DE102004030908B4

DE102004030908B4 - Kurbelgehäuseentlüftungssystem und zugehöriges Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102004030908B4
Application number: DE102004030908.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Zelßmann Hagen
Original assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Current assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2024-06-26
Also published as: DE102004030908A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) einer Brennkraftmaschine (1), bei dem zur Dichtigkeitsprüfung ein Gaspfad (7) des Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) mit einem Prüfdruck beaufschlagt und der zeitliche Verlauf des Drucks im Gaspfad (7) mit einem vorbestimmten oder berechneten Soll-Druckverlauf verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, – dass die Dichtigkeitsprüfung bei eingeschalteter Brennkraftmaschine (1) durchgeführt wird, – dass zur Beaufschlagung des Gaspfads (7) mit dem Prüfdruck ein Druckregelventil (6), das in einer von einem Kurbelgehäuse (4) der Brennkraftmaschine (1) zu einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine (1) führenden Entlüftungsleitung (3) angeordnet ist und zum Einstellen eines vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) abhängigen Soll-Drucks im Gaspfad (7) dient, bezüglich seiner dem aktuell einzustellenden Soll-Druck zugeordneten Soll-Stellung weiter geöffnet oder weiter geschlossen wird, ohne dabei die Entlüftungsleitung (3) zu sperren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein nach diesem Verfahren betreibbares Kurbelgehäuseentlüftungssystem.
Im Betrieb einer Brennkraftmaschine kommt es aufgrund unvermeidbarer Leckagen zum Eintritt sogenannter „Blowbygase” in ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Damit es dort nicht zu einem unzulässigen Druckanstieg kommt, ist die Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem der eingangs genannten Art ausgestattet, das mit Hilfe einer Entlüftungsleitung das Kurbelgehäuse mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbindet. Auf diese Weise können die Blowbygase in den Ansaugtrakt gelangen und erneut der Verbrennung zugeführt werden.
Zur Einhaltung von Emissionsvorschriften, die vor allem in den USA immer strenger werden, ist es von besonderer Bedeutung, dass der Gaspfad des Kurbelgehäuseentlüftungssystems innerhalb bestimmter Grenzen im Wesentlichen gasdicht ist. Leckagen im Gaspfad des Kurbelgehäuseentlüftungssystems würden bei abgeschalteter Brennkraftmaschine zu unerwünschten Emissionen der schadstoffhaltigen Blowbygase in die Umgebung führen.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 100 26 492 A1 bekannt und beinhaltet eine Dichtigkeitsprüfung, bei der ein Gaspfad des Kurbelgehäuseentlüftungssystems mit einem Prüfdruck beaufschlagt wird und der zeitliche Verlauf des Drucks im Gaspfad mit einem vorbestimmten oder berechneten Soll-Druckverlauf verglichen wird. Beim bekannten Verfahren wird der Prüfdruck dadurch erzeugt, dass ein Taktventil, das als Druckregelventil dient, für die Dichtigkeitsprüfung geschlossen wird, um zu beobachten, ob ein dann erfolgender Ist-Druckanstieg mit einem vorbestimmten erwarteten Soll-Druckanstieg übereinstimmt. Erfolgt der Ist-Druckanstieg langsamer als der Soll-Druckanstieg liegt ein Leck vor.
Andere Diagnoseverfahren sind aus der DE 103 20 054 A1 , DE 198 34 332 A1 , DE 199 48 154 A1 und DE 198 36 967 C2 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine einen vorteilhaften Weg aufzuzeigen, der insbesondere die Einhaltung strenger Emissionsvorschriften erleichtert.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Gaspfad des Kurbelgehäuseentlüftungssystems hin und wieder einer Dichtigkeitsprüfung zu unterziehen. Auf diese Weise kann periodisch oder ereignisabhängig die Dichtigkeit des Gaspfads überprüft und somit die Emissionsfreiheit des Kurbelgehäuseentlüftungssystems gewährleistet werden. Zur Dichtigkeitsprüfung wird der Gaspfad mit einem Prüfdruck beaufschlagt, wobei dann der zeitliche Verlauf des Drucks im Gaspfad mit einem vorbestimmten oder berechneten Soll-Druckverlauf verglichen wird. Diese Vorgehensweise beruht auf der Überlegung, dass der Ist-Druckverlauf bei einem Leck im Gaspfad mehr oder weniger stark vom berechneten Soll-Druckverlauf abweichen wird. Beispielsweise wird ein vorbestimmter Prüfdruck bei einem Leck schneller abfallen beziehungsweise wird ein vorbestimmter Prüfdruck bei einem Leck nicht oder zu einem späteren Zeitpunkt erreicht.
Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, dass die Dichtigkeitsprüfung bei eingeschalteter Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Durch diese Vorgehensweise wird im Betrieb der Brennkraftmaschine und insbesondere im Betrieb eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs die Dichtigkeit des Kurbelgehäuseentlüftungssystems überprüft. Dementsprechend kann diese Dichtigkeitsprüfung als On-Board-Diagnose in ein Diagnosesystem der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Kraftfahrzeugs eingebunden werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem.
Entsprechend 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem 2 ausgestattet, das eine Entlüftungsleitung 3 umfasst, die von einem Kurbelgehäuse 4 der Brennkraftmaschine 1 zu einem Ansaugtrakt 5 der Brennkraftmaschine 1 führt. In der Entlüftungsleitung 3 ist ein Druckregelventil 6 angeordnet, mit dessen Hilfe der Druck in einem Gaspfad 7 des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 eingestellt werden kann.
Der Gaspfad 7 umfasst dabei sämtliche miteinander kommunizierend verbundene Räume und Leitungen stromauf des Druckregelventils 6. Insbesondere umfasst der Gaspfad 7 somit auch das Kurbelgehäuse 4 und eine damit kommunizierende, hier nicht dargestellte Ölwanne.
Im Gaspfad 7 ist an einer geeigneten Stelle, insbesondere im Kurbelgehäuse 4, ein Drucksensor 8 angeordnet, der den aktuellen Druck, also den Ist-Druck im Gaspfad 7 misst. Der Drucksensor 8 ist über eine Signalleitung 9 mit einer Steuerung 10 verbunden, die ihrerseits über eine Steuerleitung 11 mit dem Druckregelventil 6 verbunden ist. Mit der Steuerung 10 kann das Druckregelventil 6 in Abhängigkeit des aktuellen Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 (die Steuerung 10 ist hierzu mit einem nicht gezeigten Motorsteuergerät verbunden oder in ein solches integriert) das Druckregelventil 6 betätigen, um beispielsweise einen vorbestimmten Soll-Unterdruck im Kurbelgehäuse 4 beziehungsweise im Gaspfad 7 einzustellen. Die hierzu erforderliche Rückkopplung liefert der Drucksensor 8.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren arbeitet wie folgt:
Zur Dichtigkeitsprüfung des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 beziehungsweise des Gaspfads 7 wird der Gaspfad 7 mit einem Prüfdruck beaufschlagt, wobei der zeitliche Verlauf des Drucks, also der Ist-Druckverlauf im Gaspfad 7 mit einem vorbestimmten (zum Beispiel in Kennfeldern hinterlegten) oder berechneten Soll-Druckverlauf verglichen wird. Beispielsweise wird der Druck im Gaspfad 7 zunächst auf den vorbestimmten Prüfdruck erhöht oder abgesenkt, um anschließend zu vergleichen, inwieweit der sich danach einstellende Ist-Druckverlauf dem vorgegebenen Soll-Druckverlauf folgt.
Bevorzugt wird jedoch eine Vorgehensweise, bei welcher bereits beim Aufbau beziehungsweise beim Abbau des Prüfdrucks überprüft wird, inwieweit der Ist-Druckverlauf dem erwünschten Soll-Druckverlauf folgt. Mit anderen Worten, der Druckverlauf im Gaspfad wird bereits von Beginn an der Beaufschlagung des Gaspfads mit dem Prüfdruck mit dem Soll-Druckverlauf verglichen. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass auch große Leckagen, bei denen der erforderliche Prüfdruck nicht erreicht wird, ohne zusätzlichen Aufwand erkannt werden können.
