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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors.
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Bedingt durch die Funktionsweise eines Verbrennungsmotors befinden sich im Kurbelgehäuse Fluide, die zur Vermeidung von Schadstoffemissionen nicht in die Umgebung entweichen sollen. Dabei handelt es sich insbesondere um Ölnebel sowie aus Verbrennungsgas und unverbranntem Kraftstoff bestehendes Blow-by-Gas, das aus den Zylindern an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse gelangt ist. Da das Blow-by-Gas aus den meist mit Überdruck beaufschlagten Zylindern in das Kolbengehäuse strömt, würde sich im Betrieb des Verbrennungsmotors im Kurbelgehäuse ohne Entlüftungsmaßnahmen ein gegenüber der Atmosphäre leicht erhöhter Druck aufbauen und die Gase könnten durch eventuell vorhandene Leckagen in die Umgebung entweichen. Um dies zu verhindern, sind moderne Verbrennungsmotoren mit einer oder mehreren Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen ausgestattet. Diese entlüften in jedem Motorbetriebspunkt das Kurbelgehäuse in einen Bereich des Luftansaugsystems des Verbrennungsmotors, in welchem aktuell Unterdruck herrscht. Dadurch wird das sich ansammelnde Kurbelgehäusegas vom Motor angesaugt und nimmt an der Verbrennung in den Zylindern teil.
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Bei Ottomotoren wird üblicherweise eine erste Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit dem Saugrohr verbunden, das stromab der Drosselklappe angeordnet ist und in welchem in niedrigen Lastpunkten, d.h. im nicht aufgeladenen Saugbetrieb des Motors, mehr oder weniger starker Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht. Im Saugbetrieb kann damit überschüssiges Kurbelgehäusegas in das Saugrohr abfließen. Diese erste Kurbelgehäuseentlüftungsleitung wird nachfolgend als Niedriglastentlüftungsleitung bezeichnet.
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Da bei aufgeladenen Ottomotoren während des Ladebetriebs im Saugrohr ein Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht und deshalb das Kurbelgehäusegas nicht stromab der Drosselklappe in das Saugrohr abfließen kann, wird bei aufgeladenen Motoren üblicherweise eine zweite Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromab des Luftfilters mit dem Luftansaugsystem verbunden. Dort herrscht im Ladebetrieb des Motors aufgrund des Druckabfalls am Luftfilter ein geringer Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck. Im Ladebetrieb des Motors kann folglich überschüssiges Kurbelgehäusegas stromab des Luftfilters in das Luftansaugsystem abfließen. Diese zweite Kurbelgehäuseentlüftungsleitung wird nachfolgend als Hochlastentlüftungsleitung bezeichnet.
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Um nach einem Abstellen des Motors ein Austreten von Kurbelgehäusegas in die Umgebung zu vermeiden, soll die Konzentration von Verbrennungsgas, Kraftstoff und Öl im Kurbelgehäuse durch eine Einleitung von Luft stets möglichst gering gehalten werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Kurbelgehäuse unter Verwendung einer Kurbelgehäusebelüftungsleitung mit einem Teil des Luftansaugsystems verbunden wird, in welchem ein möglichst hoher Druck herrscht, so dass Luft in das Kurbelgehäuse fließen kann.
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Es besteht die Möglichkeit, dass eine Leitung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Luftansaugsystem stromab des Luftfilters in verschiedenen Motorbetriebspunkten mit verschiedenen Druckverhältnissen sowohl die Funktion der Belüftung als auch die Funktion der Hochlastentlüftung erfüllt. Mit Hilfe von Rückschlagventilen kann eine jeweils unerwünschte Flussrichtung des Kurbelgehäusegases verhindert werden.
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Durch eine fehlerhafte Montage oder Reparatur des Motors sowie durch Beschädigungen des Motors kann es vorkommen, dass unbeabsichtigte Leckagen zur Umgebung auftreten. Des Weiteren kann es durch ein Verschmutzen oder Vereisen der Be- und Entlüftungsleitungen zu einem Verstopfen dieser Leitungen kommen. In diesem Falle können die Kurbelgehäusegase nicht wie gewünscht in das Saugrohr abfließen, sondern in die Umgebung abgegeben werden, wodurch unerwünschte Schadstoffemissionen auftreten.
