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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von verdampfbare Verunreinigungen enthaltendem Schmiermittel für eine Verbrennungskraftmaschine.
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Heutige Otto-Verbrennungskraftmaschinen weisen ein umfangreiches Schmiersystem, meist in Form einer Druckumlaufschmierung auf, bei dem eine Pumpe aus einem Sammelbehälter, in der Regel aus der Ölwanne als Bestandteil des Kurbelgehäuses, das als Schmiermittel dienende Motoröl durch ein System von Leitungen und Kanälen zu den Verbrauchern fördert, von wo aus es drucklos zurück in den Sammelbehälter fließt.
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Die Schmiereigenschaften des Motoröls verschlechtern sich jedoch durch den Eintrag von anderen Stoffen wie beispielsweise Kraftstoff und Wasser. Dieser Eintrag führt zu einer Ölverdünnung, wodurch der Verschleiß und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Defekts erhöht und die Lebenserwartung der Verbrennungskraftmaschine verringert werden.
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Die Kontaminierung des Motoröls durch diese Stoffe entsteht zum einen dadurch, dass sich Kraftstoff an der Wand der Laufbuchse des Zylinders mit dem dort befindlichen Ölfilm mischt und dann in das Motoröl mit abgestreift wird und zum anderen, weil Wasser zusammen mit den Verbrennungsgasen, die an den Kolbenringen vorbei strömen (Blowby), in das Kurbelgehäuse gelangt.
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Speziell bei häufigen Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine (z. B.: bei –10°C) ohne anschließenden Warmlauf (Öltemperatur < 25°C) besteht die Gefahr, dass sich die Anteile von Kraftstoff und Wasser im Motoröl erhöhen. Dies ist auf das Siedeverhalten dieser Stoffe zurückzuführen.
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Bei Umgebungsdruck beginnt der Siedeverlauf von Benzin bei 25°C und der Siedepunkt von Wasser liegt bei 100°C. Im Extremfall kann dieser Kraftstoff-Wasser Anteil zu einer verminderten Schmierung der Verbrennungskraftmaschine und zu mechanischen Schäden aufgrund einer erhöhten Reibung führen. Außerdem kann es bei einem Warmlauf mit anfänglich sehr hohem Kraftstoff-Anteil im Motoröl durch die Ausgasung des Kraftstoffs dazu kommen, dass die Verbrennungskraftmaschine nicht mehr sicher betrieben werden kann.
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Durch die zusätzliche Kraftstoffmenge aus dem Motoröl, die über die Kurbelgehäuseentlüftung in das Saugrohr gelangt, kommt es zu einer Überfettung des Verbrennungsgemisches, was trotz reduzierter Einspritzmenge zu Verbrennungsaussetzern führen kann. Im Schubabschaltbetrieb (keine eingespritzte Kraftstoffmenge) erzeugt die Verbrennungskraftmaschine dennoch ein Drehmoment, welches ausschließlich über die Verbrennung des Kraftstoffdampfes aus der Kurbelgehäuseentlüftung generiert wird.
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Diese Probleme treten verstärkt bei Verbrennungskraftmaschinen auf, die generell auf eine niedrige Motoröltemperatur ausgelegt sind und/oder mit ethanolhaltigen Kraftstoffen (speziell E85/E100) betrieben werden und/oder als Hybrid zusammen mit einem Elektromotor im Kurzstreckenbetrieb (Gemischanreicherung bei kalter Verbrennungskraftmaschine) eingesetzt werden.
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In der
EP 1 656 980 B1 ist eine Anordnung zur Aufbereitung von Motoröl in einem Motorölkreislauf eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Anordnung umfasst einen Destillationsraum, der einen Öleinlass und einen Ölauslass umfasst. Dem Destillationsraum ist eine Heizeinrichtung zugeordnet, die im Bodenbereich des Destillationsraumes angeordnet ist, sodass in dem Motoröl enthaltene flüchtige Verunreinigungen, insbesondere Kraftstoffverunreinigungen, in einen gasförmigen Zustand überführbar sind. Die Anordnung weist eine in den Destillationsraum mündende Mediumleitung auf, durch die ein gasförmiges Medium in den Destillationsraum geleitet wird, sodass sich das gasförmige Medium mit dem im Destillationsraum angeordneten Motoröl weitgehend vermengt.