Erfindungsgemäß wird die Dichtigkeitsprüfung bei eingeschalteter Brennkraftmaschine 1 durchgeführt. Das bedeutet, dass der jeweilige Soll-Druckverlauf das aktuell anfallende Volumen an Blowbygas berücksichtigt. Dabei ist es grundsätzlich möglich, die aktuell anfallende Blowbygas-Menge nicht nur bei stationären, sondern auch bei instationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß wird die Beaufschlagung des Gaspfads 7 mit dem jeweiligen Prüfdruck besonders einfach dadurch realisiert, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 das Druckregelventil 6 im Hinblick auf den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 in einem vorbestimmten Maß zu weit geöffnet oder zu weit geschlossen wird. Das bedeutet, dass das Druckregelventil 6, das im Normalbetrieb des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 zum Einstellen eines vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 abhängigen Soll-Unterdrucks im Gaspfad 7 angesteuert wird, für die Dichtigkeitsprüfung so angesteuert wird, dass es bezüglich einer dem aktuell einzustellenden Soll-Unterdruck zugeordneten Soll-Stellung weiter geöffnet oder weiter geschlossen wird. Durch das über die Soll-Stellung hinausgehende Öffnen des Druckregelventils nimmt der Druck im Gaspfad 7 ab. Im Unterschied dazu wird durch ein über die Soll-Stellung hinausgehendes Schließen des Druckregelventils 6 der Druck im Gaspfad 7 durch die nachströmenden Blowbygase erhöht.
Sofern das Druckregelventil 6 bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform so ausgestaltet ist, dass damit die Entlüftungsleitung 3 auch gesperrt werden kann, lässt sich der Prüfdruck auch dadurch einstellen, dass das Druckregelventil 6 für den Aufbau des Prüfdrucks zum Sperren der Entlüftungsleitung 3 angesteuert wird. Da ein übliches Druckregelventil 6 in der Regel nicht dazu ausgelegt ist, die Entlüftungsleitung 3 für längere Zeit vollständig zu sperren, kann bei einer alternativen, ebenfalls nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ein zusätzliches, hier nicht dargestelltes Sperrventil in der Entlüftungsleitung 7 angeordnet sein. Zur Erzeugung des Prüfdrucks kann die Steuerung 10 dann dieses Sperrventil zum Sperren der Entlüftungsleitung 3 ansteuern.
Bei einem getakteten Druckregelventil 6, bei dem die jeweilige Offen-Stellung oder Schließ-Stellung durch das Verhältnis von Öffnungszeit zu Schließzeit definiert ist, kann ein weitergehendes Öffnen beziehungsweise ein weitergehendes Schließen des Druckregelventils (6) durch eine entsprechende Änderung des jeweiligen Verhältnisses eingestellt werden.
Sofern das Kurbelgehäuseentlüftungssystem 2 bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform über ein Druckregelventil 6 verfügt, mit dessen Hilfe die Entlüftungsleitung 3 auch vollständig gesperrt werden kann, oder über ein in der Entlüftungsleitung 3 angeordnetes Sperrventil verfügt, kann gemäß einer besonders vorteilhaften, jedoch nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 1 die Entlüftungsleitung 3 durch eine entsprechende Ansteuerung des Druckregelventils 6 beziehungsweise des Sperrventils gesperrt werden. Hierdurch kann eine Emission der Blowbygase durch die Entlüftungsleitung 3 in den Ansaugtrakt 5 und über diesen in die Umgebung vermieden werden.
Sofern im Rahmen der Dichtigkeitsprüfung der Ist-Druckverlauf von Beginn an mit dem Soll-Druckverlauf verglichen wird, kann der Soll-Druckverlauf vorzugsweise einem vorbestimmten Soll-Druck sowie ein vorbestimmtes Zeitfenster definieren, innerhalb dem der Druck im Gaspfad 7 den Soll-Druck erreichen soll. Alternativ kann der Soll-Druckverlauf auch einen vorbestimmten Soll-Zeitpunkt sowie ein vorbestimmtes Druckfenster definieren, innerhalb dem der Druck im Gaspfad 7 bei Erreichen des Soll-Zeitpunkts liegen soll. Das bedeutet, zur Überprüfung der Dichtigkeit muss lediglich überprüft werden, ob der vorbestimmte Soll-Druck innerhalb des vorbestimmten Zeitfensters erreicht wird beziehungsweise ob bei Erreichen des vorbestimmten Soll-Zeitpunkts der Druck im Gaspfad 7 im vorgegebenen Druckfenster liegt. Hierdurch ergeben sich besonders einfach zu überwachende Kriterien für die Dichtigkeit des Gaspfads 7. Eine Grenze des Druckfensters kann zum Beispiel der aktuelle Druck im Gaspfad zu Beginn der Dichtigkeitsprüfung sein. Ebenso kann eine Grenze des Zeitfensters der Zeitpunkt des Beginns der Dichtigkeitsprüfung sein.
