung erfolgt unter Berücksichtigung des ermittelten Modelldruckes. Bei Verwendung eines solchen Modells kann dabei von einer diskontinuierlichen auf eine kontinuierliche Gradientenprüfung übergegangen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Skizze zur Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine,
Figur 2 Skizzen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der
Erfindung,
Figur 3 Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen,
Figur 4 Skizzen zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung,
Figur 5 Skizzen zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der
Erfindung,
Figur 6 Skizzen zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der
Erfindung, Figur 7 Skizzen zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform der
Erfindung,
Figur 8 Skizzen zur Erläuterung einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung,
Figur 9 Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen,
Figur 10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur
Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung und
Figur 11 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur
Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Skizze zur Veranschaulichung einer
Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 einer Brennkraftmaschine 1.
Die dargestellte Brennkraftmaschine 1 enthält ein Kurbelgehäuse 3, aus welchem über einen Kurbelgehäuseausgang 4 Gase abgeführt werden, die über
Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen 7 bzw. 20 an Einleitstellen 5 bzw. 30 in einem Luftpfad 6 der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet werden. In diesen
Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen 7, 20 sind beim gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Kurbelgehäuseausgang 4 und den Einleitstellen 5 bzw. 30 ein Ölabscheider 13 und ein Druckregelventil 14 angeordnet. Stromab des
Druckregelventils 14 trennt sich die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 von der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 mündet über eine Saugstrahlpumpe 8 an der Einleitstelle 5 stromauf eines
Verdichters 17 in den Luftpfad 6. Der treibende Massenstrom wird dabei von der Hochdruckseite des Verdichters 17 bereitgestellt und über eine Treibstrahlleitung 25 der Saugstrahlpumpe 8 zugeführt. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 mündet stromab einer Drosselklappe 19 an der Einleitstelle 30 in den Luftpfad 6. Im Saugbetrieb der Brennkraftmaschine 1 ist die Drosselklappe 19 geschlossen und der Gasdruck innerhalb des Luftpfades 6 stromab der Drosselklappe 19 niedriger als der Umgebungsluftdruck. Folglich wird aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeführtes Gas über den Ölabscheider 13, das Druckregelventil 14 und die
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 stromab der Drosselklappe 19 in den Luftpfad 6 eingeleitet.
Im aufgeladenen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ist die Drosselklappe 19 geöffnet, so dass dem Luftpfad 6 über einen Frischlufteingang 15 zugeführte Frischluft über einen Luftfilter 16, den Verdichter 17, einen Ladeluftkühler 18 und die geöffnete Drosselklappe 19 dem innerhalb des Kurbelgehäuses 3 angeordneten Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird. In diesem
aufgeladenen Betrieb der Brennkraftmaschine 3 ist der Luftdruck im Luftpfad 6 im Bereich stromab der Drosselklappe 19 größer als der Umgebungsluftdruck. Folglich wird aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeführtes Gas über den Ölabscheider 13 und das Druckregelventil 14 nicht stromab der Drosselklappe 19, sondern an der Einleitstelle 5 in den Luftpfad 6 eingeleitet. Diese Einleitstelle 5 ist im Luftpfad 6 stromab des Luftfilters 16, aber stromauf des Verdichters 17, des Ladeluftkühlers 18 und der Drosselklappe 19 positioniert.
Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung weist des Weiteren einen im
Kurbelgehäuse 3 angeordneten Kurbelgehäusedrucksensor 26 auf, mittels dessen der im Kurbelgehäuse 3 herrschende Druck gemessen wird. Des Weiteren sind im Bereich des Frischlufteingangs 15 des Luftpfades 6 ein Umgebungsdrucksensor 9, zwischen dem Luftfilter 16 und dem Verdichter 17 ein erster Saugrohrdrucksensor 29, der für das gezeigte Verfahren nicht zwingend erforderlich ist, und zwischen der Drosselklappe 19 und dem Kurbelgehäuse 3 ein zweiter Saugrohrdrucksensor 28 angeordnet.
