DE102017220190B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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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
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung für eine Brennkraftmaschine.
- Vor allem unmittelbar nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine kann unverbrannter Kraftstoff in einem Schmierstoff der Brennkraftmaschine gelöst werden, der dann mit steigender Betriebstemperatur wieder ausdampft. Beispielsweise bei Hubkolben-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 unerwünschte Veränderung der Schmiereigenschaften des Schmierstoffs. 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 Hubkolben-Brennkraftmaschine vor allem im Kurbelgehäuse an. Da das Kurbelgehäuse einen geschlossenen Raum bildet, würde ohne Entlüftung der Druck stetig ansteigen. Deshalb wird das Kurbelgehäuse, 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 ausdampfen. Neben dem Druckabbau im Kurbelgehäuse wird damit auch erreicht, dass kein unverbrannter Kraftstoff in die Umwelt gelangt.
- Da bei Leckagen von Komponenten der Kurbelgehäuseentlüftungsanlage 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 Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 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 A1 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 Brennkraftmaschine gebildet wird. Die Korrekturwerte oder daraus abgeleitete Werte werden zum Nachweis eines Fehlzustandes des Leitungssystems herangezogen. Die Ermittlungsschritte können dabei jeweils in einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine durchgeführt werden. - Die
WO 2012/034907 A1 - - 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.
- In der
DE 10 2013 224 030 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung weist ein Kurbelgehäuse und einen Ansaugtrakt auf. Ein erster Kanal zweigt von dem Ansaugtrakt stromauf einer Drosselklappe ab. Abhängig von einer Schaltstellung eines Absperrventils in dem ersten Kanal kann dieser pneumatisch mit dem Kurbelgehäuse gekoppelt oder entkoppelt werden. Ein zweiter Kanal koppelt das Kurbelgehäuse mit dem Ansaugtrakt stromab der Drosselklappe. Im zweiten Kanal ist ein selbsttätiges Druckregelventil vorgesehen, das den Druck im Kurbelgehäuse regelt. Ein Sensor erfasst eine Lastgröße der Brennkraftmaschine und mittels eines dynamischen Modells wird eine geschätzte Lastgröße ermittelt und abhängig von einer Abweichung der geschätzten zu der erfassten Lastgröße wird ein Korrekturwert eines Kennwerts ermittelt und der Korrekturwert und Kennwert im dynamischen Modell eingesetzt. Für eine vorgegebene erste Zeitdauer wird das Absperrventil geöffnet und anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitdauer geschlossen. Abhängig von einer Veränderung des Korrekturwertes in Antwort auf das Öffnen und Schalten wird ein Diagnosewert ermittelt, der repräsentativ ist für eine Dichtigkeit oder Undichtigkeit zumindest einer der Komponenten der Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung. - Die
DE 10 2015 116 483 A1 zeigt ein Verfahren und ein System zur Verwendung eines Kurbelgehäusebelüftungsrohrdruck- oder Strömungssensors, um eine Position und Art eines Integritätsbruchs eines Kurbelgehäusebelüftungssystems zu diagnostizieren. Es werden Ablesungen des integrierten CVT-Drucks verwendet, um eine Trennung des CVT auf der Lufteinlassseite zu diagnostizieren und sie von einer Trennung auf der Kurbelgehäuseseite zu unterscheiden. Die Verwendung von Ablesungen des integrierten Drucks ermöglicht eine verlässlichere und schnellere Diagnose sogar bei niedrigen Motorluftströmungen. - Aus der