Entsprechend einer anderen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Prüfdruck mittels einer Pumpe 12 erzeugt werden und auf geeignete Weise in den Gaspfad 7 eingebracht werden. Die Pumpe 12 ist hier mit unterbrochenen Linien dargestellt und über eine Steuerleitung 13 von der Steuerung 10 betätigbar. Mit der Pumpe 12 kann besonders einfach und rasch ein erwünschter Überdruck im Gaspfad 7 eingestellt werden. Insbesondere kann die Dichtigkeitsprüfung bei einer derartigen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform auch bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine 1 durchgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine ebenfalls nicht erfindungsgemäße Ausführungsform, bei welcher die Pumpe eine Leckagediagnosepumpe 12 eines im übrigen nicht dargestellten Tankentlüftungssystems 14 der Brennkraftmaschine 1 ist. Auf diese Weise wird eine im Bereich der Brennkraftmaschine 1 ohnehin vorhandene Pumpe, nämlich die Leckdiagnosepumpe 12, für die Dichtigkeitsprüfung des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 2 verwendet. Zu diesem Zweck ist die Leckdiagnosepumpe 12 auf geeignete Weise in das Kurbelgehäuseentlüftungssystem 2 eingebunden, beispielsweise mittels eines Umschaltventils. Die Nutzung einer ohnehin vorhandenen Pumpe 12 reduziert den Aufwand zur Realisierung der Dichtigkeitsprüfung.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) einer Brennkraftmaschine (1), bei dem zur Dichtigkeitsprüfung ein Gaspfad (7) des Kurbelgehäuseentlüftungssystems (2) mit einem Prüfdruck beaufschlagt und der zeitliche Verlauf des Drucks im Gaspfad (7) mit einem vorbestimmten oder berechneten Soll-Druckverlauf verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, – dass die Dichtigkeitsprüfung bei eingeschalteter Brennkraftmaschine (1) durchgeführt wird, – dass zur Beaufschlagung des Gaspfads (7) mit dem Prüfdruck ein Druckregelventil (6), das in einer von einem Kurbelgehäuse (4) der Brennkraftmaschine (1) zu einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine (1) führenden Entlüftungsleitung (3) angeordnet ist und zum Einstellen eines vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) abhängigen Soll-Drucks im Gaspfad (7) dient, bezüglich seiner dem aktuell einzustellenden Soll-Druck zugeordneten Soll-Stellung weiter geöffnet oder weiter geschlossen wird, ohne dabei die Entlüftungsleitung (3) zu sperren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf im Gaspfad (7) vom Beginn der Beaufschlagung mit dem Prüfdruck an mit dem Soll-Druckverlauf verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass der Soll-Druckverlauf einen vorbestimmten Soll-Druck und ein vorbestimmtes Zeitfenster definiert, innerhalb dem der Druck im Gaspfad (7) den Soll-Druck erreichen soll, oder – dass der Soll-Druckverlauf einen vorbestimmten Soll-Zeitpunkt und ein vorbestimmtes Druckfenster definiert, innerhalb dem der Druck im Gaspfad (7) bei Erreichen des Soll-Zeitpunkts liegen soll.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf im Gaspfad (7) mit dem Soll-Druckverlauf verglichen wird, sobald der vorbestimmte Prüfdruck erreicht ist.
Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine (1), – mit einer Entlüftungsleitung (3), die von einem Kurbelgehäuse (4) der Brennkraftmaschine (1) zu einem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine (1) führt und in der ein Druckregelventil (6) angeordnet ist, – wobei eine Steuerung (10) zur Betätigung des Druckregelventils (6) vorhanden ist, die so ausgestaltet ist, dass sie das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchführen kann.