Die von den Drucksensoren 26, 9, 29 und 28 bereitgestellten Ausgangssignale werden als Sensorsignale s1 , s2, s3 und s4 einer Steuereinheit 10 zugeführt und in dieser ausgewertet, um eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit des
Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 der Brennkraftmaschine 1 vorzunehmen, wie unten noch genauer erläutert wird.
Aus der Figur 1 ist des Weiteren ersichtlich, dass die dargestellte Vorrichtung eine vom Luftpfad 6 abzweigende Frischluftleitung 21 aufweist, welche über ein
Rückschlagventil 22 mit einem Frischlufteingang des Kurbelgehäuses 3 verbunden ist. Diese Frischluft wird dazu verwendet, den Luftdurchfluss durch das
Kurbelgehäuse 3 zu verbessern.
Ferner ist in der Figur 1 eine Turbine 24 dargestellt, die zusammen mit dem
Verdichter 17 Bestandteil eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine 1 ist. Dieser Turbine 24 wird heißes Abgas der Brennkraftmaschine zugeführt und versetzt das Turbinenrad der Turbine in Drehung. Das Turbinenrad ist über eine Welle des Abgasturboladers mit einem ebenfalls mit der Welle fest verbundenen Verdichterrad des Verdichters 17 verbunden, so dass auch das Verdichterrad in eine Drehbewegung versetzt wird und die dem Verdichter 17 zugeführte Frischluft verdichtet. Diese verdichtete Frischluft wird den Verbrennungsräumen der
Brennkraftmaschine 1 zu deren Leistungssteigerung zugeführt.
Der Ölabscheider 13 ist dazu vorgesehen, in den über den Kurbelgehäuseausgang 4 abgeführten Gasen enthaltenes Öl abzuscheiden und in das Kurbelgehäuse 3 zurückzuführen.
Ferner ist bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Kurbelgehäuseausgang 4 und dem Druckregelventil 14 ein den Ölabscheider 13 über ein Sicherheitsventil 12 umgehender Zusatzkanal vorgesehen. Über diesen Zusatzkanal wird das über den Kurbelgehäuseausgang 4 ausgegebene Gas im Falle einer Verstopfung des Ölabscheiders 13 stromab des Ölabscheiders in die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 geleitet.
Des Weiteren weist die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung einen das
Kurbelgehäuse 3 verschließenden Öldeckel 27 auf.
Darüber hinaus ist in der Figur 1 veranschaulicht, dass die Steuereinheit 10 mit Speichern 1 1 und 23 zusammenwirkt. Bei dem Speicher 1 1 handelt es sich um einen Speicher, in welchem die Arbeitsprogramme der Steuereinheit hinterlegt sind. Beim Speicher 23 handelt es sich um einen Datenspeicher, in welchem Daten hinterlegt sind, die die Steuereinheit 10 unter anderem zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Kurbelgehäuseentlüftungssystems benötigt. Dazu gehören beispielsweise vorgegebene, empirisch ermittelte Daten, Daten, die in einem oder mehreren Kennfeldern hinterlegt sind oder Daten, die einem Druckmodell entsprechen. Die Steuereinheit 10 wertet ihr zugeführte Sensorsignale s1 -sx, zu denen die von den Drucksensoren bereitgestellten Sensorsignale S1 , S2, S3, S4 gehören, unter Verwendung von im Speicher 23 hinterlegten Daten aus, um Steuersignale st1 -sty für diverse Bauteile der Brennkraftmaschine bereitzustellen und unter anderem die Funktionsfähigkeit des Kurbelentlüftungssystems 2 der Brennkraftmaschine 1 zu überprüfen und festzustellen, ob das
Kurbelgehäuseentlüftungssystem funktionsfähig ist oder nicht.
Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung zeigt demnach ein
Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei welchem vom Kurbelgehäuseausgang zwei Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen in den Luftpfad der Brennkraftmaschine führen, welche Gase aus dem Kurbelgehäuse in den Luftpfad leiten. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 ist dabei
stromabwärts einer den Luftmassenstrom regelnden Drosselklappe 27 an den Luftpfad 6 angeschlossen und ist während des angedrosselten Betriebs, in welchem der zwischen der Drosselklappe 19 und dem Eingang des
Kurbelgehäuses 3 herrschende Druck kleiner ist als der Umgebungsdruck, aktiv. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 hingegen ist im aufgeladenen Betrieb der Brennkraftmaschine, in welchem der zwischen der Drosselklappe 19 und dem Eingang des Kurbelgehäuses 3 herrschende Druck größer ist als der
Umgebungsdruck, aktiv und leitet aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeführtes Gas über die Einleitstelle 5 in den Luftpfad 6 der Brennkraftmaschine zurück. Um
sicherzustellen, dass auch während des aufgeladenen Betriebs der
Brennkraftmaschine eine effektive Entlüftung des Kurbelgehäuses stattfinden kann, wird die oben beschriebene Saugstrahlpumpe 8 verwendet, an welche die
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 angeschlossen ist. Der Einsatz dieser
Saugstrahlpumpe 8 hat für ein intaktes Kurbelgehäuseentlüftungssystem auch im aufgeladenen Betrieb einen signifikanten Unterdrück im Kurbelgehäuse gegenüber dem Umgebungsdruck zur Folge. Dadurch wird die Erkennung einer Fehlfunktion erheblich erleichtert.
Wird auf die Verwendung einer Saugstrahlpumpe verzichtet, dann kann jedoch auch durch Auswertung des leichten Unterdruckes, der stromab des Luftfilters 16 vorliegt, die Entlüftung des Kurbelgehäuses gefördert werden.
Nachfolgend werden anhand der weiteren Figuren Ausführungsformen der
Erfindung erläutert, bei welchen für verschiedene dynamische
Betriebspunktwechsel qualitative Druckverläufe für den im Kurbelgehäuse herrschenden Druck und den im Luftpfad zwischen der Drosselklappe 19 und dem Eingang des Kurbelgehäuses herrschenden Druck jeweils für ein intaktes System (iO) und ein fehlerhaftes System dargestellt. In allen diesen Fällen wird der Gradient des im Kurbelgehäuse 3 herrschenden Druckes als Diagnosekriterium verwendet.
Die Figur 2 zeigt Skizzen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist an der mit dem Buchstaben„F“ gekennzeichneten Stelle in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 eine Leckage aufgetreten.
Eine Leckage in der Entlüftungsleitung 7 führt zu einer Verschlechterung der Kurbelgehäuseentlüftung, da in diesem Falle der Druck in der
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung deutlich höher liegt als im intakten Zustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems. Folglich ist auch der mittels des
Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessenen Druck P_kgh während des aufgeladenen Betriebes, in welchem der zwischen der Drosselklappe 19 und dem Eingang des Kurbelgehäuses 3 herrschende Druck PJm größer ist als der
Umgebungsdruck P_amb, höher und kann je nach Größe der Leckage auch nahezu dem Umgebungsdruck sein, wie es im rechten unteren Diagramm von Figur 2 veranschaulicht ist.
Betätigt der Fahrer, des mit der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs, das Fahrpedal weniger oder nimmt seinen Fuß komplett vom Fahrpedal, dann wird der Saugrohrdruck PJm schlagartig abgebaut und die Brennkraftmaschine wechselt in den gedrosselten Betrieb, in welchem die folgende Beziehung gilt:
PJm < P_amb.
Während dieses negativen Lastwechsels findet auch ein Wechsel von
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 zu Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 statt. Ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 intakt, dann wird wieder der reguläre Kurbelgehäusedruck mittels des Druckregelventils 14 eingestellt. Da aber im Fehlerfall von einem deutlich höheren Druck P_kgh in den Luftpfad 6 bzw. das Saugrohr entlüftet wird, weist der Druckgradient von P_kgh große negative Werte auf. Daraus kann geschlossen werden, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 defekt sein muss, da andernfalls eine effektive Entlüftung während des
aufgeladenen Betriebes stattgefunden haben müsste.
Eine Leckage oder Blockade innerhalb der Treibstrahlleitung 25 hat einen Verlust der Kurbelgehäuseentlüftungsleistung 7 zur Folge. Deshalb gelten für einen derartigen Fehler die gleichen Aussagen wie für eine defekte
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7.