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Um ein Auftreten von unerwünschten Schadstoffemissionen zu vermeiden kann eine Überwachung aller Leitungen erfolgen, 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 von Leckagen im Kurbelgehäuseentlüftungssystem von Vorteil.
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Aus der
DE 10 2010 027 117 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 überwacht die Motorsteuerung, ob ein durch Verbinden der Leitungen des Kurbelgehäuseentlüftungssystems geschlossener Stromkreis durch ein ungewünschtes Öffnen der Leitungen unterbrochen wird. Ein Unterbrechen des Stromkreises wird als Leckage des Kurbelgehäuseentlüftungssystems interpretiert.
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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.
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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.
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Die
DE 10 2017 108 246 A1 betrifft ein Verfahren zur Leckagebestimmung eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Verbrennungskraftmaschine. Grundsätzlich wird der Wert eines Anstiegs eines Druckes in einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine analysiert. Sofern der Anstieg im Vergleich mit einem IO-Sollwert diesen übersteigt, liegt eine Leckage im Kurbelgehäuseentlüftungssystem vor. Eine Voraussetzung dieser Leckagebestimmung ist die Herbeiführung eines geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystems.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors anzugeben, bei denen Fehler im Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit hoher Zuverlässigkeit erkannt und lokalisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors, welches zwischen einem Kurbelgehäuseausgang eines Kurbelgehäuses und einer jeweils zugehörigen Einleitstelle in einen Luftpfad der Brennkraftmaschine eine Niedriglastentlüftungsleitung und eine Hochlastentlüftungsleitung aufweist, mittels eines Kurbelgehäusedrucksensors der im Kurbelgehäuse herrschende Druck gemessen und mit einem unter Annahme eines fehlerfreien Kurbelgehäuseentlüftungssystems modellierten Kurbelgehäusedruck verglichen und aus dem Vergleichsergebnis Informationen über das Vorliegen eines Fehlers und ein zugehöriger Fehlerort im Kurbelgehäuseentlüftungssystem ermittelt.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass im Kurbelgehäuseentlüftungssystem auftretende spezifische Fehler erkannt und lokalisiert werden können. Die Erkennung und Lokalisierung der im Kurbelgehäuseentlüftungssystem auftretenden Fehler erfolgt durch eine Vornahme und Auswertung eines Vergleiches von mittels eines Kurbelgehäusesensors gemessenen Kurbelgehäusedrucksignalen und unter Annahme eines fehlerfreien Kurbelgehäuseentlüftungssystems modellierten Kurbelgehäusedrucksignalen. Zu dieser Fehlerdetektion und Fehlerlokalisierung ist es nicht notwendig, auf die Ausgangssignale weiterer Sensoren, insbesondere die Ausgangssignale von Saugrohrdrucksensoren und Lambdasensoren, zurückzugreifen.
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Erfindungsgemäß werden die Informationen über den Fehlerort im Kurbelgehäuseentlüftungssystem aus einem Vergleich des zeitlichen Verlaufes des gemessenen Kurbelgehäusedruckes mit dem zeitlichen Verlauf des modellierten Kurbelgehäusedruckes ermittelt.
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Erfindungsgemäß werden die Informationen über den Fehlerort im Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach einem Motorbetriebspunktwechsel aus einem Vergleich des zeitlichen Verlaufes des gemessenen Kurbelgehäusedruckes mit dem zeitlichen Verlauf des modellierten Kurbelgehäusedruckes ermittelt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Motorbetriebspunktwechsel detektiert. Ein Motorbetriebspunkt wird insbesondere durch eine Kombination von Motordrehzahl und Saugrohrdruck beschrieben. Eine schnelle Änderung von Motordrehzahl und/oder Saugrohrdruck gilt als Änderung des Betriebspunkts.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Druckmessung mittels eines im Kurbelgehäuse angeordneten Kurbelgehäusedrucksensors vorgenommen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Druckmessung mittels eines Drucksensors vorgenommen, der in einer mit dem Kurbelgehäuse direkt verbundenen Leitung angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird ein Wechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt, d. h. einem Motorbetriebspunkt mit geringem Saugrohrdruck, zu einem Hochlastbetriebspunkt, d. h. einem Motorbetriebspunkt mit hohem Saugrohrdruck, für die Diagnose genutzt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in einem Diagnosezeitfenster die Geschwindigkeit des Anstiegs des gemessenen Kurbelgehäusedruckes mit der Geschwindigkeit des Anstiegs des modellierten Kurbelgehäusedruckes verglichen und dann, wenn der gemessene Kurbelgehäusedruck schneller auf den Umgebungsdruck ansteigt als der modellierte Kurbelgehäusedruck, das Vorliegen einer Leckage in einer Kurbelgehäusebelüftungsleitung oder der Hochlastentlüftungsleitung detektiert.
