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JP2001342846A - 内燃機関クランクケース通気装置の機能診断方法 - Google Patents

内燃機関クランクケース通気装置の機能診断方法

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Publication number
JP2001342846A
JP2001342846A JP2001158284A JP2001158284A JP2001342846A JP 2001342846 A JP2001342846 A JP 2001342846A JP 2001158284 A JP2001158284 A JP 2001158284A JP 2001158284 A JP2001158284 A JP 2001158284A JP 2001342846 A JP2001342846 A JP 2001342846A
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JP
Japan
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pressure
internal combustion
crankcase
function
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001158284A
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English (en)
Inventor
Michael Baeuerle
ミハエル・ボイアーレ
Klaus Ries-Mueller
クラウス・リース−ミューラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2001342846A publication Critical patent/JP2001342846A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/10—Indicating devices; Other safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/06—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding lubricant vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクケース通気装置の正確な機能診断を
可能にする。 【解決手段】 通気配管（３）内にサイクル操作弁
（５）が配置される、内燃機関クランクケース通気装置
の機能診断方法が提案される。サイクル操作弁（５）は
クランクケース（２）内の圧力の関数として制御され、
前記圧力は圧力センサ（１３）により測定される。高い
圧力においては、蒸気を吸気管（１４）を介して排出さ
せるためにサイクル操作弁が開放される。ここでは、サ
イクル操作弁（５）の制御が、運転要求、排ガス要求お
よび／または負荷状態の関数として行われる。圧力経過
に基づいて、例えば油面レベルが十分であるかどうか、
閉じた通気装置内に漏れが存在するかどうか、または内
燃機関（１）が上昇された摩耗を有しているかどうかを
検出可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主請求項に記載のよ
うな内燃機関クランクケース通気装置の機能診断方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の運転において、ピストン・リ
ングの隙間のために燃焼室からクランクケースへの漏れ
流れいわゆるブローバイ損失が発生することがある。こ
れにより、エンジン油およびオイル・ガスを有するクラ
ンクケース内の圧力が上昇する。クランクケース内の高
すぎる圧力を回避するために、ブローバイ・ガスはクラ
ンクケースから排出されなければならない。最新式の内
燃機関においては閉じた通気装置が使用される。ここで
はブローバイ・ガスが吸気管に供給され、したがってブ
ローバイ・ガスは再び燃焼室内に到達する。しかしなが
ら、ブローバイ・ガスは燃焼混合物を汚染させ、したが
って燃焼に負の影響を与えることが欠点である。
【０００３】標準的には、閉じた系内の通気は吸気管内
に存在する負圧により達成される。厳しい排ガス規制に
基づき、通気配管内の弁によりクランクケース内にある
程度の過圧を発生させ、所定の過圧においてはじめて蒸