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Aus der
EP 1 525 912 B1 ist eine Aufbereitungsanordnung im Schmierölkreislauf eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der ein kleiner Anteil des umgepumpten Öls in einen Destillationsraum eingeleitet und mittels einer Heizeinrichtung auf Temperaturen in der Größenordnung von 160°C bis 180°C erhitzt wird, wodurch in dem Motoröl enthaltene Kraftstoffverunreinigungen verdampfen. Die gasförmigen Kraftstoffbestandteile werden über einen Gasauslass im oberen Bereich des Destillationsraumes bevorzugt unter Unterdruck abgesaugt und in das Einlass- bzw. Auslasssystem des Motors zurückgeführt. Dabei wird das Motorölniveau im Destillationsraum durch einen gesteuerten Zu- und Abfluss in einem vorgegebenen Niveaubereich gehalten. Die erfindungsgemäße Aufbereitungsanordnung kann stark miniaturisiert werden und erlaubt einen Betrieb mit vergleichsweise geringen elektrischen Heizleistungen.
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Die
DE 36 24 087 C2 zeigt eine Schmieröl-Regeneriervorrichtung zur Verwendung an einer Brennkraftmaschine, mit einem an den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossenen Regenerierkreislauf, der in Strömungsrichtung hintereinander eine Vorreinigungseinrichtung zum Entfernen fester Verunreinigungen und eine Verdampfungskammer aufweist. Außerdem sind eine Verdampfungskammer-Heizeinrichtung zum Erwärmen des in der Verdampfungskammer befindlichen Schmieröls und eine Ableiteinrichtung zum Ableiten von in der Verdampfungskammer in die Gasphase übergegangen Bestandteile des Schmieröls vorgesehen. Dabei ist die Ableiteinrichtung eingangsseitig an einen Gas-Auslass angeschlossen, der am oberen Ende eines Dampfdomes der Verdampfungskammer angeordnet ist und wobei vorzugsweise die Ableiteinrichtung ausgangsseitig an das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die Verdampfungskammer weist eine Flüssigkeitsstand-Regeleinrichtung auf und in dem Dampfdom ist eine Teilkondensations-Trenneinrichtung mit einem Rückflusskühler vorgesehen.
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In der
DE 1 185 012 B ist eine Vorrichtung zum Reinigen und Erwärmen des Schmieröls für eine Brennkraftmaschine mit einer elektrisch arbeitenden Heizeinrichtung und gegebenenfalls mit einer Wärmeaustauscheinrichtung zwischen dem flüssigen Kühlmittel der Brennkraftmaschine und dem Schmiermittel beschrieben. Der Filterkörper zum Reinigen des Schmiermittels besteht in an sich bekannter Weise aus einer elektrisch leitenden, an eine Stromquelle angeschlossenen Heizspule mit zwischen den einzelnen Windungen des Heizdrahtes befindlichen, engen Filterspalten für den radialen Durchtritt des Schmiermittels.