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Erfindungsgemäß wird überprüft, ob am Ende eines Diagnosezeitfensters der gemessene Kurbelgehäusedruck den modellierten Kurbelgehäusedruck und den Umgebungsdruck übersteigt, und in dem Falle, dass der gemessene Kurbelgehäusedruck den modellierten Kurbelgehäusedruck und den Umgebungsdruck übersteigt, das Vorliegen eines Defektes eines in der Niedriglastentlüftungsleitung angeordneten Rückschlagventils detektiert.
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Erfindungsgemäß wird in einem Diagnosezeitfenster die Geschwindigkeit des Anstiegs des gemessenen Kurbelgehäusedruckes mit der Geschwindigkeit des Anstiegs des modellierten Kurbelgehäusedruckes verglichen und dann, wenn der gemessene Kurbelgehäusedruck langsamer ansteigt als der modellierte Kurbelgehäusedruck, das Vorliegen einer Verstopfung der Kurbelgehäusebelüftungsleitung detektiert.
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Erfindungsgemäß wird ein Wechsel von einem Hochlastbetriebspunkt zu einem Niedriglastbetriebspunkt für die Diagnose genutzt.
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Erfindungsgemäß wird in einem Diagnosezeitfenster die Geschwindigkeit des Abfalls des gemessenen Kurbelgehäusedruckes mit der Geschwindigkeit des Abfalls des modellierten Kurbelgehäusedruckes verglichen und dann, wenn der gemessene Kurbelgehäusedruck langsamer abfällt als der modellierte Kurbelgehäusedruck, ein Verstopfen der Niedriglastentlüftungsleitung oder ein defektes Druckregelventil detektiert.
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Gemäß einer Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors, welches zwischen einem Kurbelgehäuseausgang eines Kurbelgehäuses und einer jeweils zugehörigen Einleitstelle in einen Luftpfad des Verbrennungsmotors eine Niedriglastentlüftungsleitung und eine Hochlastentlüftungsleitung aufweist, bei welcher eine Steuereinheit vorgesehen ist, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Skizze zur Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors,
- 2 eine Skizze, in welcher Fehlerstellen markiert sind,
- 3 Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen,
- 4 eine Skizze, in welcher eine Fehlerstelle markiert ist,
- 5 Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen,
- 6 eine Skizze, in welcher Fehlerstellen markiert sind,
- 7 Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen,
- 8 eine Skizze, in welcher Fehlerstellen markiert sind, und
- 9 Diagramme zur Veranschaulichung von Messergebnissen.
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Die 1 zeigt eine schematische Skizze zur Veranschaulichung einer Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 eines Verbrennungsmotors 1.
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Der dargestellte Verbrennungsmotor 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 des Verbrennungsmotors 1 eingeleitet werden. Bei diesen Gasen handelt es sich um Blow-by-Gas 9 und Ausdampfungen von Kohlenwasserstoffen aus dem Öl, wobei diese Ausdampfungen in der 1 mit der Bezugsziffer 8 bezeichnet sind. Bei der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 7 handelt es sich um eine Hochlastentlüftungsleitung. Bei der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 20 handelt es sich um eine Niedriglastentlüftungsleitung.
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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 Hochlastentlüftungsleitung 7 von der Niedriglastentlüftungsleitung 20. Die Hochlastentlüftungsleitung 7 mündet an der Einleitstelle 5 stromauf eines Verdichters 17 in den Luftpfad 6. Die Niedriglastentlüftungsleitung 20 mündet stromab einer Drosselklappe 19 an der Einleitstelle 30 in den Luftpfad 6.
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Im Saugbetrieb des Verbrennungsmotors 1 ist die Drosselklappe 19 teilweise 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 Niedriglastentlüftungsleitung 20 stromab der Drosselklappe 19 in den Luftpfad 6 eingeleitet.