気を排出させる試みもまたなされている。
【０００４】法規制の理由から、クランクケースを大気
に通気させることは許されない。これにより、例えば通
気配管が損傷したことにより発生するような漏れは確実
に検出されなければならないという問題が発生する。従
来この診断は混合物適応値をしきい値と比較することに
より間接的に行われてきた。しかしながら、混合物適応
が応答するように、それに対応して多量の漏れ空気を吸
い込むためにホース直径が十分大きく選択されなければ
ならない。このタイプの診断は同様にクランクケースの
通気設計において制約を与えることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】クランクケース通気装
置の正確な機能診断を可能にすることが本発明の課題で
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は請求項１の特
徴により解決される。主請求項の特徴項に記載の特徴を
有する本発明による方法は、従来に比較して、構造的制
約を伴うことなくクランクケース通気の正確な診断が可
能であるという利点を有している。一方で、最適運転方
法によりブローバイ・ガスしたがって機関エミッション
が低減されることが特に有利である。他方で、クランク
ケース内の摩擦損失もまた低減されるので、これにより
消費動力の有利性もまた得られる。
【０００７】従属請求項に記載の手段により、有利な実
施態様および主請求項に記載の方法の改善が可能であ
る。圧力上昇過程の間弁が所定の時間閉鎖されることが
特に有利であると認められる。この過程において、圧力
変化が測定され且つ同時に装置に漏れがないかどうかを
検査することができる。
【０００８】サイクル操作弁の閉鎖時間を内燃機関の重
要な運転パラメータの関数として適合させることによ
り、オイル蒸気の排出を最適に制御する有利な方法が得
られる。したがって、例えば高い機関負荷においてはサ
イクル操作弁の開放時間を延長させてもよく、これによ
り燃焼過程はほとんど乱されることはない。
【０００９】同様に、種々の運転方式において、特に成
層燃焼運転または均質燃焼運転において通気を最適化す
ることができる。高い回転速度においては、サイクル操
作弁に対するサイクル操作時間をきわめて短くすること
ができるので、所定の圧力においてはじめて弁を開放す
ることが推奨される。これにより、蒸気の吸気管への流
入が制御され、したがって通気の機関負荷状態への適合
が達成される。
【００１０】機関が比較的多量のオイルを消費した場
合、これはクランクケース内の圧力にも影響を与える。
したがって、圧力経過を検査することにより、クランク
ケース内の油面レベルの簡単なモニタ方法が得られる。
これにより、油面計を使用しなくてもすむことが有利で
ある。
【００１１】さらに、大気圧を測定するための通常の圧
力センサを使用することが有利であると認められる。こ
のようなセンサは例えばタンク通気に対して使用され
る。環境基準を保持し且つ漏れがあった場合に漏れを事
前に検出するために、圧力経過を観察することにより通
気装置の気密性に関する判定もまた可能である。
【００１２】圧力センサの圧力信号は他の制御機能に対
しても使用可能であることが有利である。例えば油種、
老化度および特に通気配管内の温度に応じてオイル・ス
ラッジが堆積し、このオイル・スラッジが配管を閉塞に
導くことがある。堆積を防止しまたは堆積を再び溶解さ
せるために、多くの機関システムにおいては電気加熱が
使用される。この加熱は、クランクケース内に圧力信号
が存在したときに必要に応じて使用されることが有利で
ある。例えば、低温においてクランクケース内の圧力が
上昇したことが検出された場合、加熱が投入される。こ
れに対して、圧力が上昇しない場合、このときは通気配
管内に閉塞が存在しないので加熱は投入されない。
【００１３】さらに、機関の摩耗の判定のために使用す
ることが有利である。特に老朽化した機関においては、
ピストン・リングとシリンダ壁との間の遊びの増加に基
づいてブローバイ損失を上昇させることになる。これが
同様にクランクケース内に、摩耗していない機関よりも
高い圧力を形成させることになる。したがって、測定値
と記憶しきい値との比較により機関状態を推測すること
ができる。
【００１４】以下に本発明の一実施態様を図面により詳
細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１の略図は例えばターボ・チャ
ージャ９を備えているように設計された内燃機関１を示
す。空気フィルタ７、吸気管１４およびターボ・チャー
ジャ９の羽根車を介して、吸気８が内燃機関１の燃焼室
１５内に過圧で圧入される。吸気ベンド１４ａに過給空
