DE102015207287A1

DE102015207287A1 - Ölsystem für einen Dieselmotor und Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors

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Publication number: DE102015207287A1
Application number: DE102015207287.8A
Authority: DE
Inventors: Brendan Carberry; Mario Balenovic; Hans Günther Quix
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: CN106065796A; CN106065796B; US20160312670A1; US9926820B2; DE102015207287B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ölsystem (1) für einen Dieselmotor (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter umfasst, aufweisend wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer (3), wenigstens ein separat zu der Ölkammer (3) angeordnetes Ölreservoir (4), das zumindest teilweise auf gleicher geodätischer Höhe wie die Ölkammer (3) angeordnet ist, wenigstens eine die Ölkammer (3) kommunizierend mit dem Ölreservoir (4) verbindende Fluidverbindung (5), an der wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Absperreinheit (6) angeordnet ist, welche die Fluidverbindung (5) in einem Sperrzustand sperrt und in einem Freigabezustand zumindest teilweise freigibt, und wenigstens eine signaltechnisch mit der Absperreinheit (6) verbindbare Elektronikeinheit (14). Um Ölwechselintervalle bei einem solchen Dieselmotor (2) zu verlängern, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Elektronikeinheit (14) eingerichtet ist, eine Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen zu erfassen, einen momentanen Verdünnungsgrad eines in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls unter Berücksichtigung der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen abzuschätzen und die Absperreinheit (6) in Abhängigkeit der abgeschätzten momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls anzusteuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölsystem für einen Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter umfasst, aufweisend wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer, wenigstens ein separat zu der Ölkammer angeordnetes Ölreservoir, das zumindest teilweise auf gleicher geodätischer Höhe wie die Ölkammer angeordnet ist, wenigstens eine die Ölkammer kommunizierend mit dem Ölreservoir verbindende Fluidverbindung, an der wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Absperreinheit angeordnet ist, welche die Fluidverbindung in einem Sperrzustand sperrt und in einem Freigabezustand zumindest teilweise freigibt, und wenigstens eine signaltechnisch mit der Absperreinheit verbindbare Elektronikeinheit.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter und wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer umfasst.
In einem Abgastrakt eines Dieselmotors ist üblicherweise ein Rußpartikelfilter angeordnet, mit dem Verbrennungsgase des Dieselmotors gefiltert werden, um die Partikelemission des Dieselmotors zu reduzieren. Die aus dem Abgas herausgefilterten Partikel werden in dem Rußpartikelfilter eingelagert.
Durch die Partikelbeladung des Rußpartikelfilters wird ein Abgasgegendruck erzeugt, der die Leistung des Dieselmotors einschränkt. Wird ein Abgasausstoß des Dieselmotors durch den Abgasgegendruck zu stark behindert, ist eine Regeneration des Rußpartikelfilters erforderlich. Hierzu wird ein Regenerationsvorgang eingesetzt, durch den die in dem Rußpartikelfilter eingelagerten Partikel verbrannt werden. Die Leistung des Dieselmotors wird durch die Durchführung eines Regenerationsvorgangs nicht beeinträchtigt.
Bei einem Regenerationsvorgang werden insbesondere Rußpartikel in Kohlendioxid umgewandelt.
Ein solcher Regenerationsvorgang wird von einem Motorsteuergerät in Abhängigkeit eines Betriebsprofils des Dieselmotors durchgeführt. Wird der Dieselmotor stark ausgelastet bzw. in einem hohen Leistungsbereich betrieben, treten relativ hohe Abgastemperaturen auf, die im Bereich der zur Regeneration zu verwendenden Verbrennungstemperatur der Partikel liegen können, so dass eine Regeneration des Rußpartikelfilters im Betrieb des Dieselmotors automatisch erfolgt. Hierdurch wird das Zeitintervall zwischen durchzuführenden Regenerationsvorgängen verlängert oder es ist kein Regenerationsvorgang erforderlich. Wird hingegen der Dieselmotor vorwiegend in einem niedrigen Leistungsbereich betrieben, treten relativ niedrige Abgastemperaturen auf, bei denen keine Verbrennung der Partikel stattfindet. Der Rußpartikelfilter wird dann immer weiter mit Partikeln beladen, so dass die Regenerationsvorgänge in relativ kurzen Zeitabständen durchgeführt werden müssen.