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Im aufgeladenen Betrieb des Verbrennungsmotors 1 ist die Drosselklappe 19 geöffnet, so dass dem Luftpfad 6 über einen Frischlufteingang 15 Frischluft zugeführt und über einen Luftfilter 16, den Verdichter 17, einen Ladeluftkühler 18 und die geöffnete Drosselklappe 19 dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors 1 zugeführt wird. In diesem aufgeladenen Betrieb des Verbrennungsmotors 1 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 über die Hochlastentlüftungsleitung 7 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.
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Die in der 1 dargestellte Vorrichtung weist des Weiteren einen im Kurbelgehäuse 3 angeordneten Kurbelgehäusedrucksensor 26 auf, mittels dessen der im Kurbelgehäuse 3 herrschende Druck gemessen wird. Dieser Kurbelgehäusedrucksensor kann alternativ dazu auch in einer mit dem Kurbelgehäuse 3 direkt verbundenen Leitung angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ölabscheider 13 oder zwischen dem Rückschlagventil 22 und einem Belüftungseingang 25 des Kurbelgehäuses. Die vom Kurbelgehäusedrucksensor 26 bereitgestellten Ausgangssignale werden als Sensorsignale s1 einer Steuereinheit 10 zugeführt und in dieser ausgewertet, um eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 des Verbrennungsmotors 1 vorzunehmen, wie unten noch genauer erläutert wird.
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Aus der 1 ist des Weiteren ersichtlich, dass die dargestellte Vorrichtung eine vom Luftpfad 6 abzweigende Frischluftleitung 21 aufweist, welche über ein Rückschlagventil 22 mit dem Belüftungseingang 25 des Kurbelgehäuses 3 verbunden ist. Diese Luft wird dazu verwendet, während des Motorbetriebs den Abfluss der Kurbelgehäusegase durch das Kurbelgehäuse 3 zu verbessern.
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Ferner ist in der 1 eine Turbine 24 dargestellt, die zusammen mit dem Verdichter 17 Bestandteil eines Abgasturboladers ist. Dieser Turbine 24 wird heißes Abgas des Verbrennungsmotors 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 des Verbrennungsmotors 1 zu dessen Leistungssteigerung zugeführt.
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Der Ölabscheider 13 ist dazu vorgesehen, in den über den Kurbelgehäuseausgang 4 abgeführten Gasen enthaltenes Öl abzuscheiden und in das Kurbelgehäuse 3 zurückzuführen.
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Des Weiteren weist die in der 1 dargestellte Vorrichtung einen das Kurbelgehäuse verschließenden Öldeckel 31 und einen Ölpeilstab 32 auf.
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Darüber hinaus ist in der 1 veranschaulicht, dass die Steuereinheit 10 mit Speichern 11 und 23 zusammenwirkt. Bei dem Speicher 11 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 empirisch ermittelte Daten, die in einem oder mehreren Kennfeldern hinterlegt sind. Zu diesen Daten gehören insbesondere Daten, die einem Druckmodell entsprechen, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigt wird. In diesem Druckmodell sind Daten hinterlegt, die einem unter Annahme eines fehlerfreien Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 modellierten Kurbelgehäusedruck entsprechen.
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Die Steuereinheit 10 wertet die ihr zugeführten Kurbelgehäusedrucksensorsignale s1 unter Verwendung der im Speicher 23 hinterlegten Daten des Druckmodells aus, um die Funktionsfähigkeit des Kurbelentlüftungssystems 2 zu überprüfen und festzustellen, ob das Kurbelgehäuseentlüftungssystem funktionsfähig ist oder nicht und gegebenenfalls den jeweiligen Fehlerort festzustellen.
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Die in der 1 dargestellte Vorrichtung zeigt demnach ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines aufgeladenen Verbrennungsmotors, bei welchem vom Kurbelgehäuseausgang eine Hochlastentlüftungsleitung und eine Niedriglastentlüftungsleitung in den Luftpfad führen, über welche Gase aus dem Kurbelgehäuse in den Luftpfad geleitet werden. Die Niedriglastentlüftungsleitung 20 ist dabei stromabwärts einer den Luftmassenstrom regelnden Drosselklappe 19 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 und leitet aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeführtes Gas über die Einleitstelle 30 in den Luftpfad 6. Die Hochlastentlüftungsleitung 7 ist im aufgeladenen Betrieb, 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.