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Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung des Schmiermittels in Brennkraftmaschinen und zur Erhöhung der Lebensdauer der Schmiermittel sind in den Druckschriften
GB 2471086 A und
US 8,322,322 B2 beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. mit der verunreinigtes Schmiermittel einer Verbrennungskraftmaschine aufbereitet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Aufbereiten von verdampfbare Verunreinigungen enthaltendem, in einem Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine befindlichen, flüssigen Schmiermittel. Ein Teilmassenstrom des Schmiermittels wird stromabwärts einer das Schmiermittel in einem geschlossenen Kreislauf umwälzenden Schmiermittelpumpe abgezweigt und über einen Gegenstromwärmetauscher einer Heizeinrichtung zugeführt. Mittels der Heizeinrichtung wird das Schmiermittel auf eine Temperatur erhitzt, bei dem die Verunreinigungen in den dampfförmigen Zustand übergehen. Das Gemisch aus Schmiermittel und dampfförmigen Verunreinigungen wird einer Dampfabscheidevorrichtung zugeführt und die von der Dampfabscheidevorrichtung abgeschiedenen, dampfförmigen Verunreinigungen werden der Ansaugluft der Verbrennungskraftmaschine zugeführt und das gereinigte Schmiermittel wird aus der Dampfabscheidevorrichtung über den Gegenstromwärmetauscher zurück in das Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine geleitet.
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Durch eine aktive Unterstützung des Austrags mittels einer Heizeinrichtung und anschließender Trennung der verdampften Verunreinigungen von in dem Schmiermittel eingetragenen Stoffen wie Kraftstoff und Wasser kann die Qualität, insbesondere die Schmiereigenschaften des Schmiermittels aufrechterhalten werden und Verschleiß, bzw. die Wahrscheinlichkeit eines Defekts an beweglichen Teilen der Verbrennungskraftmaschine minimiert werden.
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Des Weiteren werden eine größere Anzahl von Kaltstarts ohne anschließenden Warmlauf der Verbrennungskraftmaschine möglich, ohne dass es zu den oben genannten Problemen kommt, insbesondere nicht zu verkürzten Schmiermittelwechsel-Intervallen. Die aktive Unterstützung des Austrags wirkt sich positiv auf die Lebenserwartung der Verbrennungskraftmaschine aus und Folgeschäden aufgrund verändertem bzw. verdünntem Schmiermittel können verhindert werden.
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Durch die Verwendung eines Gegenstromwärmetauschers im Schmiermittelkreislauf kann das Schmiermittel im Zulauf zu der Heizeirichtung durch das von der Dampfabscheidevorrichtung zurückströmende, heiße Schmiermittel bereits vorgewärmt werden, so dass die Heizleistung für die Heizeinrichtung verringert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als Heizeinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung verwendet, die aus dem Bordnetz des von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs gespeist wird. Die elektrische Heizeinrichtung kann beispielsweise in Form einer Heizspirale aus Widerstandsdraht um ein Rohrstück gebildet sein, innerhalb dessen das Schmiermittel mittels der Schmiermittelpumpe transportiert wird. Insbesondere ist der Einsatz einer solchen elektrischen Heizeinrichtung bei Fahrzeugen von Vorteil, die eine erhöhte Bordspannung aufweisen, wie beispielsweise ein Hybridfahrzeug mit einer Bordspannung von 48 Volt, wodurch sich die Stromaufnahme des elektrischen Heizelements gegenüber herkömmlichen Bordnetzen deutlich verringert.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein kontinuierlicher Austrag bereits in der Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine stattfindet und sich speziell bei Kurzstreckenfahrten nicht so viel Kraftstoff und Wasser im Schmiermittel ansammeln kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dient als Heizeinrichtung für das Schmiermittel ein Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher, der über eine Abgaszuleitung und eine Abgasableitung mit einem Abgasstrang an einer Stelle stromaufwärts eines Abgaskatalysators der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Da das Abgas stromaufwärts des Abgaskatalysators abgezweigt wird, steht Abgas mit einer hohen Temperatur zur Verfügung und es ergibt sich eine sehr effektive Erhitzung des Schmiermittels.
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Durch die Verwendung eines der Heizeinrichtung nachgeschalteten Dampfabscheidevorrichtung ergibt sich eine einfache Möglichkeit das erhitzte Schmiermittel von den nun in Dampfform vorliegenden Verunreinigungen zu befreien und wieder der Verbrennung zuzuführen.