Zur Durchführung eines Regenerationsvorgangs ist somit eine hohe Abgastemperatur erforderlich. Um dies zu erreichen, sind verschiedene Techniken bekannt. Eine dieser Techniken ist das späte Nacheinspritzen des Kraftstoffs, bei dem der Kraftstoff während der Expansion des Verbrennungstaktes in die Zylinder des Dieselmotors eingespritzt wird. Die späte Nacheinspritzung geht mit einem schlechten Wirkungsgrad der Verbrennung des Kraftstoffs einher, wodurch die Abgastemperatur steigt.
Bei der späten Nacheinspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder verdampft ein Teil des Kraftstoffs in den Zylindern, statt verbrannt zu werden. Hierbei schlägt sich ein Teil des verdampften Kraftstoffs an den Zylinderwänden nieder. Der an den Zylinderwänden anhaftende, nichtverbrannte Kraftstoff kann während der Kolbenbewegungen die Kolbenringe in Richtung Kurbelwelle passieren und hierdurch in einen Ölsumpf des Kurbelgehäuses gelangen. Hierdurch wird das dort befindliche Öl verdünnt, was die Qualität des Öls beeinträchtigt und insbesondere dessen Schmierwirkung verschlechtert. Das Auftreten dieser Motorölverdünnung wird durch eine Beimischung von Biokraftstoffen verstärkt. Um den Verschleiß des Dieselmotors nicht zu erhöhen bzw. seine Dauerhaftigkeit nicht zu beeinträchtigen, müssen Wartungsintervalle, bei denen ein Ölwechsel erfolgt, verkürzt werden.
US 5 238 085 A offenbart ein Ölwechselsystem für einen Dieselmotor, bei dem ein Ölfüllstand in einer Ölwanne des Dieselmotors überwacht und bei einem Abfall des Ölfüllstands unter einen vorgegebenen Grenzwert automatisch frisches Öl in die Ölwanne eingeleitet wird, welches in einem separaten Öltank bevorratet ist. Zudem kann nach einer vorgegebenen Betriebszeit des Dieselmotors oder bei Erfassung eines bestimmten Verschmutzungsgrads des in der Ölwanne vorhandenen Öls das in der Ölwanne und in dem Öltank vorhandene Öl in einem Ölkreislauf umgewälzt werden, der die Ölwanne, den Öltank und diese miteinander verbindende Ölleitungen aufweist, wobei in einer Ölleitung ein Ölfilter zum Reinigen des Öls angeordnet ist.
JP 2012 137 055 A betrifft ein Verfahren zum Auffrischen eines in einer Ölwanne vorhandenen Öls, nach dem ein Verschmutzungsgrad des Öls mittels Sensoren erfasst wird und der Ölwanne frisches Öl aus einem Öltank zugeführt wird, wenn der Verschmutzungsgrad des Öls einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, Ölwechselintervalle bei einem Dieselmotors zu verlängern, wobei der Dieselmotor wenigstens einen Rußpartikelfilter aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen angegeben, die jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Das erfindungsgemäße Ölsystem für einen Dieselmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter aufweist, umfasst wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer, wenigstens ein separat zu der Ölkammer angeordnetes Ölreservoir, das zumindest teilweise auf gleicher geodätischer Höhe wie die Ölkammer angeordnet ist, wenigstens eine die Ölkammer kommunizierend mit dem Ölreservoir verbindende Fluidverbindung, an der wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Absperreinheit angeordnet ist, welche die Fluidverbindung in einem Sperrzustand sperrt und in einem Freigabezustand zumindest teilweise freigibt, und wenigstens eine signaltechnisch mit der Absperreinheit verbindbare Elektronikeinheit, die eingerichtet ist, eine Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen zu erfassen, einen momentanen Verdünnungsgrad eines in der Ölkammer vorhandenen Öls unter Berücksichtigung der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen abzuschätzen und die Absperreinheit in Abhängigkeit des abgeschätzten momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer vorhandenen Öls anzusteuern.