Als Konzeptnachweis für eine Leckageerkennung in der
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 sind in der Figur 3 Diagramme zur
Veranschaulichung von Messergebnissen dargestellt. Die mit K1 bezeichneten, gestrichelt gezeichneten Kurven kennzeichnen jeweils ein intaktes
Kurbelgehäuseentlüftungssystem, die mit K2 bezeichneten Kurven jeweils ein fehlerhaftes Kurbelgehäuseentlüftungssystem. Dabei wurde der Fehlerfall durch Abstecken der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 nachgebildet. Der Messwert P_kgh_rel stellt dabei den Relativdruck gegenüber dem Umgebungsdruck dar. Die jeweiligen Gradienten P_kgh_grd zeigen das oben anhand der Figur 2
beschriebene Verhalten. Anhand eines einfachen Vergleiches des Gradienten mit einem Schwellwert kann die in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 vorliegende Leckage erkannt werden und ein entsprechender Eintrag in einen Fehlerspeicher der Steuereinheit 10 vorgenommen werden.
Die Figur 4 zeigt Skizzen zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist wiederum an der mit dem Buchstaben„F“ gekennzeichneten Stelle in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 eine Leckage aufgetreten.
Im Falle einer Leckage in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 verhält sich der Kurbelgehäusedruck P_kgh beim Vorliegen eines positiven Lastwechsels entsprechend umgekehrt. Folglich ist der Druckgradient im Falle eines positiven Lastwechsels über einen längeren Zeitraum positiv als beim Vorliegen eines intakten Kurbelgehäuseentlüftungssystems. Dies ist aus einem Vergleich der beiden unteren Diagramme von Figur 4 ersichtlich, wobei im linken unteren
Diagramm der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh über der Zeit beim
Vorliegen eines intakten Kurbelgehäuseentlüftungssystems veranschaulicht ist und im unteren rechten Diagramm der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh beim Vorliegen einer Leckage in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7.
Eine Leckage oder Blockade innerhalb der Treibstrahlleitung 25 hat einen Verlust der Kurbelgehäuseentlüftungsleistung 7 zur Folge. Deshalb gelten auch für einen derartigen Fehler die gleichen Aussagen wie für eine defekte
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7. Die Figur 5 zeigt Skizzen zur Erläuterung einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist an der mit dem Buchstaben„F“ gekennzeichneten Stelle eine Leckage aufgetreten wobei diese Stelle im
Unterschied zu den in den Figuren 2 und 4 gezeigten Ausführungsformen in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 liegt.
Weist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 eine Leckage auf, dann kann dies durch eine Auswertung des Gradienten des Kurbelgehäusedrucks P_kgh während eines negativen Lastwechsels detektiert werden. In diesem Falle steigt der
Kurbelgehäusedruck über einen längeren Zeitraum bis auf etwa Umgebungsdruck an. Dies ist aus einem Vergleich der beiden unteren Diagramme von Figur 5 ersichtlich, wobei im linken unteren Diagramm der Verlauf des
Kurbelgehäusedrucks P_kgh über der Zeit beim Vorliegen eines intakten
Kurbelgehäuseentlüftungssystems veranschaulicht ist und im unteren rechten Diagramm der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh beim Vorliegen einer Leckage in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20.
Die Figur 6 zeigt Skizzen zur Erläuterung einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Weist der Gradient des Kurbelgehäusedrucks P_kgh während eines Motorhochlaufs zu geringe negative Werte auf, dann weist dies darauf hin, dass entweder eine Leckage in der Entlüftungsleitung 20 oder dass der Öldeckel 27 nicht geschlossen ist. Diese beiden Fehlerfälle sind in der oberen Darstellung von Figur 6 mit dem Buchstaben„F“ veranschaulicht und auch aus den beiden unteren
Diagrammen von Figur 6 ersichtlich. Im unteren linken Diagramm von Figur 6 ist der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh bei einem intakten System
veranschaulicht und im unteren rechten Diagramm von Figur 6 der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh beim Vorliegen einer Leckage in der
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 oder bei einem fehlenden Öldeckel 27.
Eine quantitative Auswertung des Gradienten des Kurbelgehäusedrucks P_kgh erlaubt einen Rückschluss auf die Größe der Leckage und den tatsächlichen Fehlerort.