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Weitere Vorteile und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele unter Zuhilfenahme der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung des Schmiermittels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Aufbereitung des Schmiermittels gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
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3 ein Diagramm, das verschiedene Verläufe für den Kraftstoffmassenstrom vom Schmiermittel in das Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine zeigt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
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Eine in 1 gezeigte Verbrennungskraftmaschine 1 umfasst einen Ansaugtrakt 2, einen Motorblock 3, einen Zylinderkopf 4 und einen Abgastrakt 5. Der Ansaugtrakt 2 umfasst u. a. eine Drosselklappe 21 und ein Saugrohr 22, das hin zu einem Zylinder 31 in den Motorblock 3 geführt ist.
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Der Zylinderkopf 4 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 41 und einem Gasauslassventil 42 und zugehörigen Ventilantrieben 43, 44. Der Zylinderkopf 4 umfasst ferner ein Einspritzventil 45 und eine Zündkerze 46. Alternativ kann das Einspritzventil 45 auch in dem Ansaugtrakt 2 angeordnet sein.
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Der Motorblock 3 umfasst ein Kurbelgehäuse 32, das eine Kurbelwelle 33 aufnimmt und auch eine Pleuelstange 34, welche mit einem Kolben 35 des Zylinders 31 gekoppelt ist und die so die Kurbelwelle 33 mit dem Kolben 35 des Zylinders 31 koppelt. Das Kurbelgehäuse 32 ist ferner teilweise mit Schmiermittel 6, insbesondere Motoröl gefüllt und wird mittels einer Schmiermittelpumpe 7 in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt. Hierzu ist die Saugseite der Schmiermittelpumpe 7 mittels einer Saugleitung 71 mit der tiefsten Stelle einer, einen Teil des Kurbelgehäuses 32 bildenden Ölwanne 36 verbunden. Eine an die Druckseite der Schmiermittelpumpe 7 angeschlossene Hauptschmiermittelleitung 72 führt zu dem Zylinderkopf 4, so dass insbesondere der Mechanismus des Ventiltriebes des Gaseinlassventils 41 und des Gasauslassventils 42 mit Schmiermittel 6 versorgt wird. Das Schmiermittelsystem kann auch noch weitere Schmiermittelleitungen und Steigkanäle aufweisen, die zu verschiedenen, ebenfalls zu schmierenden, beweglichen Teilen führen.
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Es ist nur ein einziger Zylinder 31 gezeigt, die Verbrennungskraftmaschine 1 kann aber auch mehrere Zylinder aufweisen, wobei die Schmiermittelpumpe 7 die Schmierung für alle zu schmierenden Teile der einzelnen Zylinder sicherstellt.
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Darüber hinaus ist weder ein zur Abscheidung von im Schmiermittel 6 enthaltenden Feststoffen dienendes Filter, noch eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung in den Figuren dargestellt. Außerdem ist aus Gründen der Übersichtlichkeit die Schmiermittellpumpe 7 außerhalb des Kurbelgehäuses 32 dargestellt. Diese ist im Regelfall innerhalb des Kurbelgehäuses 32 angeordnet.
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Zur Steuerung und/oder Regelung der Verbrennungskraftmaschine 1 ist eine elektronische Steuerungseinrichtung (ECU, electronic control unit) 15 vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung 15 enthält eine Recheneinheit (Prozessor) 16, die mit einem Programmspeicher 17 und einem Wertespeicher 18 (Datenspeicher) gekoppelt ist. Die Recheneinheit 16, der Programmspeicher 17 und der Wertespeicher 18 können jeweils ein oder mehrere mikroelektronische Bauelemente umfassen. Alternativ können diese Komponenten teilweise oder vollständig in einem einzigen mikroelektronischen Bauteil integriert sein. In dem Programmspeicher 17 bzw. dem Wertespeicher 18 sind Programme bzw. Werte abgespeichert, die für den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 nötig sind. Insbesondere ist in dem Programmspeicher 17 ein Verfahren zum Aufbereiten von Schmiermittel der Verbrennungskraftmaschine 1 implementiert, das während bestimmter Betriebsbereiche der Verbrennungskraftmaschine 1 von der Recheneinheit 16 abgearbeitet wird, wie es anhand der Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.