Erfindungsgemäß wird der momentane Verdünnungsgrad des in der Ölkammer vorhandenen Öls nicht über eine an der Ölkammer angeordnete Sensorik ermittelt, sondern mittels der Elektronikeinheit unter Berücksichtigung der jeweiligen Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen abgeschätzt. Dies macht eine kostengünstigere und leichtgewichtigere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ölsystems möglich. Ist der abgeschätzte momentane Verdünnungsgrad des in der Ölkammer vorhandenen Öls kleiner als oder gleich einem vorgegebenen Grenzwert größer Null, wird die Absperreinheit in ihrem Sperrzustand gehalten, der einem Normalzustand der Absperreinheit entspricht, den sie vorzugsweise ohne Ansteuerung durch die Elektronikeinheit einnimmt bzw. beibehält. Liegt der abgeschätzte momentane Verdünnungsgrad des Öls über dem vorgegebenen Grenzwert, wird die Absperreinheit mittels der Elektronikeinheit zumindest zeitweilig von ihrem Sperrzustand in ihren Freigabezustand überführt. Hierdurch kann das in der Ölkammer vorhandene, durch durchgeführte Regenerationsvorgänge mit Dieselkraftstoff verdünnte Öl mit in dem Ölreservoir vorhandenem Öl vermischt werden, wodurch der tatsächliche Verdünnungsgrad des in der Ölkammer vorhandenen Öls reduziert wird. Hierdurch muss das in der Ölkammer und in dem Ölreservoir vorhandene Öl, im Vergleich zu einem Betrieb ohne erfindungsgemäße Durchmischung der Öle, erst zu einem späteren Zeitpunkt gegen frisches Öl ausgewechselt werden. Folglich werden mit dem erfindungsgemäßen Ölsystem Ölwechselintervalle bei einem Dieselmotor verlängert, der wenigstens einen Rußpartikelfilter aufweist.
Ist die Anzahl der zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgänge Null, liegt keine zu reduzierende Verdünnung des in der Ölkammer vorhandenen Öls mit Dieselkraftstoff vor. Die Elektronikeinheit berücksichtigt dies und schätzt hieraus den momentanen Verdünnungsgrad Null ab, der kleiner als der vorgegebene Grenzwert ist, so dass die Elektronikeinheit die Absperreinheit nicht in ihren Freigabezustand überführt. Ist die Anzahl an Regenerationsvorgängen größer Null, wird dies ebenfalls von der Elektronikeinheit bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer vorhandenen Öls berücksichtigt.
Durch die Erfindung ist es möglich, im Vergleich zu herkömmlichen Ölwannen eine Ölkammer mit geringerem Aufnahmevolumen bzw. ein geringeres Ölvolumen zu verwenden. Ein geringeres Ölvolumen geht zum einen mit einer kürzeren Aufwärmphase des Dieselmotors einher. Zum anderen nimmt die Ölverdünnung bei einem geringeren Ölvolumen schneller höhere Werte an. Es hat sich gezeigt, dass sich ein Öl, das stärker mit Dieselkraftstoff verdünnt ist, gegenüber einem Öl, das vergleichsweise weniger stark mit Dieselkraftstoff verdünnt ist, schneller erholt. Dies bedeutet, dass der Verdünnungsgrad eines Öls, das einen höheren Verdünnungsgrad aufweist, gegenüber einem Öl, das einen vergleichsweise niedrigeren Verdünnungsgrad aufweist, schneller abnimmt. Dadurch kann sich ein Öl eines geringeren Ölvolumens zwischen Regenerationsvorgängen schneller als ein Öl eines größeren Ölvolumens erholen. Auch dies geht mit einer Verlängerung von Ölwechselintervallen einher. Würde zur Verlängerung von Ölwechselintervallen lediglich ein größeres Ölvolumen verwendet, käme es aus dem vorgenannten Grund nur zu einer relativ langsamen Abnahme des Verdünnungsgrads des Öls bzw. zu einer Erholung des Öls.