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Nachfolgend werden anhand der weiteren Figuren Ausführungsformen der Erfindung erläutert, bei welchen beim Auftreten von Betriebspunktwechseln Druckwerte für den im Kurbelgehäuse herrschenden Druck gemessen werden und mit im Speicher 23 hinterlegten Druckmodelldaten verglichen werden, wobei die im Druckmodell hinterlegten Daten unter Annahme des Vorliegens eines fehlerfreien Kurbelgehäuseentlüftungssystems ermittelte Daten sind.
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Dabei werden anhand der weiteren Figuren Ausführungsbeispiele für Überprüfungen der Funktionsfähigkeit des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 des in der 1 dargestellten Verbrennungsmotors 1 näher erläutert.
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Die 2 zeigt den in der 1 dargestellten Verbrennungsmotor 1 beim Vorliegen einer Leckage in der Belüftungsleitung 21 oder der Hochlastentlüftungsleitung 7 gegenüber dem Umgebungsdruck. Diese Fehlerstellen sind in der 2 jeweils mit dem Buchstaben F gekennzeichnet.
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Diese Leckagen werden von der Steuereinheit 10 erkannt, wenn der mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessene Kurbelgehäusedruck bei einem Wechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt schneller auf den Umgebungsdruck ansteigt als es für ein fehlerfreies System im abgespeicherten Druckmodell hinterlegt ist.
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In der 3 sind Diagramme dargestellt, die zugehörige Messergebnisse veranschaulichen. In diesen Diagrammen kennzeichnet der mit K1 bezeichnete Signalverlauf den modellierten Kurbelgehäusedruck, der mit K2 bezeichnete Signalverlauf den Umgebungsdruck und der mit K3 bezeichnete Signalverlauf den mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessenen Kurbelgehäusedruck.
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Im linken Diagramm der 3 ist veranschaulicht, dass durch einen Vergleich des Verlaufs K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes nach einem Wechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt in einem Diagnosezeitfenster τ detektierbar ist, dass der Anstieg des gemessenen Kurbelgehäusedruckes auf den Umgebungsdruck schneller erfolgt als der Anstieg des modellierten Kurbelgehäusedruckes auf den Umgebungsdruck. In diesem Falle wird von der Steuereinheit 10 erkannt, dass eine Leckage in der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 21 oder der Hochlastentlüftungsleitung 7 vorliegt, wie es in der 2 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet ist.
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Im rechten Diagramm der 3 ist der fehlerfreie Zustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems dargestellt. In diesem fehlerfreien Zustand stimmt innerhalb des Diagnosezeitfensters τ der Verlauf K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes überein. Der modellierte Kurbelgehäusedruck und der gemessene Kurbelgehäusedruck steigen innerhalb derselben Zeit auf den Umgebungsdruck an.
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Das Diagnosezeitfenster τ wird von der Steuereinheit 10 dann geöffnet, wenn ein Betriebspunktwechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt vorliegt, und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne beendet.
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Die 4 zeigt den in der 1 dargestellten Verbrennungsmotor 1 beim Vorliegen eines Defekts eines in der Hochlastentlüftungsleitung 7 angeordneten Rückschlagventils. Diese Fehlerstelle ist in der 4 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet.
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Dieser Defekt des Rückschlagventils in der Hochlastentlüftungsleitung 7 wird von der Steuereinheit 10 erkannt, wenn innerhalb eines Diagnosezeitfensters τ der mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessene Kurbelgehäusedruck schneller und stärker als es für das fehlerfreie System hinterlegt ist über den Umgebungsdruck ansteigt.
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In der 5 sind Diagramme dargestellt, die zugehörige Messergebnisse veranschaulichen. In diesen Diagrammen kennzeichnet der mit K1 bezeichnete Signalverlauf den modellierten Kurbelgehäusedruck, der mit K2 bezeichnete Signalverlauf den Umgebungsdruck und der mit K3 bezeichnete Signalverlauf den mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessenen Kurbelgehäusedruck.