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Außerdem ist in dem Programmspeicher
17 ein sogenanntes Ölverdünnungsmodel M_OIL implementiert, mit dem der Kraftstoffeintrag in den Schmierstoff
6 und der Kraftstoffaustrag aus dem Schmierstoff
6 bestimmt wird. Ein solches Ölverdünnungsmodel M_OIL ist beispielsweise in der
DE 10 2010 006 580 B3 beschrieben, deren Inhalt diesbezüglich hiermit einbezogen ist.
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Der Steuerungseinrichtung 15 sind mehrere Sensoren zugeordnet, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch davon abgeleitete Größen. Die Steuerungseinrichtung 15 ermittelt abhängig von mindestens einer der Messgrößen und/oder der Betriebsgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern von Stellgliedern mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden.
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Die Sensoren sind beispielsweise ein Luftmassenmesser, ein Temperatursensor 76 für das Schmiermittel 6 in dem Kurbelgehäuse 32, der ein Signal T_OIL_1 ausgibt, ein Temperatursensor 77 für das Schmiermittel 6 in der Heizeinrichtung, der ein Signal T_OIL_2 ausgibt, ein Temperatursensor für das Kühlmittel der Verbrennungskraftmaschine 1, ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird, eine Lambdasonde stromaufwärts des Abgaskatalysators 52, dessen Signal charakteristisch ist für das Luft-/Kraftstoffverhältnis im Brennraum des Zylinders 31.
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Die Signale dieser nicht explizit dargestellten Sensoren, welche für den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 allgemein nötig sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen ES angedeutet.
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Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 21 im Ansaugtrakt 2, ein Absperrventil 14 in einer Abgaszulaufleitung 12. Signale für weitere Stellglieder, die zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine nötig, aber nicht dargestellt sind, sind allgemein mit dem Bezugszeichen AS gekennzeichnet.
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Die Steuerungseinrichtung 15 ermittelt unter anderem in Abhängigkeit zumindest einem Teil der genannten Eingangssignale, insbesondere der Signale der Temperatursensoren 76, 77 und der Kühlmitteltemperatur der Verbrennungskraftmaschine 1, sowie unter Berücksichtigung der mit Hilfe des Ölverdünnungsmodells M_OIL erhaltenen Wertes für den Eintrag in das Schmiermittel 6, wann und wie lange eine aktive Beheizung des Schmiermittels 6 durchzuführen ist.
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Der Abgastrakt 5 der Verbrennungskraftmaschine umfasst eine, von einem nicht näher bezeichneten Abgaskrümmer abzweigende Abgasleitung 51, in deren weiterem Verlauf ein zum Konvertieren von schädlichen Abgasbestandteilen dienender Abgaskatalysator 52 eingeschaltet ist und beispielsweise als 3-Wege-Abgaskatalysator ausgebildet ist. Das gereinigte Abgas gelangt anschließend über einen Schalldämpfer (nicht gezeigt) in die Umgebung.