Die den Ölsumpf ausbildende Ölkammer kann als Ölwanne ausgebildet sein, aus der Öl zur Schmierung von Motorbauteilen des Dieselmotors abgepumpt werden kann. Um ein optimales Durchmischen des in der Ölkammer vorhandenen Öls mit dem in dem Ölreservoir vorhandenen Öl zu erreichen, ohne dass hierzu zusätzliche Pumpmittel oder dergleichen eingesetzt werden müssen, ist das Ölreservoir teilweise oder vollständig auf gleicher geodätischer Höhe wie die Ölkammer angeordnet. Hierdurch kann bei in ihrem Freigabezustand befindlicher Absperreinheit Öl sowohl in Richtung der Ölkammer als auch in Richtung des Ölreservoirs nahezu selbsttätig durch die Fluidverbindung fließen, um die Durchmischung der Öle zu bewirken. Diese Durchmischung kann durch Beschleunigungen der Ölkammer und des Ölreservoirs, wie sie beispielsweise in einem Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs auftreten, begünstigt werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Durchmischung durch mechanische oder elektromechanische Mittel zu unterstützen.
Die elektrisch ansteuerbare Absperreinheit kann ein Absperrorgan in Form eines Absperrventils, einer Absperrklappe oder dergleichen umfassen. Zudem kann die Absperreinheit eine elektrisch ansteuerbare Stelleinheit, beispielsweise einen Elektromotor mit oder ohne nachgeschaltetem Getriebe, aufweisen, mit der das Absperrorgan betätigbar ist.
Die Elektronikeinheit kann durch eine Motorelektronik des Dieselmotors, eine Fahrzeugelektronik eines Kraftfahrzeugs oder als separate Baueinheit ausgebildet sein. Die Elektronikeinheit kann kabelgebunden oder kabellos signaltechnisch mit der Absperreinheit verbunden sein. Die Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen kann von der Elektronikeinheit über eine Kommunikationsverbindung zu einer die Regenerationsvorgänge durchführenden Einrichtung elektronisch erfasst werden. Alternativ kann die Elektronikeinheit die Regenerationsvorgänge selbst durchführen und hierdurch die Anzahl der durchgeführten Regenerationsvorgänge erfassen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ölkammer und das Ölreservoir durch eine Ölwanne ausgebildet, an der wenigstens eine Trennwand angeordnet ist, welche die Ölkammer von dem Ölreservoir trennt und an der die Fluidverbindung ausgebildet ist, wobei die Fluidverbindung an einem bodennahen Abschnitt der Trennwand angeordnet ist. Dies stellt eine sehr bauraumsparende und leichtgewichtige Ausgestaltung des Ölsystems dar. Durch die bodennahe Anordnung der Fluidverbindung an der Trennwand wird die Durchmischung des in der Ölkammer vorhandenen Öls mit dem in dem Ölreservoir vorhandenen Öl erleichtert bzw. begünstigt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Elektronikeinheit eingerichtet ist, bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer befindlichen Öls zusätzlich eine Abnahme des Verdünnungsgrads des Öls in einem Normalbetrieb des Dieselmotors zu berücksichtigen, in dem kein Regenerationsvorgang durchgeführt wird. Diese zusätzliche Berücksichtigung der durch die Abnahme des Verdünnungsgrads des in der Ölkammer befindlichen Öls bewirkten Erholung des Öls bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des Öls macht eine sehr exakte Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des Öls möglich. Zunächst kann die Elektronikeinheit unter Berücksichtigung der durchgeführten Regenerationsvorgänge abschätzen, welcher momentane Verdünnungsgrad des Öls maximal gegeben ist. Der geschätzte maximale Verdünnungsgrad des Öls kann im Zuge einer Erholung des Öls abnehmen. Die Elektronikeinheit kann unter Berücksichtigung der aus dem jeweiligen maximalen Verdünnungsgrad des Öls folgenden Geschwindigkeit der Erholung des Öls den momentanen Verdünnungsgrad des Öls abschätzen.