Beim Vorliegen einer Brennkraftmaschine mit Start-/Stopp-Funktion tritt ein
Motorhochlauf häufig auf, so dass auch eine häufige Überprüfung der
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 gewährleistet werden kann. Ebenso häufig kann folglich auch überprüft werden, ob der Öldeckel 27 das Kurbelgehäuse 3 dicht verschließt oder nicht. Die Figur 7 zeigt Skizzen zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Weist der Gradient des Kurbelgehäusedrucks P_kgh während eines Motorstopps zu geringe positive Werte auf, dann weist dies darauf hin, dass entweder eine Leckage in der Entlüftungsleitung 20 oder dass der Öldeckel 27 nicht dicht schließt. Diese beiden Fehlerfälle sind in der oberen Darstellung von Figur 7 mit dem Buchstaben„F“ veranschaulicht und auch aus den beiden unteren
Diagrammen von Figur 7 ersichtlich. Im unteren linken Diagramm von Figur 7 ist der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh bei einem intakten System
veranschaulicht und im unteren rechten Diagramm von Figur 7 der Verlauf des Kurbelgehäusedrucks P_kgh beim Vorliegen einer Leckage in der
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 oder bei einem fehlenden Öldeckel 27.
Eine quantitative Auswertung des Gradienten des Kurbelgehäusedrucks P_kgh erlaubt einen Rückschluss auf die Größe der Leckage und den tatsächlichen Fehlerort.
Beim Vorliegen einer Brennkraftmaschine mit Start-/Stopp-Funktion tritt ein
Motorstopp häufig auf, so dass auch eine häufige Überprüfung der
Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 gewährleistet werden kann. Ebenso kann häufig kann folglich auch überprüft werden, ob der Öldeckel 27 geschlossen ist oder nicht.
Die Figur 8 zeigt Skizzen zur Erläuterung einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Falle liegt eine blockierte Belüftungsleitung 21 vor, wie es in der oberen Darstellung von Figur 8 mit dem Buchstaben„F“ gekennzeichnet ist. In diesem Falle erfolgt eine Betrachtung des Gradienten des Kurbelgehäusedrucks P_kgh während eines Motorstartes. Ist die Belüftungsleitung 21 blockiert, dann wird das Kurbelgehäusevolumen in kürzerer Zeit evakuiert als bei intakter
Belüftungsleitung 21 , da in diesem Falle keine oder nur weniger Frischluft nachströmen kann. Dies führt zu einem höheren negativen Gradienten des
Kurbelgehäusedrucks P_kgh während des Motorhochlaufs über eine lange
Zeitspanne. Dies ist aus einem Vergleich der beiden unteren Diagramme von Figur 8 ersichtlich. Im unteren linken Diagramm von Figur 8 ist der Verlauf des
Kurbelgehäusedrucks P_kgh bei einem intakten System veranschaulicht. Im unteren rechten Diagramm von Figur 8 ist der Verlauf des Gradienten des
Kurbelgehäusedrucks P_kgh beim Vorliegen einer blockierten Belüftungsleitung 21 veranschaulicht. Die Figur 9 zeigt Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen, die an einem realen Fahrzeug erhalten wurden, bei welchem der vorstehend beschriebene Fehler vorlag. In dieser Figur kennzeichnen die mit K1 bezeichneten, gestrichelt gezeichneten Kurven jeweils eine intakte Belüftungsleitung 21 und die mit K2 bezeichneten Kurven jeweils eine fehlerhafte Belüftungsleitung 21.
Die Figur 10 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
Dieses Verfahren beginnt mit einem Schritt S1 . Danach erfolgt in einem Schritt S2 eine Messung des Kurbelgehäusedruckes P_kgh mittels des
Kurbelgehäusedrucksensors 26, eine Weiterleitung des gemessenen Druckwertes an die Steuereinheit 10 und eine Berechnung des Gradienten des
Kurbelgehäusedruckes mittels der Steuereinheit 10. In einem darauffolgenden Schritt S3 erfolgt in der Steuereinheit 10 eine Gradientenprüfung.