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Im linken Diagramm der 5 ist veranschaulicht, dass durch einen Vergleich des Verlaufs K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes nach einem Wechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt in einem Diagnosezeitfenster τ detektierbar ist, dass der Anstieg des gemessenen Kurbelgehäusedruckes auf einen über dem Umgebungsdruck liegenden Druck schneller und stärker erfolgt als der Anstieg des modellierten Kurbelgehäusedruckes auf den Umgebungsdruck. In diesem Falle wird von der Steuereinheit 10 erkannt, dass ein Defekt des in der Hochlastentlüftungsleitung 7 angeordneten Rückschlagventils vorliegt, wie es in der 4 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet ist.
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Im rechten Diagramm der 5 ist der fehlerfreie Zustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems dargestellt. In diesem fehlerfreien Zustand stimmt innerhalb des Diagnosezeitfensters τ der Verlauf K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes überein. Der modellierte Kurbelgehäusedruck und der gemessene Kurbelgehäusedruck steigen innerhalb derselben Zeit auf den Umgebungsdruck an.
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Das Diagnosezeitfenster τ wird von der Steuereinheit 10 dann geöffnet, wenn ein Betriebspunktwechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt vorliegt, und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne beendet.
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Die 6 zeigt den in der 1 dargestellten Verbrennungsmotor 1 beim Vorliegen einer Verstopfung der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 21. Diese Fehlerstelle ist in der 6 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet.
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Diese Verstopfung der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 21 wird von der Steuereinheit 10 erkannt, wenn nach einem Wechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt innerhalb eines Diagnosezeitfensters τ der mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessene Kurbelgehäusedruck langsamer ansteigt als es für das fehlerfreie System hinterlegt ist.
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In der 7 sind Diagramme dargestellt, die zugehörige Messergebnisse veranschaulichen. In diesen Diagrammen kennzeichnet der mit K1 bezeichnete Signalverlauf den modellierten Kurbelgehäusedruck, der mit K2 bezeichnete Signalverlauf den Umgebungsdruck und der mit K3 bezeichnete Signalverlauf den mittels des Kurbelgehäusedrucksensors gemessenen Kurbelgehäusedruck.
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Im linken Diagramm der 7 ist veranschaulicht, dass durch einen Vergleich des Verlaufs K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes nach einem Wechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt in einem Diagnosezeitfenster τ detektierbar ist, dass der Anstieg des gemessenen Kurbelgehäusedruckes innerhalb des Diagnosezeitfensters τ langsamer erfolgt als der Anstieg des modellierten Kurbelgehäusedruckes auf den Umgebungsdruck. In diesem Falle wird von der Steuereinheit 10 erkannt, dass eine Verstopfung der Kurbelgehäusebelüftungsleitung 21 vorliegt, wie es in der 6 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet ist.
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Im rechten Diagramm der 7 ist der fehlerfreie Zustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems dargestellt. In diesem fehlerfreien Zustand stimmt innerhalb des Diagnosezeitfensters τ der Verlauf K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes überein. Der modellierte Kurbelgehäusedruck und der gemessene Kurbelgehäusedruck steigen innerhalb derselben Zeit auf den Umgebungsdruck an.
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Das Diagnosezeitfenster τ wird von der Steuereinheit 10 dann geöffnet, wenn ein Betriebspunktwechsel von einem Niedriglastbetriebspunkt zu einem Hochlastbetriebspunkt vorliegt, und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne beendet.
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Die 8 zeigt den in der 1 dargestellten Verbrennungsmotor 1 beim Vorliegen einer Verstopfung der Niedriglastentlüftungsleitung 20 oder eines Defekts des Druckregelventils 14. Diese Fehlerstellen sind in der 8 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet.
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Diese Fehler werden von der Steuereinheit 10 erkannt, wenn nach einem Wechsel von einem Hochlastbetriebspunkt zu einem Niedriglastbetriebspunkt innerhalb eines Diagnosezeitfensters τ der mittels des Kurbelgehäusedrucksensors 26 gemessene Kurbelgehäusedruck langsamer abfällt als es für das fehlerfreie System hinterlegt ist.
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In der 9 sind Diagramme dargestellt, die zugehörige Messergebnisse veranschaulichen. In diesen Diagrammen kennzeichnet der mit K1 bezeichnete Signalverlauf den modellierten Kurbelgehäusedruck, der mit K2 bezeichnete Signalverlauf den Umgebungsdruck und der mit K3 bezeichnete Signalverlauf den mittels des Kurbelgehäusedrucksensors gemessenen Kurbelgehäusedruck.