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Von der Hauptschmiermittelleitung 72 zweigt eine Schmiermittelvorlaufleitung 73 ab, die über einen Gegenstromwärmetauscher 8 und einer elektrischen Heizeinrichtung 9 zu einer Dampfabscheidevorrichtung 10 führt. Die elektrische Heizeinrichtung 9 wird über die elektronische Steuerungseinrichtung 15 mit elektrischer Energie versorgt. Als Spannungsquelle wird dabei das Bordnetz des mit der Verbrennungskraftmaschine 1 angetriebenen Fahrzeugs herangezogen, also die elektrische Heizeinrichtung 9 mit der Bordspannung UB, in der Regel 12 Volt oder bei Hybridfahrzeugen mit 48 Volt beaufschlagt. Die elektrische Beheizung des Schmiermittels 6 auf eine Temperatur oberhalb der Siedetemperatur der in das Schmiermittel 6 eingetragenen Stoffe bewirkt eine vollkommene Verdampfung dieser Stoffe aus dem Schmiermittel 6. Das erhitzte Schmiermittel 6 und die nun gasförmigen Stoffe gelangen zu der Dampfabscheidevorrichtung 10, in dem die gasförmigen Stoffe vom Schmiermittel 6 separiert werden. Als Dampfabscheidevorrichtung 10 kann eine bekannte, herkömmliche Vorrichtung verwendet werden, die es erlaubt die gasförmigen Stoffe aus dem Schmiermittel 6 zu trennen.
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Die abgeschiedenen, gasförmigen Komponenten werden von der Dampfabscheidevorrichtung 10 mittels einer Dampfrückführleitung 75 in das Saugrohr 22 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe 21 geleitet und bei offenem Einlassventil 41 der Verbrennung zugeführt.
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Das gereinigte Schmiermittel 6 wird von der Dampfabscheidevorrichtung 10 mittels einer Schmiermittelrücklaufleitung 74 über den Gegenstromwärmetauscher 8 in das Kurbelgehäuse 32 zurückgeleitet. Im Gegenstromwärmetauscher 8 strömt das von der Schmiermittelpumpe 7 geförderte kalte Schmiermittel 6 entlang einer Trennwand 81 und wird von dem in entgegengesetzter Richtung fließenden, nun aufgeheizten Schmiermittel 6 schon vorgewärmt, so dass nicht die komplette Heizleistung zum Verdampfen der Verunreinigungen allein von der elektrischen Heizeinrichtung 9 aufgebracht werden muss.
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In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zum aktiven Unterstützen des Austrags von verdampfbaren Verunreinigungen aus dem Schmiermittel 6 dargestellt. Im Unterschied zu dem anhand der 1 beschriebenen Aufbau wird das von den eingetragenen Stoffen zu reinigende Schmiermittel 6 nicht mittels einer elektrischen Heizeinrichtung, sondern mit Hilfe eines Abgas-Schmiermittel-Wärmetauschers 11 auf eine Temperatur erhitzt, bei dem die Verunreinigungen verdampfen. Der restliche Aufbau entspricht dem Aufbau gemäß der 1.
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Das kalte Schmiermittel 6 gelangt nach Durchlaufen des Gegenstromwärmetauschers 8 vorgewärmt zu dem Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher 11. Dieser ist mittels einer Abgaszulaufleitung 12 mit der Abgasleitung 51 an einer Stelle stromaufwärts des Abgaskatalysators 52 verbunden, so dass heißes Abgas in den Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher 11 strömen und das Schmiermittel 6 erhitzen kann. Ausgangsseitig ist der Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher 11 mittels einer Abgasablaufleitung 13 ebenfalls mit der Abgasleitung 51 verbunden, so dass das abgekühlte Abgas abgeführt werden kann. In der Abgaszulaufleitung 12 ist ein von der elektronischen Steuerungseinrichtung 15 betätigbares elektrisches Absperrventil 14 angeordnet, so dass in Zeiten, in denen keine Aufheizung des Schmiermittels 6 nötig ist, weil das Schmiermittel 6 beispielsweise bereits durch einen längeren Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1 eine Temperatur aufweist, bei der die eingetragenen Stoffe ohne aktive Heizung verdampfen, dieses Absperrventil geschlossen wird und kein heißes Abgas in den Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher 11 strömen kann.
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In den Darstellungen der 1 und 2 sind die Komponenten Gegenstromwärmetauscher, elektrische Heizeinrichtung, Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher, Dampfabscheidevorrichtung jeweils als separate Bauteile gezeigt. Es ist aber auch möglich, den Gegenstromwärmetauscher und die elektrische Heizeinrichtung zu einem Bauteil in einem gemeinsamen Gehäuse zu integrieren, ebenso den Schmiermittel-Wärmetauscher und den Dampfabscheider in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen.