Vorteilhafterweise ist die Elektronikeinheit eingerichtet, bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer befindlichen Öls eine Temperatur des in der Ölkammer vorhandenen Öls, eine Temperatur eines Kühlmittels eines Kühlers des Dieselmotors, einen Ölstand in der Ölkammer und/oder ein Betriebsprofil des Dieselmotors zu berücksichtigen. Die Temperatur des in der Ölkammer vorhandenen Öls kann mittels eines signaltechnisch mit der Elektronikeinheit verbundenen Sensorik erfasst werden. Gleiches gilt für die Temperatur des Kühlmittels und den Ölstand in der Ölkammer. Alternativ kann der Ölstand in der Ölkammer von der Elektronikeinheit unter Berücksichtigung des Betriebsprofils des Dieselmotors abgeschätzt werden. Die Elektronikeinheit kann zur Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer vorhandenen Öls ein Online-Modell des in der Ölkammer vorhandenen Öls aufweisen, dem als Eingangsgrößen zumindest die Temperatur des in der Ölkammer vorhandenen Öls, die Temperatur des Kühlmittels des Kühlers des Dieselmotors, der Ölstand in der Ölkammer, das Betriebsprofil des Dieselmotors und/oder die Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen, falls letztere nicht durch die Elektronikeinheit selbst erfasst wird, zuführbar sind. Das Online-Modell kann hieraus einen momentanen maximalen Verdünnungsgrad des in der Ölkammer vorhandenen Öls und die daraus folgende Erholungsgeschwindigkeit des Öls ableiten. Hieraus kann das Online-Modell den momentanen Verdünnungsgrad des in der Ölkammer vorhandenen Öls ableiten. Hierbei kann das Online-Modell wenigstens eine Kennlinie oder ein Kennfeld enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter und wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer aufweist, umfasst die Schritte:

– Erfassen einer Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen;
– Abschätzen eines momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer vorhandenen Öls unter Berücksichtigung der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen; und
– zumindest zeitweiliges Durchmischen eines in der Ölkammer vorhandenen Öls mit einem in einem separat zu der Ölkammer angeordneten Ölreservoir vorhandenen Öl, wenn der abgeschätzte momentane Verdünnungsgrad des Öls einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf das Ölsystem genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann das Ölsystem zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein.
Vorteilhafterweise wird bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer befindlichen Öls eine Temperatur des in der Ölkammer vorhandenen Öls, eine Temperatur eines Kühlmittels eines Kühlers des Dieselmotors, einen Ölstand in der Ölkammer und/oder ein Betriebsprofil des Dieselmotors berücksichtigt. Hierbei kann das oben beschriebene Online-Modell des in der Ölkammer vorhandenen Öls verwendet werden. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung genannten Vorteile entsprechend verbunden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Ölsystem;
2 eine Abhängigkeit einer prozentualen Erholungsgeschwindigkeit des Öls von dem prozentualen Verdünnungsgrad des Öls;
3 eine durch Verdünnung mit Dieselkraftstoff bedingte Abnahme der Qualität eines in einer herkömmlichen Ölwanne befindlichen Öls in Abhängigkeit der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen;
4 eine durch Verdünnung mit Dieselkraftstoff bedingte Abnahme der Qualität des in der Ölkammer eines erfindungsgemäßen Ölsystems vorhandenen Öls in Abhängigkeit der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen; und
5 eine schematische Darstellung eines mit einem erfindungsgemäßen Ölsystem durchführbaren Verfahrens zum Betreiben eines Dieselmotors.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Ölsystem 1 für einen Dieselmotor 2 eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen nicht gezeigten Rußpartikelfilter aufweist.