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Im linken Diagramm der 9 ist veranschaulicht, dass durch einen Vergleich des Verlaufs K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf des K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes nach einem Wechsel von einem Hochlastbetriebspunkt zu einem Niedriglastbetriebspunkt in einem Diagnosezeitfenster τ detektierbar ist, dass der Abfall des gemessenen Kurbelgehäusedruckes innerhalb des Diagnosezeitfensters τ langsamer erfolgt als der Abfall des modellierten Kurbelgehäusedruckes. In diesem Falle wird von der Steuereinheit 10 erkannt, dass eine Verstopfung der Niedriglastentlüftungsleitung 20 oder ein defektes Druckregelventil 14 vorliegt, wie es in der 8 mit dem Buchstaben F gekennzeichnet ist.
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Im rechten Diagramm der 9 ist der fehlerfreie Zustand des Kurbelgehäuseentlüftungssystems dargestellt. In diesem fehlerfreien Zustand stimmt innerhalb des Diagnosezeitfensters τ der Verlauf K1 des modellierten Kurbelgehäusedruckes mit dem Verlauf K3 des gemessenen Kurbelgehäusedruckes überein. Der modellierte Kurbelgehäusedruck und der gemessene Kurbelgehäusedruck fallen übereinstimmend ab.
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Das Diagnosezeitfenster τ wird von der Steuereinheit 10 dann geöffnet, wenn ein Betriebspunktwechsel von einem Hochlastbetriebspunkt zu einem Niedriglastbetriebspunkt vorliegt, und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne beendet.
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Bei einem schnellen Motorbetriebspunktwechsel von einem Hochlastbetriebspunkt mit einem Saugrohrdruck nahe dem Umgebungsdruck oder deutlich über dem Umgebungsdruck zu einem Niedriglastbetriebspunkt mit einem Saugrohrdruck von weniger als dem gewünschten Kurbelgehäusedruck von beispielsweise 100 hPa unter Umgebungsdruck kommt es im Kurbelgehäuse zu einem Übergang vom zweiten Zustand mit hohem Kurbelgehäusedruck von beispielsweise 30 hPa unter Umgebungsdruck zum ersten Zustand mit niedrigem Kurbelgehäusedruck von beispielsweise 100 hPa unter Umgebungsdruck. Zum Zeitpunkt eines schnellen Betriebspunktwechsels sinkt der Saugrohrdruck unter den Kurbelgehäusedruck und der Kurbelgehäuseentlüftungsmassenstrom über die Niedriglastentlüftungsleitung 20 beginnt erneut zu fließen. Von diesem Zeitpunkt an sinkt bei einem fehlerfreien System infolge des Druckausgleichs über die Niedriglastentlüftungsleitung der Kurbelgehäusedruck schnell bis zum gewünschten Kurbelgehäusedruck von beispielsweise 100 hPa unter Umgebungsdruck und stabilisiert sich dort.
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Der zeitliche Verlauf des Druckabfalls im Kurbelgehäuse im fehlerfreien System nach einem Motorbetriebspunktwechsel von einem Hochlastbetriebspunkt zu einem Niedriglastbetriebspunkt wird im genannten Druckmodell hinterlegt. Anhand eines Vergleichs der hinterlegten Druckmodellwerte mit gemessenen Druckwerten kann erkannt werden, ob ein Defekt des Kurbelgehäuseentlüftungssystems vorliegt oder nicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Kurbelgehäuseentlüftungssystem
- 3
- Kurbelgehäuse
- 4
- Kurbelgehäuseausgang
- 5
- Einleitstelle
- 6
- Luftpfad
- 7
- Hochlastentlüftungsleitung
- 8
- Ausdampfung
- 9
- Blow-by-Gase
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Speicher
- 13
- Ölabscheider
- 14
- Druckregelventil
- 15
- Frischlufteingang
- 16
- Luftfilter
- 17
- Verdichter
- 18
- Ladeluftkühler
- 19
- Drosselklappe
- 20
- Niedriglastentlüftungsleitung
- 21
- Kurbelgehäusebelüftungsleitung
- 22
- Rückschlagventil
- 23
- Speicher
- 24
- Turbine
- 25
- Belüftungseingang des Kurbelgehäuses
- 26
- Kurbelgehäusedrucksensor
- 30
- Einleitstelle
- 31
- Öldeckel
- 32
- Ölpeilstab