EP 2 530 262 B1 ist eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine beschrieben, bei der ein Blow-by-Gas einem Ansaugtrakt wieder zugeführt wird. Die Steuervorrichtung weist auf a) eine NOx-Konzentrationsmesseinrichtung, die eine NOx-Konzentration in dem Ansaugtrakt stromabwärts von einer Position, an der das Blow-by-Gas wieder zugeführt wird, misst b) eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinrichtung, die eine Sauerstoffkonzentration in dem Ansaugtrakt stromabwärts von der Position, an der das Blow-by-Gas wieder zugeführt wird, misst c) eine Frischluftmengenströmungsratenmesseinrichtung, die eine Menge Strömungsrate von Frischluft, die in den Ansaugtrakt eingesaugt wird, misst d) eine Blow-by-Gas-Mengenströmungsratenberechnungseinrichtung, die eine Mengenströmungsrate des Blow-by-Gases, das den Ansaugtrakt wieder zugeführt wird, aus der Sauerstoffkonzentration und der Mengenströmungsrate der Frischluft berechnet e) eine Gesamtgasmengenströmungsratenmesseinrichtung, die eine Mengenströmungsrate aller Gase in dem Ansaugtrakt aus der Mengenströmungsrate der Frischluft und der Mengenströmungsrate des Blow-by-Gases misst f) eine NOx-Mengenströmungsratenberechnungseinrichtung, die eine Mengenströmungsrate des NOx in dem Ansaugtrakt aus der Mengenströmungsrate aller Gase und der NOx-Konzentration berechnet und g) eine Diagnoseeinrichtung, die einen Zustand der Verbrennungskraftmaschine auf Basis der Mengenströmungsrate des NOx diagnostiziert. - In der
EP 1 900 911 B1 ist ein Verfahren zum Erfassen eines Zustands von Motoröl, das einen Verbrennungsmotor schmiert, beschrieben, wobei das Verfahren folgendes umfasst - - Definieren einer Gesamt-Basenzahl oder einer Gesamt-Säurezahl oder einer Akkumulation von Salpetersäureester des Motoröls als Verschlechterungsindex, der sich mit fortschreitender Verschlechterung des Motoröls ändert;
- - Berechnen eines Wertes, der sich auf eine NOx-Konzentration von Durchblasgas bezieht, das von Brennkammern in ein Kurbelgehäuse des Motors fließt;
- - Berechnen des Verschlechterungsindex gemäß dem berechneten Wert, der sich auf die NOx-Konzentration des Durchblasgases bezieht; und
- - Bestimmen eines Fortschritts der Verschlechterung des Motoröls basierend auf dem berechneten Verschlechterungsindex.
- Aus den Druckschriften
US 2017/0 268 448 A1 JP 2006-138 242 A - 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 korrespondierende Vorrichtung zur Diagnose einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 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 Frischluftzuführungsleitung von dem Ansaugtrakt abgezweigt. Abhängig von einer Schaltstellung eines Absperrventils in der Frischluftzuführungsleitung wird ein Fluss von Frischluft in ein freies Volumen des Kurbelgehäuses ermöglicht oder unterbunden. Das freie Volumen des Kurbelgehäuses wird mittels der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit dem Ansaugtrakt stromaufwärts des Verdichters verbunden. Während des Vorganges einer Kurbelgehäuseentlüftung wird die Stickoxidkonzentration in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung nahe der Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt stromaufwärts des Verdichters mittels eines Stickoxidsensors erfasst und abhängig von der erfassten Stickoxidkonzentration wird die Dichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung bewertet.
- Die Erfindung nutzt in diesem Zusammenhang die Erkenntnis, dass die Stickoxidkonzentration in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung abhängig davon ist, ob eine Leckage unterschiedlicher Art und Größe oder eine abgetrennte oder abgefallene Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 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 Kurbelgehäuseentlüftungsleitung diese Undichtigkeit auftritt.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auf eine ordnungsgemäß funktionierende, d. h. dichte Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 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 erfasste 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 Ansaugtrakt1 , einen Motorblock2 , einen Zylinderkopf3 und einen Abgastrakt4 . - Der Ansaugtrakt
1 umfasst in Strömungsrichtung der angesaugten Luft ausgehend von einer Ansaugöffnung10 nacheinander einen Luftfilter11 , einen Luftmassenmesser12 als Lastsensor, einen Verdichter13 eines Abgasturboladers, einen Ladeluftkühler14 , eine Drosselklappe15 , und ein Saugrohr16 , das hin zu einem ZylinderZ1 über einen Einlasskanal in den Motorblock2 geführt ist. Weitere, für den Betrieb der BrennkraftmaschineBKM nötige Sensoren in dem Ansaugtrakt1 sind nicht dargestellt. Bei der Drosselklappe15 handelt es sich vorzugsweise um ein elektromotorisch angesteuertes Drosselorgan (E-Gas), dessen Öffnungsquerschnitt neben der Betätigung durch den Fahrer (Fahrerwunsch) abhängig vom Betriebsbereich der BrennkraftmaschineBKM über Signale einer elektronischen Steuerungseinrichtung6 einstellbar ist. Zugleich wird zur Überwachung und Überprüfung der Stellung der Drosselklappe15 ein Signal an die Steuerungseinrichtung6 abgegeben. - Der Motorblock