Zum Zwecke dieser Gradientenprüfung erfolgt in einem Schritt S7 eine Erfassung eines Betriebspunktwechsels. In einem darauffolgenden Schritt S8 wird überprüft, ob ein Motorstart oder ein Motorstopp erfolgt ist. Wird das Vorliegen eines
Motorstarts oder eines Motorstopps erkannt, dann wird zu einem Schritt S9 übergegangen, in welchem Grenzwerte für den Gradienten des
Kurbelgehäusedrucks P_kgh ermittelt werden. Diese Grenzwerte werden im Schritt S3 zur genannten Gradientenprüfung verwendet.
In einem darauffolgenden Schritt S4 erfolgt eine Abfrage, ob der ermittelte Gradient innerhalb der ermittelten Grenzwerte liegt oder nicht. Liegt der ermittelte Gradient innerhalb dieser Grenzwerte, dann erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S2. Liegt der ermittelte Gradient nicht innerhalb der ermittelten Grenzwerte, dann erfolgt ein Übergang zum Schritt S5. In diesem Schritt S5 erfolgt ein Eintrag in einen
Fehlerspeicher. Danach wird zu einem Schritt S6 übergegangen, mit welchen das Verfahren beendet ist.
Ergibt die Abfrage im Schritt 8 hingegen, dass weder ein Motorstart noch ein Motorstopp vorliegt, dann wird zu einem Schritt S10 übergegangen. In diesem Schritt S10 erfolgt eine Überprüfung, ob ein positiver oder ein negativer Lastsprung vorliegt. Ist dies nicht der Fall, dann erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S7. Wird hingegen im Schritt S10 erkannt, dass ein positiver oder ein negativer Lastsprung vorliegt, dann erfolgt ein Übergang zu einem Schritt S1 1. In diesem Schritt S1 1 wird eine
Ermittlung eines Schwellwertes für den Gradienten des mittels des
Kurbelgehäusesensors 26 gemessenen Kurbelgehäusedruckes P_kgh
durchgeführt. Dieser Schwellwert wird im Schritt S3 zur genannten
Gradientenprüfung verwendet.
In einem darauffolgenden Schritt S4 erfolgt eine Abfrage, ob der ermittelte Gradient den ermittelten Schwellwert übersteigt oder nicht. Übersteigt der ermittelte Gradient den genannten Schwellwert nicht, dann erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S2. Übersteigt hingegen der der ermittelte Gradient den genannten Schwellwert, dann erfolgt ein Übergang zum Schritt S5. In diesem Schritt S5 erfolgt ein Eintrag in einen Fehlerspeicher. Danach wird zu einem Schritt S6 übergegangen, mit welchen das Verfahren beendet ist.
Die Figur 1 1 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Erfindung.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel beginnt das Verfahren ebenfalls mit einem Schritt S1 . Danach erfolgt in einem Schritt S2 eine Messung des
Kurbelgehäusedruckes P_kgh mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26, eine Weiterleitung des gemessenen Druckwertes an die Steuereinheit 10 und eine Berechnung des Gradienten des Kurbelgehäusedruckes mittels der Steuereinheit 10. In einem darauffolgenden Schritt S3 erfolgt in der Steuereinheit 10 eine
Gradientenprüfung.
Zum Zwecke dieser Gradientenprüfung erfolgt im Unterschied zu dem in der Figur 10 gezeigten Verfahren in einem Schritt S12 eine Ermittlung eines Modelldrucks P_kgh_mdl. Dieser ermittelte Modelldruck wird im Schritt S3 zur Gradientenprüfung verwendet. Zum Zwecke der Gradientenprüfung wird auch von diesem Modelldruck ein zeitlicher Gradient gebildet. Mittels eines nun kontinuierlichen Vergleichs von modelliertem und gemessenem Druck kann unter Berücksichtigung von etwaigen Toleranzen das Verfahren durchgeführt werden. In einem darauffolgenden Schritt S4 erfolgt eine Abfrage, ob die ermittelten Gradienten von Sensor und Modell gleichartige Verläufe aufweisen. Liegt der ermittelte Gradient des Messwertes demnach innerhalb eines Bereichs um den Modellgradienten, dann erfolgt ein Rücksprung zum Schritt S2. Liegt der ermittelte Gradient nicht innerhalb des ermittelten Bereichs, dann erfolgt ein Übergang zum Schritt S5. In diesem Schritt S5 erfolgt ein Eintrag in einen Fehlerspeicher. Danach wird zu einem Schritt S6 übergegangen, mit welchen das Verfahren beendet ist. Neben der kontinuierlichen Durchführung dieses Gradientenvergleichs kann das Verfahren nach obiger Vorgehensweise, das heißt nur zu bestimmten
Betriebspunktwechseln durchgeführt werden. Dabei wird der Gradient des
Modelldrucks in den Schritten S9 bzw. S1 1 in Fig. 10 als Referenzwert
herangezogen.