Das Ölsystem 1 umfasst eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer 3 und ein separat zu der Ölkammer 3 angeordnetes Ölreservoir 4, das auf gleicher geodätischer Höhe wie die Ölkammer 3 angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das Ölsystem 1 eine die Ölkammer 3 kommunizierend mit dem Ölreservoir 4 verbindende, schematisch angedeutete Fluidverbindung 5, an der wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Absperreinheit 6 angeordnet ist, welche die Fluidverbindung 5 in einem Sperrzustand sperrt und in einem Freigabezustand zumindest teilweise freigibt.
Die Ölkammer 3 und das Ölreservoir 4 sind durch eine Ölwanne 7 ausgebildet, an der eine Trennwand 8 angeordnet ist, welche die Ölkammer 3 von dem Ölreservoir 4 trennt und an der die Fluidverbindung 5 ausgebildet ist, wobei die Fluidverbindung 5 an einem bodennahen Abschnitt der Trennwand 8 angeordnet ist.
Der Dieselmotor 2 weist vier Zylinder 9 und eine Ölgallerie 10 auf, wobei die Ölgallerie 10 entsprechend den Pfeilen 11 über eine Pumpe 12 mit Öl versorgbar ist, das zur Schmierung von Bauteilen des Dieselmotors aus der Ölkammer 3 abgepumpt wird.
Das Ölsystem 1 umfasst des Weiteren eine über eine Signalverbindung 13 signaltechnisch mit der Absperreinheit 6 verbindbare Elektronikeinheit 14. Die Elektronikeinheit 14 ist eingerichtet, eine Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen zu erfassen, einen momentanen Verdünnungsgrad des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls unter Berücksichtigung der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen abzuschätzen und die Absperreinheit 6 in Abhängigkeit der abgeschätzten momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls anzusteuern.
Des Weiteren ist die Elektronikeinheit 14 eingerichtet, bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer 3 befindlichen Öls zusätzlich eine Abnahme des Verdünnungsgrads des Öls in einem Normalbetrieb des Dieselmotors 2 zu berücksichtigen, in dem kein Regenerationsvorgang durchgeführt wird.
2 zeigt die Abhängigkeit einer prozentualen Erholungsgeschwindigkeit E des Öls von dem prozentualen Verdünnungsgrad V des Öls. Es ist zu sehen, dass ein höherer Verdünnungsgrad V des Öls mit einer höheren Erholungsgeschwindigkeit E des Öls verbunden ist. Die Elektronikeinheit 14 kann die jeweilige Erholungsgeschwindigkeit E bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des Öls in einem Normalbetrieb des Dieselmotors 2 berücksichtigen.
In 3 ist die durch Verdünnung mit Dieselkraftstoff bedingte Abnahme der Qualität Q eines in einer herkömmlichen Ölwanne mit größerem Aufnahmevolumen befindlichen Öls in Abhängigkeit der Anzahl N an durchgeführten Regenerationsvorgängen gezeigt. Zu Beginn liegt die Ölqualität bei 100%. Nach Durchführung von sechs Regenerationsvorgängen liegt die Ölqualität nur noch bei 90%. Der prozentuale Verdünnungsgrad V des Öls liegt, wie herkömmlich üblich, bei etwa 2%. Die prozentuale Erholungsgeschwindigkeit E liegt daher bei etwa 40%, wie es 2 entnommen werden kann.