2 umfasst ein Kurbelgehäuse20 , das eine Kurbelwelle21 aufnimmt und auch eine Pleuelstange22 , welche mit einem Kolben23 des ZylindersZ1 gekoppelt ist und die so die Kurbelwelle21 mit dem Kolben23 des ZylindersZ1 koppelt. Das Kurbelgehäuse20 ist ferner teilweise mit Schmierstoff24 , insbesondere Motoröl gefüllt und wird mittels nicht dargestellten Einrichtungen umgewälzt und gefiltert. Das Kurbelgehäuse20 umfasst darüber hinaus ein freies Volumen, das sich gegebenenfalls auch hin zu dem Zylinderkopf3 erstrecken kann. - Der Zylinderkopf
3 umfasst einen Ventilantrieb mit einem Gaseinlassventil30 und einem Gasauslassventil31 und zugehörigen Ventilantrieben32 ,33 . Der Zylinderkopf3 umfasst ferner ein Einspritzventil34 und eine Zündkerze35 . Alternativ kann das Einspritzventil34 auch in dem Ansaugtrakt1 angeordnet sein. - Der Abgastrakt
4 umfasst in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, eine Turbine41 des Abgasturboladers und einen Abgaskatalysator42 , der beispielsweise als 3-Wege-Katalysator ausgebildet ist. Optional können auch noch weitere Abgaskatalysatoren vorgesehen sein. Die Turbine41 ist mittels einer nicht näher bezeichneten Welle mit dem Verdichter13 wirkverbunden, so dass der durch die Turbine41 strömende Abgasstrom den Verdichter13 antreibt. Weitere, für den Betrieb der BrennkraftmaschineBKM nötige Sensoren in dem Abgastrakt4 sind nicht dargestellt. - Zum Einleiten der im Kurbelgehäuse
20 vorhandenen Blowby-Gase in den Ansaugtrakt1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung5 vorgesehen, auch als PCV (Positive Crankcase Ventilation System) bezeichnet, vorgesehen. Diese weist eine Frischluftzuführungsleitung51 auf, die stromaufwärts des Luftfilters11 von dem Ansaugtrakt1 abzweigt und zum Kurbelgehäuse20 führt. In dieser Frischluftzuführungsleitung51 ist ein schaltbares Absperrventil52 so angeordnet und ausgebildet, dass abhängig von seiner Schaltstellung die Frischluftzuführungsleitung51 mit dem freien Volumen des Kurbelgehäuses20 gekoppelt ist, so dass Frischluft in das Kurbelgehäuse20 einströmen kann oder von diesem entkoppelt ist, so dass eine Frischluftzufuhr in das Kurbelgehäuse20 unterbunden ist. Alternativ kann die Frischluftzuführungsleitung51 auch stromabwärts des Luftfilters14 von dem Ansaugtrakt1 abzweigen. Dies hat den Vorteil, dass gereinigte Frischluft zum Spülen des Kurbelgehäuses20 verwendet wird. - Des Weiteren ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
53 vorgesehen, die das freie Volumen des Kurbelgehäuses20 mit dem Ansaugtrakt1 an einer Stelle nahe der Einströmöffnung des Verdichters13 verbindet. Mittels der Frischluftzuführungsleitung51 und der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 und entsprechendes Ansteuern des Schaltventils52 kann somit bei bestimmten Betriebszuständen der BrennkraftmaschineBKM eine Entlüftung des freien Volumens des Kurbelgehäuses20 erfolgen. - Da das aus dem Kurbelgehäuse
20 abzuführende Blowby-Gas in der Regel Schmieröl in Form von Ölnebel mitführt, ist in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 , vorzugsweise in der Nähe des Anschlusses der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 an dem Kurbelgehäuse20 ein Ölabscheider54 vorgesehen. Damit kann das Öl aus dem Gas weitestgehend entfernt werden und das abgeschieden Öl wird wieder dem Ölsumpf des Kurbelgehäuses20 rückgeführt. - In der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
53 ist ein Regelventil55 in Form eines Unterdruckventils angeordnet, das einen effektiven Querschnitt der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 selbsttätig anpasst und zwar derart, dass sich in dem Kurbelgehäuse20 ein definierter Unterdruck gegen den Umgebungsdruck einstellt. - Bei einem geeigneten niedrigen Druck in dem Ansaugtrakt