Das oben beschriebene Diagnosekonzept basiert nach alledem auf der
Verwendung eines Drucksensors, der derart platziert ist, dass er den Druck innerhalb des Kurbelgehäuses messen kann. Zur Erkennung einer Leckage im Kurbelgehäuseentlüftungssystem erfolgt eine Auswertung des zeitlichen
Gradienten des gemessenen Kurbelgehäusedrucks während verschiedener Motorbetriebspunktwechsel. Eine Anwendung dieses Diagnosekonzepts ist weitgehend unabhängig von der Motorkonfiguration und dem Entlüftungskonzept, da anstelle von absoluten Druckwerten eine Auswertung des Druckgradienten vorgenommen wird, um Leckagen im Kurbelgehäuseentlüftungssystem zu erkennen. Zudem ist das gesamte Kurbelgehäuseentlüftungssystem
diagnostizierbar mittels Verwendung eines einzigen geeignet platzierten
Drucksensors.
Eine Auswertung des Gradienten des Kurbelgehäusedrucks während
verschiedener dynamischer Betriebspunktwechsel, beispielsweise bei negativen Lastwechseln, positiven Lastwechseln, einem Motorstart oder einem Motorstopp, erlaubt darüber hinaus eine zuverlässige Identifikation der möglichen
Fehlerorte/-zustände des Kurbelgehäuseentlüftungssystems. Insbesondere ist diagnostizierbar, welche der Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen einen Defekt aufweist und ob ein fehlender Öldeckel vorliegt. Auch ein aktives Ansteuern von anderen Motorkomponenten, um einen bestimmten Betriebszustand
herbeizuführen, entfällt bei dieser Methode.
Ein zusätzlicher Vorteil, welcher sich durch die Verwendung eines
Kurbelgehäusedrucksensors ergibt, besteht in der Möglichkeit der Verwendung des Druckmesswerts innerhalb eines physikalischen Modells für die
Kurbelgehäuseentlüftung. So kann der Massenstrom, der aus dem Kurbelgehäuse in den Luftpfad bzw. das Saugrohr fließt, deutlich genauer modelliert werden. Dies kommt einer Vorabbestimmung der Zylindergaszusammensetzung zugute, was letztendlich vor allem bei einem hochtransienten Motorbetrieb einen positiven Einfluss auf die Emissionen des Motors hat.
Bei der oben beschriebenen Diagnose eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems wird nach alledem der Kurbelgehäusedruck mittels eines Kurbelgehäusesensors gemessen. Anschließend erfolgt eine Ermittlung des zeitlichen Gradienten des gemessenen Kurbelgehäusedruckes. Des Weiteren erfolgt eine Erkennung eines Betriebspunktwechsels. Geeignete Größen zur Erkennung und Identifikation eines Betriebspunktwechsels sind beispielsweise der Luftpfaddruck und dessen Gradient, die Motordrehzahl, der Umgebungsdruck und die Drosselklappenstellung. Je nach erkanntem Betriebspunktwechsel werden anschließend Grenzwerte für den Kurbelgehäusedruckgradienten ermittelt und zu einer Gradientenprüfung
verwendet. Durch einen Vergleich der Grenzwerte mit dem ermittelten Gradienten des gemessenen Kurbelgehäusedruckes nach dem Erkennen eines
Betriebspunktwechsels kann ein fehlerhaftes System diagnostiziert werden.