気冷却器１２が装着されていてもよい。図に示されてい
るように、燃焼後に排気弁を介して排気１７が排出され
る。ここで、排気１７はターボ・チャージャ９のタービ
ン羽根を駆動し、その後に排気管１０および図示されて
いない排気口を介して最終的に大気に到達する。内燃機
関１のピストン・シール（ピストン・リング）とシリン
ダ壁との間のピストン・リング隙間により、圧縮行程ま
たは燃焼行程の間に多少とも空気または排気ガス（ブロ
ーバイ・ガス）がシリンダ壁に沿ってクランクケース２
内に入り込み、クランクケース２内には機関用潤滑油も
また存在する。クランクケース２の適切な位置に通気配
管３が接続され、通気配管３は油分離器４を介して吸気
管１４と結合されている。通気配管３の適切な位置にサ
イクル操作弁５が配置され、サイクル操作弁５によりク
ランクケース２から吸気管１４への含油蒸気の排出を電
気制御することができる。このために、制御接続端６が
設けられ、制御接続端６は図示されていない制御装置と
結合可能である。一方で制御装置はその情報を圧力セン
サ１３から受け取り、圧力センサ１３はクランクケース
の範囲内に装着され且つそこで圧力および／または時間
的圧力経過を測定する。念のために、分離されたオイル
がクランクケース２内に逆流可能なように、油分離器４
がオイル戻り配管１６を有していることをさらに付記し
ておく。通気配管３が閉塞したときに油を分離すること
により通気配管３を再び自由に流動させるように、ヒー
タ３ａが装着されてもよい。
【００１６】図２および３によりこの装置の機能方法を
詳細に説明する。正常運転において、即ちクランクケー
ス２内の油圧が第１のしきい値Ｐ１以下のとき（図
２）、サイクル操作弁５は開放し、即ち排気ガス結合は
クランクケース２から吸気管１４に通じている。図２の
線図から明らかなように、これは時点ｔ０とｔ１との間
ないしは＞ｔ３の場合である。下側の曲線に示すよう
に、時点ｔ１においてサイクル操作弁５が制御接続端６
を介しての制御命令により閉鎖されたとき、特性曲線ａ
またはｃからわかるように、圧力はある程度の速さで上
昇する。圧力は時点ｔ２において最大圧力Ｐ２に到達す
るまで上昇する。このときにサイクル操作弁５が開放さ
れ、これにより蒸気は吸気８の高い速度により巻き込ま
れるので、蒸気は吸気管１４内に流入することができ
る。その後は、特性曲線ｂから明らかなように、クラン
クケース２内の圧力はある程度の速さで低下する。時点
ｔ３において、圧力値は第１のしきい値Ｐ１に存在す
る。第２のしきい値Ｐ２は例えば５０−１５０ミリバー
ルの間で固定設定されていてもよい。代替態様として、
圧力しきい値Ｐ２は運転条件または周囲条件の関数とし
て設定されていてもよい。特に油面レベル、温度、回転
速度、負荷状態、リーン運転および成層燃焼運転のよう
な運転方式等のような種々の運転パラメータが、サイク
ル操作弁５の閉鎖時間を変化させるために考慮されても
よい。図２の下側の線図の説明のために、位置１におい
てはサイクル操作弁５は閉鎖され、位置０においてはサ
イクル操作弁は開放されていることをさらに付記してお
く。ここで、圧力曲線ａ、ｂ、ｃの経過から、クランク
ケース通気の正確な診断のために使用可能な一連のヒン
トを読み取ることができる。例えば、時間経過ｔ１ない
しｔ２（Ｔｐｍａｘ）の間にクランクケースの気密性を
検査することができる。サイクル操作弁５が閉鎖された
場合、ブローバイ・ガスに基づいて、運転点の関数とし
ての所定の時間内に、クランクケース内に圧力上昇が形
成されなければならない。この期待圧力上昇が発生しな
いときまたは例えば曲線ｃで示すようにきわめて緩やか
に行われたとき、クランクケース通気の非気密性が存在
する。
【００１７】最適通気のために、吸気管１４内のオイル
蒸気の流れがサイクル操作弁５により制御される。ここ
で、サイクル操作弁５に対する操作は、通気が機関の負
荷状態に適合されるように行われてもよい。高い負荷に
おいては、例えば通気が上昇されても燃焼が不利となる
ことはない。成層燃焼運転および均質燃焼運転に対して
運転方式の関数としての制御が行われるガソリン直接噴
射の場合、サイクル操作弁５の制御はそれに対応して適
合させてもよい。代替態様として、クランクケースから
の低いエミッションを達成するために、例えば５０ない
し１５０ミリバールの常に一定の過圧が設定されてもよ
い。
【００１８】図３に流れ図が示され、この流れ図により
油面レベルを決定することができる。このために、ステ
ップ２１により、圧力経過が測定され且つ記憶されてい
る所定の値または曲線と比較される。例えば曲線ａ（図
２）は正常な油面レベルを示し、一方破線で示した比較
的平らな曲線ｃは低すぎる油面レベルを示す。即ち実験