1 stromaufwärts des Verdichters13 und zwar in dem Bereich, in dem der zweite Kanal53 in den Ansaugtrakt1 mündet, strömen entsprechend die in dem freien Volumen des Kurbelgehäuses20 befindlichen Gase über den zweiten Kanal53 zurück in den Ansaugtrakt1 . Durch die jeweilige Schaltstellung des Absperrventils52 in der Frischluftzuführungsleitung51 kann ein Druck in dem freien Volumen des Kurbelgehäuses20 beeinflusst werden. Somit kann durch entsprechendes Ansteuern des Absperrventils52 in seine Schließstellung beispielsweise unter bestimmten Betriebsbedingungen die Spülung des Kurbelgehäuses20 unterbunden werden. - An der Kurbelentlüftungsleitung
53 ist in unmittelbarer Nähe an deren Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt1 stromaufwärts des Verdichters13 ein Stickoxidsensor, im Folgenden als NOX Sensor56 bezeichnet, angeordnet. Dieser erfasst den Stickoxidgehalt des Blowby-Gases in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 . Das Signal dieses NOX Sensor56 wird zur Diagnose hinsichtlich der Undichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 herangezogen, wie es später noch näher erläutert wird. - Ferner ist eine Steuerungseinrichtung
6 vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die jeweils verschiedene Betriebsgrößen erfassen, die der BrennkraftmaschineBKM zugeordnet sind und ein die jeweilige erfasste Betriebsgröße repräsentierendes Messsignal erzeugen. Die Sensoren sind beispielsweise der Luftmassenmesser12 und der NOX-Sensor 56. Solche NOX Sensoren sind im Zusammenhang zur Überwachung von Abgaskatalysatoren von Brennkraftmaschinen bekannt und beispielsweise in derDE 10 2016 206 991 A1 der Anmelderin beschrieben. Signale von weiteren Sensoren, die zur Steuerung der BrennkraftmaschineBKM nötig sind und der Steuerungseinrichtung6 zugeführt werden, sind allgemein mit dem Bezugszeichen ES bezeichnet. - Die Steuerungseinrichtung
6 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen, Stellglieder, die der BrennkraftmaschineBKM zugeordnet sind, anzusteuern und zwar mittels entsprechender Stellantriebe, für die entsprechende Stellsignale zum Ansteuern dieser erzeugt werden. Die Steuerungseinrichtung6 kann also auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine, oder kurz als Motorsteuerung bezeichnet werden. - Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe
11 , das Einspritzventil34 , die Zündkerze35 und das Absperrventil52 . Weitere Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der BrennkraftmaschineBKM nötig, aber nicht dargestellt sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet. - Die Steuerungseinrichtung
6 umfasst bevorzugt eine Recheneinheit (Prozessor)61 , die mit einem Programmspeicher62 , einem Datenspeicher (Wertespeicher)63 und einem Fehlerspeicher64 gekoppelt ist. Der Fehlerspeicher64 ist mit einer Fehleranzeigevorrichtung65 verbunden. In dem Datenspeicher63 sind verschiedene SchwellenwerteSW1 bisSW4 für Stickoxidkonzentrationen 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 FunktionFKT_DIAG_KG zur Diagnose der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 implementiert, wie sie nachstehend erläutert wird. - Der während bestimmter Betriebsphasen der Brennkraftmaschine
BKM , insbesondere beim Kaltstart oder bei hoher Last im aufgeladenem Betrieb in das Kurbelgehäuse20 gelangter Kraftstoff und Abgase werden bei aktiver Kurbelgehäuseentlüftung über die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 dem Ansaugtrakt1 zugeführt. - Diese Blowby-Gase enthalten unter anderem auch Stickoxide, welche mittels des NOX-Sensors
56 erfasst werden. Ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 ordnungsgemäß fluiddicht montiert und befindet sich kein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 , so muss die vom NOX-Sensors56 erfasste Stickoxidkonzentration oberhalb eines vorgegebenen SchwellenwertesSW1 liegen, beispielsweise oberhalb 70ppm. Befindet sich ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 , so ist die vom NOX-Sensor56 erfasste Stickoxidkonzentration geringer. Liegt diese unterhalb eines weiteren, vorgegebenen SchwellenwertesSW2 , beispielsweise unterhalb 25ppm, so wird auf ein Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 geschlossen. - Ist der Anschluss der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