In 4 ist die durch Verdünnung mit Dieselkraftstoff bedingte Abnahme der Qualität Q des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls in Abhängigkeit der Anzahl N an durchgeführten Regenerationsvorgängen gezeigt. Zu Beginn liegt die Ölqualität bei 100%. Aufgrund eines im Vergleich zu 3 verwendeten geringeren Ölvolumens liegt nach Durchführung von sechs Regenerationsvorgängen die Ölqualität nur noch bei 85%. Der prozentuale Verdünnungsgrad V des Öls liegt bei etwa 4%. Die prozentuale Erholungsgeschwindigkeit E liegt daher bei etwa 60%, wie es 2 entnommen werden kann.
Nach dem sechsten Regenerationsvorgang bzw. bei 85% Ölqualität wird von der Elektronikeinheit 14 die Absperreinheit 6 in ihren Freigabezustand überführt, so dass das in der Ölkammer 3 vorhandene Öl sich mit dem in dem Ölreservoir 4 vorhandenen Öl vermischt. Unter der Annahme, dass die Ölvolumen in der Ölkammer 3 und in dem Ölreservoir 4 gleich groß sind, wird hierdurch die Ölqualität auf 92,5% gesteigert und liegt dadurch höher als bei der herkömmlichen Ölwanne entsprechend 3. Hierdurch wird ein Ölwechselintervall verlängert.
Die Elektronikeinheit 14 ist ferner eingerichtet, bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer 3 befindlichen Öls eine Temperatur T_Öl des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls, eine Temperatur T_K eines Kühlmittels eines nicht gezeigten Kühlers des Dieselmotors 2, einen Ölstand S_Öl in der Ölkammer 3 und/oder ein Betriebsprofil B des Dieselmotors 2 zu berücksichtigen.
5 zeigt schematisch das mit dem Ölsystem 1 durchführbare Verfahren zum Betreiben des Dieselmotors 2. Die Elektronikeinheit 14 umfasst hierzu ein Online-Modell 15 des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls. Dem Online-Modell 15 werden als Eingangsgrößen die Temperatur T_Öl des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls, alternativ oder additiv die Temperatur T_K des Kühlmittels des Kühlers des Dieselmotors 2, einen geschätzter Ölstand S_Öl in der Ölkammer 3 und/oder ein Betriebsprofil B des Dieselmotors 2 zugeführt. Zudem wird dem Online-Modell 15 die Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen zugeführt. Das Online-Modell 15 leitet aus der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen einen maximalen momentanen Verdünnungsgrad des Öls ab. Des Weiteren leitet das Online-Modell 15 aus den Eingangsgrößen eine Erholungsgeschwindigkeit des Öls und eine damit einhergehende Erholung des Öls ab. Aus dem maximalen momentanen Verdünnungsgrad des Öls und der Erholung des Öls leitet das Online-Modell 15 den momentanen Verdünnungsgrad des Öls ab. In Schritt 16 wird der momentane Verdünnungsgrad des Öls mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Überschreitet der momentane Verdünnungsgrad des Öls den vorgegebenen Grenzwert nicht, wird zu Schritt 17 übergegangen, in dem die Absperreinheit 6 in ihrem Sperrzustand verbleibt. Überschreitet der momentane Verdünnungsgrad des Öls den vorgegebenen Grenzwert, wird zu Schritt 18 übergegangen, in dem die Elektronikeinheit 14 die Absperreinheit zumindest zeitweilig in ihren Freigabezustand überführt. In Schritt 16 kann alternativ eine aus dem momentanen Verdünnungsgrad des Öls folgende momentane Qualität des in der Ölkammer 3 vorhandenen Öls mit einem vorgegebenen Qualitätsgrenzwert verglichen werden. Überschreitet die momentane Qualität des Öls den vorgegebenen Qualitätsgrenzwert, wird zu Schritt 17 übergegangen. Überschreitet die momentane Qualität des Öls nicht den vorgegebenen Qualitätsgrenzwert, wird zu Schritt 18 übergegangen.