において、比較的多量のオイルの損失がクランクケース
２内の圧力に直接影響を与えることが特定された。例え
ば約１リットルのオイル損失は約２５ミリバールの圧力
変化を与える。したがって、圧力信号を、運転点の関数
であり且つ弁通過量の関数であるしきい値と比較するこ
とにより、オイル損失を診断することができる。
【００１９】この流れ図により、最初にステップ２２に
おいて、なんらかの装置欠陥が存在するかどうか、およ
び内燃機関１に対して定常運転点が存在するかどうかが
検査される。これが否定の場合、プログラムはステップ
２１に戻り、改めて油面レベルの問い合わせから開始さ
れる。これに対して内燃機関１が定常運転点に存在する
とき、ステップ２３において、通気弁としてのサイクル
操作弁５を短時間閉鎖し、この閉鎖の前後の吸込質量流
量（この閉鎖の前後の吸気管における質量の流れ）の差
（ｍｓｂｂ）を形成することによりブローバイ・レート
（ｍｓｂｂ）が決定される。時点ｔ１においてサイクル
操作弁５を閉鎖したのちに、ここでステップ２４におい
て、クランクケース２内に最大許容圧力Ｐ２に到達する
までの時間Ｔｐｍａｘが測定される。この時間Ｔｐｍａ
ｘが所定のしきい値Ｔｇｒｅｎｚと比較される。存在す
るデータに基づき、質量流量の関数として最大限界時間
に対するしきい値Ｔｇｒｅｎｚが決定される。ステップ
２５において、限界時間Ｔｇｒｅｎｚが最大値Ｔｐｍａ
ｘより小さいかどうかが検査される。これが否定の場
合、プログラムはステップ２１に戻る。肯定の場合、ス
テップ２６において、油面レベルが低すぎることが診断
される。それに続いて計器盤内の警報ランプが点灯さ
れ、且つ機関の損傷を防止するために例えば内燃機関１
の回転速度が制限される。図２の曲線経過は加熱制御の
最適化のために使用されてもよい。前記のように、低温
において閉塞を防止するために通気配管３が電気で加熱
されてもよい。ここで、温度しきい値以下になったと
き、ヒータ３ａが投入される。例えばクランクケース内
に圧力信号が存在する場合、ヒータ３ａは必要な場合に
はじめて操作されてもよい。これは、低温においてクラ
ンクケース２内の圧力上昇が発生した場合である。圧力
上昇が存在しない場合、通気配管３内の閉塞が予想され
ないので、ヒータ３ａの投入は行わなくてもよい。さら
に、圧力曲線線図から機関の状態を推測することができ
る。これは前記のように特に老朽化機関において有利で
ある。
【００２０】以上のように、本願発明の一実施例によれ
ば、通気配管３内にサイクル操作弁５が配置されてい
る、内燃機関クランクケース通気装置の機能診断方法が
提案される。サイクル操作弁５はクランクケース２内の
圧力の関数として制御され、前記圧力は圧力センサ１３
により測定される。高い圧力においては、蒸気を吸気管
１４を介して排出させるためにサイクル操作弁が開放さ
れる。ここでは、サイクル操作弁５の制御が、運転要
求、排ガス要求および／または負荷状態の関数として行
われる。圧力経過に基づいて、例えば油面レベルが十分
であるかどうか、閉じた通気装置内に漏れが存在するか
どうか、または内燃機関１が上昇された摩耗を有してい
るかどうかを検出可能である。最適運転方式により、ブ
ローバイ・ガス、エミッションの低減のみならず、クラ
ンクケース内の摩擦損失もまた低下させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、通気再循環を有する内燃機関のブロッ
ク系統図である。
【図２】図２は、２つの線図である。
【図３】図３は、流れ図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ クランクケース ３ 通気配管 ３ａ ヒータ ４ 油分離器 ５ サイクル操作弁（吸気系への還流量を制御する弁） ６ 制御接続端 ７ 空気フィルタ ８ 吸気 ９ ターボ・チャージャ １０ 排気管 １１ ピストン・リング隙間 １２ 過給空気冷却器 １３ 圧力センサ １４ 吸気管 １４ａ 吸気ベンド １５ 燃焼室 １６ オイル戻り配管 １７ 排気 ｍｓｂｂ ブローバイ・レート Ｐ 圧力 Ｐ１、Ｐ２ 圧力しきい値 Ｔｇｒｅｎｚ 限界時間 Ｔｐｍａｘ 所定の時間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス・リース−ミューラー ドイツ連邦共和国 74906 バート・ラッ ペナオ，ハインスハイマー・シュトラーセ 47 Ｆターム(参考） 3G015 BD10 BF05 BF08 CA06 EA25 FA02 FA03 FB01 FC02 FC03 FC05 FC11 FE01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 閉じた通気装置において、所定の圧力し