Aufgrund der Auswertung während individueller Betriebspunktwechsel, welche sich gut voneinander unterscheiden lassen, kann im Fehlerspeicher des
Motorsteuergerätes des jeweiligen Fahrzeugs eine aussagekräftige Information über einen jeweils erkannten Fehler abgespeichert werden, die einen schnellen und zielgerichteten Austausch defekter Bauteile in einer Werkstatt ermöglicht.
Bezugszeichenliste
1 Brennkraftmaschine
2 Kurbelgehäuseentlüftungssystem
3 Kurbelgehäuse
4 Kurbelgehäuseausgang
5 Einleitstelle
6 Luftpfad
7 Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
8 Saugstrahlpumpe
9 Umgebungsdrucksensor
10 Steuereinheit
1 1 Speicher
12 Sicherheitsventil
13 Ölabscheider
14 Druckregelventil
15 Frischlufteingang
16 Luftfilter
17 Verdichter
18 Ladeluftkühler
19 Drosselklappe
20 Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 21 Frischluftleitung
22 Rückschlagventil
23 Speicher
24 Turbine
25 Treibstrahlleitung
26 Kurbelgehäusedrucksensor
27 Öldeckel
28 Saugrohrdrucksensor
29 Saugrohrdrucksensor
30 Einleitstelle

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) einer Brennkraftmaschine (1 ), wobei das Kurbelgehäuseentlüftungssystem (2) zwei zwischen einem Kurbelgehäuseausgang (4) eines Kurbelgehäuses (3) und einer jeweils zugehörigen Einleitstelle (5, 30) in einen Luftpfad (6) der Brennkraftmaschine angeordnete
Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen (7, 20) aufweist, über welche Gas aus dem Kurbelgehäuse (3) in den Luftpfad (6) einleitbar ist, mit folgenden Schritten:
- Messung eines Druckes im Kurbelgehäuse mittels eines
Kurbelgehäusedrucksensors (26),
- Zuführen der gemessenen Druckwerte an eine Steuereinheit (10),
- Berechnung des zeitlichen Gradienten des gemessenen Druckes,
- Durchführen einer Gradientenprüfung,
- Überprüfen, ob der Gradient ein vorgegebenes Kriterium erfüllt,
- Rücksprung zur Messung des Druckes, wenn der Gradient das vorgegebene Kriterium erfüllt,
- Vornahme eines Eintrags in einen Fehlerspeicher, wenn der Gradient das vorgegebene Kriterium nicht erfüllt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem die Messung des Druckes im
Kurbelgehäuses (3) mittels eines im Kurbelgehäuses (3)
oder in einer mit dem Kurbelgehäuse (3) direkt verbundenen Leitung angeordneten Drucksensors vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem eine Erfassung eines
Betriebspunktwechsels der Brennkraftmaschine erfolgt und die Gradientenprüfung unter Berücksichtigung eines erfassten Betriebspunktwechsels vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem erfasst wird, ob ein Starten oder ein Stoppen der Brennkraftmaschine vorgenommen wurde und die Gradientenprüfung als Reaktion auf ein erfasstes Starten oder Stoppen der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem bei erfasstem Starten oder Stoppen der Brennkraftmaschine zulässige Grenzwerte für den Gradienten ermittelt und zur Gradientenprüfung verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem erfasst wird, ob ein negativer oder ein positiver Lastwechsel der Brennkraftmaschine vorgenommen wurde und die Gradientenprüfung als Reaktion auf den erfassten Lastwechsel durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem bei erfasstem Lastwechsel ein Schwellwert für den Gradienten ermittelt und zur Gradientenprüfung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem eine Berechnung eines Modelldruckes vorgenommen wird und die Gradientenprüfung unter Berücksichtigung des ermittelten Modelldruckes erfolgt.
9. Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines
Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) einer Brennkraftmaschine (1 ), wobei das Kurbelgehäuseentlüftungssystem (2) zwei zwischen einem Kurbelgehäuseausgang (4) eines Kurbelgehäuses (3) und einer jeweils zugehörigen Einleitstelle (5, 30) in einen Luftpfad (6) der Brennkraftmaschine (1 ) angeordnete
Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen (7, 20) aufweist, über welche Gas aus dem Kurbelgehäuse (3) in den Luftpfad (6) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (10) aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
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