Bezugszeichenliste

1: Ölsystem
2: Dieselmotor
3: Ölkammer
4: Ölreservoir
5: Fluidverbindung
6: Absperreinheit
7: Ölwanne
8: Trennwand
9: Zylinder
10: Ölgallerie
11: Pfeil
12: Pumpe
13: Signalleitung
14: Elektronikeinheit
15: Online-Modell
16: Schritt
17: Schritt
18: Schritt
E: Erholungsgeschwindigkeit
V: Verdünnungsgrad
Q: Ölqualität
N: Anzahl an Regenerationsvorgängen
T_Öl: Öltemperatur
T_K: Kühlmitteltemperatur
S_Öl: Ölstand in 3
B: Betriebsprofil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5238085 A [0009]
JP 2012137055 A [0010]

Claims

Ölsystem (1) für einen Dieselmotor (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter umfasst, aufweisend – wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer (3), – wenigstens ein separat zu der Ölkammer (3) angeordnetes Ölreservoir (4), das zumindest teilweise auf gleicher geodätischer Höhe wie die Ölkammer (3) angeordnet ist, – wenigstens eine die Ölkammer (3) kommunizierend mit dem Ölreservoir (4) verbindende Fluidverbindung (5), an der wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Absperreinheit (6) angeordnet ist, welche die Fluidverbindung (5) in einem Sperrzustand sperrt und in einem Freigabezustand zumindest teilweise freigibt, und – wenigstens eine signaltechnisch mit der Absperreinheit (6) verbindbare Elektronikeinheit (14), die eingerichtet ist, eine Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen zu erfassen, einen momentanen Verdünnungsgrad eines in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls unter Berücksichtigung der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen abzuschätzen und die Absperreinheit (6) in Abhängigkeit des abgeschätzten momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls anzusteuern.
Ölsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölkammer (3) und das Ölreservoir (4) durch eine Ölwanne (7) ausgebildet sind, an der wenigstens eine Trennwand (8) angeordnet ist, welche die Ölkammer (3) von dem Ölreservoir (4) trennt und an der die Fluidverbindung (5) ausgebildet ist, wobei die Fluidverbindung (5) an einem bodennahen Abschnitt der Trennwand (8) angeordnet ist.
Ölsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (14) eingerichtet ist, bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer (3) befindlichen Öls zusätzlich eine Abnahme des Verdünnungsgrads des Öls in einem Normalbetrieb des Dieselmotors (2) zu berücksichtigen, in dem kein Regenerationsvorgang durchgeführt wird.
Ölsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (14) eingerichtet, bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer (3) befindlichen Öls eine Temperatur (T_Öl) des in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls, eine Temperatur (T_K) eines Kühlmittels eines Kühlers des Dieselmotors (2), einen Ölstand (S_Öl) in der Ölkammer (3) und/oder ein Betriebsprofil (B) des Dieselmotors (2) zu berücksichtigen.
Verfahren zum Betreiben eines Dieselmotors (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens einen Rußpartikelfilter und wenigstens eine einen Ölsumpf ausbildende Ölkammer (3) umfasst, aufweisend die Schritte: – Erfassen einer Anzahl an zur Regeneration des Rußpartikelfilters durchgeführten Regenerationsvorgängen; – Abschätzen eines momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls unter Berücksichtigung der Anzahl an durchgeführten Regenerationsvorgängen; und – zumindest zeitweiliges Durchmischen eines in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls mit einem in einem separat zu der Ölkammer (3) angeordneten Ölreservoir (4) vorhandenen Öl, wenn der abgeschätzte momentane Verdünnungsgrad des Öls einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abschätzung des momentanen Verdünnungsgrads des in der Ölkammer (3) befindlichen Öls eine Temperatur (T_Öl) des in der Ölkammer (3) vorhandenen Öls, eine Temperatur (T_K) eines Kühlmittels eines Kühlers des Dieselmotors (2), einen Ölstand (S_Öl) in der Ölkammer (3) und/oder ein Betriebsprofil (B) des Dieselmotors (2) berücksichtigt wird.