    きい値に到達したときに、通気配管（３）内の弁（５）
    が蒸気を内燃機関（１）の吸気管（１４）内に排出し、
    および前記蒸気が吸気（８）と共に内燃機関（１）の燃
    焼室（１５）に供給される、内燃機関（１）クランクケ
    ース（２）通気装置の機能診断方法において、 圧力センサ（１３）が設けられていることと、 前記圧力センサ（１３）がクランクケース（２）内の油
    圧および圧力変化を測定することと、 弁（５）が電気制御式サイクル操作弁であることと、お
    よび前記サイクル操作弁（５）が圧力センサ（１３）の
    信号の関数として所定の時間（Ｔｐｍａｘ）閉鎖される
    ことと、を特徴とする内燃機関クランクケース通気装置
    の機能診断方法。
  2. 【請求項２】 サイクル操作弁（５）の閉鎖時間が、運
    転パラメータ特に油面レベル、温度、回転速度、負荷、
    周辺パラメータ、運転時間および／または機関タイプの
    関数として変化可能であることを特徴とする請求項１の
    方法。
  3. 【請求項３】 サイクル操作弁（５）が内燃機関（１）
    の負荷および回転速度の関数として制御され、この場
    合、高い回転速度および低い負荷においては通気過程が
    延長されることを特徴とする請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 サイクル操作弁（５）が、特に成層燃焼
    運転または均質燃焼運転において、運転方式の関数とし
    て制御されることを特徴とする請求項２または３の方
    法。
  5. 【請求項５】 サイクル操作弁（５）が、クランクケー
    ス（２）内に所定の圧力値例えば５０ないし１５０ミリ
    バールが保持されるように制御されることを特徴とする
    請求項１ないし４のいずれかの方法。
  6. 【請求項６】 所定の時間経過（ｔ１ないしｔ２）内に
    圧力センサ（１３）により測定された圧力の経過から、
    クランクケース（２）内の油面レベルに対する値が決定
    されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの
    方法。
  7. 【請求項７】 所定の時間経過（ｔ１ないしｔ２）内に
    圧力センサ（１３）により測定された圧力の変化から、
    通気装置の気密性が推測されることを特徴とする請求項
    １ないし６のいずれかの方法。
  8. 【請求項８】 圧力センサ（１３）の圧力信号が、内燃
    機関（１）の他の制御機能のために、好ましくは通気配
    管（３）に対する加熱の制御のために使用可能であるこ
    とを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの方法。
  9. 【請求項９】 圧力センサ（１３）の圧力信号が機関の
    摩耗の判定のために使用されることを特徴とする請求項
    ８の方法。
  10. 【請求項１０】 この方法がターボ・チャージャを有す
    る内燃機関において使用されることを特徴とする請求項
    １ないし９のいずれかの方法。
JP2001158284A 2000-05-27 2001-05-28 内燃機関クランクケース通気装置の機能診断方法 Withdrawn JP2001342846A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE10026492.1 2000-05-27
DE10026492A DE10026492A1 (de) 2000-05-27 2000-05-27 Verfahren zur Funktionsdiagnose eines Entlüftungssystems eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001158284A Withdrawn JP2001342846A (ja) 2000-05-27 2001-05-28 内燃機関クランクケース通気装置の機能診断方法

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US (1) US6779388B2 (ja)
JP (1) JP2001342846A (ja)
DE (1) DE10026492A1 (ja)
ES (1) ES2193835B1 (ja)
IT (1) ITMI20011010A1 (ja)

Cited By (2)

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