53 an dem Ansaugtrakt1 entfernt oder abgefallen, so ist die vom NOX-Sensor56 erfasste Stickoxidkonzentration noch geringer als bei einem auftretendem Leck in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 . Liegt diese unterhalb eines dritten vorgegebenen SchwellenwertesSW3 , beispielsweise unterhalb 5ppm, so wird auf eine entfernte oder abgefallene Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 geschlossen. In beiden Fehlerfällen erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher64 . Optional kann auch eine optische und/oder akustische Signalisierung mittels der Fehleranzeigevorrichtung65 an den Fahrzeugführer erfolgen. - Die Schwellenwerte
SW1 bisSW4 werden vorgegeben und sind in dem Datenspeicher63 abgelegt. Insbesondere ist die Höhe des SchwellenwertesSW2 entsprechend der vom Gesetzgeber zu detektierenden Leckgröße festgelegt. - Durch die Anordnung des NOX-Sensor
56 in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 in unmittelbarer Nähe an deren Einleitungsstelle in den Ansaugtrakt1 stromaufwärts des Verdichters13 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-Sensor56 erfasste Stickoxidkonzentration ist umso geringer, je näher die Undichtigkeit an der Einleitungsstelle der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 in den Ansaugtrakt1 liegt. - Um die Genauigkeit der gemessenen Stickoxidkonzentration zu erhöhen, wird der NOX-Sensor
56 diagnostiziert und gegebenenfalls adaptiert. Dies erfolgt in Betriebsphasen der BrennkraftmaschineBKM , bei denen der Druck im Ansaugtrakt1 stromabwärts der Drosselklappe15 geringer ist als der Umgebungsdruck. In diesem Fall fließt Ansaugluft durch die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung53 in das Kurbelgehäuse20 und dann in den Ansaugtrakt1 . Die mittels des NOX-Sensors56 gemessene Stickoxidkonzentration sollte in diesem Fall annähernd den Wert Null aufweisen. Liegt aber die erfasste Stickoxidkonzentration oberhalb eines weiteren Schwellenwertes SW4, beispielsweise 10ppm, so wird der NOX-Sensor56 als defekt eingestuft. Ergibt aber die Messung, dass der Wert der Stickoxidkonzentration von Null verschieden ist, aber unterhalb des SchwellenwertesSW4 liegt, wird dieser Wert als Offsetwert zur Adaption des NOX-Sensor56 herangezogen, so dass der Ausgangswert des NOX-Sensor56 annähernd den Wert Null ppm annimmt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ansaugtrakt
- 10
- Ansaugöffnung
- 11
- 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
- 6
- elektronische Steuerungseinrichtung
- 61
- Recheneinheit, Prozessor
- 62
- Programmspeicher
- 63
- Datenspeicher, Wertespeicher
- 64
- Fehlerspeicher
- 65
- Fehleranzeigevorrichtung
- BKM
- Brennkraftmaschine
- FKT_DIAG_KG
- Funktion zur Diagnose der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
- SW1-SW4
- Schwellenwerte für die Stickoxidkonzentration
- Z1
- Zylinder
Claims (7)
- Verfahren 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, - abhängig von der erfassten Stickoxidkonzentration die Dichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) bewertet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Stickoxidkonzentration mit einem ersten vorgegebenen Schwellenwert (SW1) verglichen wird und bei Überschreiten dieses Schwellenwertes (SW1) auf eine dichte Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) erkannt wird. - 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. - 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 Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (53) geschlossen wird. - Verfahren nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (SW2) in Abhängigkeit der zu detektierenden Leckgröße festgelegt wird. - Verfahren nach
Anspruch 3 oder4 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichterreichen des zweiten und/oder dritten Schwellenwertes (SW2, SW3) ein entsprechender Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher (64) einer Steuerungseinrichtung (6) erfolgt und/oder eine Fehleranzeigevorrichtung (65) für den Fahrzeugführer des mit der Brennkraftmaschine (BKM) angetriebenen Fahrzeuges aktiviert wird. - 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, 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 Kurbelgehäuses (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 Stickoxidsensor (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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