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In der 3 sind zwei verschiedene Kurvenverläufe K1, K2 für den Kraftstrommassenstrom FM vom Schmiermittel in das Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine abhängig von der Zeit t nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine zu einem Zeitpunkt t0 aufgetragen. Der Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erfolgt dabei mit einem Kraftstoff, der einen hohen Anteil an Ethanol enthält. Mit dem Bezugszeichen K1 ist dabei ein Kurvenverlauf bezeichnet, der das Austragsverhalten in einem konventionellen Schmiermittelkreislauf, d. h. ohne aktive Unterstützung des Austrags von Kraftstoff/Wasser widergibt. Bei einem konventionellen Schmiermittelkreislauf benötigt es systembedingt eine geraume Zeit, bis die Temperatur des Schmiermittels oberhalb der Siedepunkte der schädlichen Komponenten liegt und die Verdampfung beginnt. Aufgrund des hohen Siedepunktes von Ethanol (78°C bei 1013 mbar) ist der Kraftstoffeintrag in das Schmiermittel höher als der bei Benzin. Dabei kann es zu einer schlagartigen Verdampfung des Ethanols aus dem Schmiermittel kommen (Zeitpunkt t1).
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Mit dem Bezugszeichen K2 ist ein Kurvenverlauf bezeichnet, wie er sich gemäß der erfindungsgemäßen aktiven Unterstützung des Austrags ergibt. Daraus sieht man, dass schon sehr früh nach dem Start der Verbrennungskraftmaschine bereits in der Warmlaufphase ein kontinuierlicher Austrag der verdampfbaren Komponente Ethanol erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Ansaugtrakt
- 21
- Drosselklappe
- 22
- Saugrohr
- 3
- Motorblock
- 31
- Zylinder
- 32
- Kurbelgehäuse
- 33
- Kurbelwelle
- 34
- Pleuelstange
- 35
- Kolben
- 36
- Ölwanne
- 4
- Zylinderkopf
- 41
- Gaseinlassventil
- 42
- Gasauslassventil
- 43, 44
- Ventilantrieb
- 45
- Einspritzventil
- 46
- Zündkerze
- 5
- Abgastrakt
- 51
- Abgasleitung
- 52
- Abgaskatalysator
- 6
- Schmiermittel
- 7
- Schmiermittelpumpe
- 71
- Saugleitung der Schmiermittelpumpe
- 72
- Hauptschmiermittelleitung
- 73
- Schmiermittelvorlaufleitung
- 74
- Schmiermittelrücklaufleitung
- 75
- Dampfrückführleitung
- 76
- Temperatursensor Schmiermittel im Kurbelgehäuse
- 77
- Temperatursensor Schmiermittel in Heizeinrichtung
- 8
- Gegenstromwärmetauscher
- 81
- Trennwand des Gegenstromwärmetauschers 12
- 9
- elektrische Heizeinrichtung
- 10
- Dampfabscheidevorrichtung
- 11
- Abgas-Schmiermittel-Wärmetauscher
- 12
- Abgaszulaufleitung
- 13
- Abgasablaufleitung
- 14
- Absperrventil
- 15
- Steuerungseinrichtung
- 16
- Recheneinheit, Prozessor
- 17
- Programmspeicher
- 18
- Datenspeicher, Wertespeicher
- AS
- Ausgangssignale
- ES
- Eingangssignale
- FM
- Kraftstoffmassenstrom Austrag aus Schmieröl
- M_OIL
- Ölverdünnungsmodell
- K1, K2
- Kurvenverlauf Austrag
- UB
- Bordspannung
- T_OIL_1
- Temperatur Schmiermittel im Kurbelgehäuse
- T_OIL_2
- Temperatur Schmiermittel in Heizeinrichtung
