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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Öldestillators einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.
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Die
DE 10 2010 043 780 B4 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen einer Menge einer Kraftstoffausgasung aus einem Schmierstoff, welcher sich in einem Gehäuse einer Brennkraftmaschine befindet, in einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Außerdem offenbart die
DE 921 239 B eine Einrichtung für den Kaltstart von Fahrzeugen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders vorteilhafter Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Öldestillators einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, zeichnet sich durch einen ersten Schritt aus, bei welchem Öl zum Schmieren der Verbrennungskraftmaschine in den als aktiv beheizten Öldestillator ausgebildeten Öldestillator geführt wird. Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird wenigstens ein Wert ermittelt, welcher einen Sauerstoffgehalt von Abgas der Verbrennungskraftmaschine charakterisiert. Das Verfahren wird beispielsweise während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, wobei die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb Abgas bereitstellt. Das Abgas durchströmt einen Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine, in deren Abgastrakt beispielsweise wenigstens ein insbesondere als Lambda-Sonde ausgebildeter Sensor angeordnet ist. Mittels des Sensors wird eine den Sauerstoffgehalt des Abgases charakterisierende Messgröße wie beispielsweise eine im Abgas enthaltene Sauerstoffkonzentration erfasst beziehungsweise gemessen. Anhand der erfassten Messgröße kann der Wert ermittelt, insbesondere erfasst oder berechnet, werden, wobei der Wert ein Wert der Messgröße ist und somit die Messgröße beziehungsweise den Sauerstoffgehalt des Abgases charakterisiert. Insbesondere charakterisiert der Wert eine im Abgas enthaltene Menge an Sauerstoff (O2). Auf Basis des Werts wird beispielsweise, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, das Verbrennungsluftverhältnis der Verbrennungskraftmaschine eingestellt, insbesondere geregelt oder gesteuert, wobei das Verbrennungsluftverhältnis auch als Lambda (λ) bezeichnet wird. Daher wird der Wert beispielsweise auch als Lambda-Wert bezeichnet.
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Bei einem dritten Schritt des Verfahrens wird das Öl mittels des Öldestillators aktiv beheizt, wobei der Öldestillator in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert (Lambda-Wert) betrieben, insbesondere geregelt, wird. Insbesondere wird beispielsweise bei dem Regeln des Öldestillators dessen Heizleistung zum Beheizen des Öls in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert eingestellt, insbesondere geregelt.
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Durch das aktive Beheizen des auch als Motoröl bezeichneten Öls in dem Öldestillator werden Bestandteile aus dem Öl abgeschieden. Die Bestandteile sind beispielsweise, insbesondere flüchtige, Kraftstoffbestandteile und somit unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Durch Betreiben, insbesondere regeln, des Öldestillators, insbesondere durch Einstellen, insbesondere regeln, der Heizleistung des Öldestillators, kann eine Menge der Bestandteile, die durch das Beheizen des Öls in dem Öldestillator aus dem Öl abgeschieden wird, bedarfsgerecht eingestellt werden, wodurch beispielsweise Lambda-Regelabweichungen vermieden werden können. Die durch das aktive Beheizen des Öls aus dem Öl abgeschiedenen Bestandteile werden beispielsweise einem auch als Einlasstrakt bezeichneten Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Der Ansaugtragt wird von Frischluft durchströmt, welche die durch das Beheizen aus dem Öl abgeschiedenen Bestandteile, insbesondere Kraftstoffbestandteile, mitnimmt und in Brennräume der Verbrennungskraftmaschine fördert.
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Durch Einstellen, insbesondere Regeln, der dem Öldestillator zugeführten Heizleistung kann, insbesondere abhängig von einem jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine, ein Abtrennverhalten des Öldestillators bedarfsgerecht eingestellt werden. Das Abtrennverhalten charakterisiert den Öldestillator im Hinblick auf das Abscheiden der genannten Bestandteile aus dem Öl durch beheizen des Öls. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere in einem Hybrid-Betrieb des Kraftfahrzeugs ein vorteilhafter Zeitpunkt für eine mittels des Öldestillators zu bewirkende Destillation des Motoröls gewählt werden. Das Kraftfahrzeug ist somit beispielsweise als ein Hybridfahrzeug ausgebildet, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine und mittels wenigstens einer elektrischen Maschine angetrieben werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Öldestillators einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei der Öldestillator gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird; und
- 2 ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen als aktiv beheizter Öldestillator ausgebildeten Öldestillator 10 einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Anhand von 1 und 2 wird im Folgenden ein Verfahren zum Betreiben des aktiv beheizten Öldestillators 10 erläutert. Das Verfahren wird beispielsweise in einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt, welche in ihrem befeuerten Betrieb Abgas bereitstellt. Der Öldestillator 10, welcher auch einfach als Destillator bezeichnet wird, weist beispielsweise ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 weist einen Öleintritt 14 auf, über welchen Öl zum Schmieren der Verbrennungskraftmaschine in den Öldestillator 10, insbesondere das Gehäuse 12, eingeleitet werden kann. Außerdem weist der Öldestillator 10, insbesondere das Gehäuse 12, einen Ölaustritt 16 auf, über welchen das über den Öleintritt 14 in das Gehäuse 12 eingeleitete Öl aus dem Gehäuse 12 und somit aus dem Öldestillator 10 abführbar ist. 2 zeigt ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens. Beispielsweise bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens wird zumindest ein Teil des auch als Motoröl bezeichneten Öls in das Gehäuse 12 und somit in den aktiv beheizten Öldestillator 10 geführt, insbesondere derart, dass das Öl über den Öleintritt 14 in den Öldestillator 10 eingeleitet wird. Dies ist in 1 durch einen Pfeil 18 veranschaulicht. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der Destillator an seiner Unterseite 20 beziehungsweise über seine Unterseite 20 mit dem Öl aus der auch als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine versorgt. Das Öl ist dabei ein Drucköl, da es beispielsweise mittels einer Pumpe aktiv gefördert wird. Das Drucköl kann an der Unterseite 20 über den Öleintritt 14 in den Öldestillator 10 einströmen. In dem Gehäuse 12 ist ein elektrisch beheizbares Heizelement vorliegend in Form einer Heizpatrone 22 angeordnet. Das Öl, welches über die Unterseite 20 und dabei über den Öleintritt 14 in den Öldestillator 10 einströmt, steigt entlang der Heizpatrone 22 auf und wird hierbei mittels der Heizpatrone 22 aktiv beheizt. Das entlang der Heizpatrone 22 aufsteigende beziehungsweise strömende Öl wird dabei mittels der Heizpatrone 22 und somit mittels des Öldestillators 10 aktiv beheizt, indem die Heizpatrone 22 mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt und dadurch elektrisch betrieben wird. Die Heizpatrone 22 stellt somit Wärme bereit, welche an das entlang der Heizpatrone 22 aufsteigende Öl übergeht. Hierdurch wird das Öl aktiv beheizt. Durch dieses aktive Beheizen des Öls wird das Öl destilliert, sodass mittels des Öldestillators 10 eine Destillation des Öls, insbesondere aktiv, durchgeführt wird.
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Durch das Beheizen des Öls dampfen Bestandteile wie beispielsweise flüchtige Kraftstoffkomponenten aus dem Öl aus. Die flüchtigen Kraftstoffkomponenten umfassen zumindest unverbrannte Kohlenwasserstoffe. Dadurch, dass die Bestandteile aus dem Öl ausdampfen, werden die Bestandteile aus dem Öl abgeschieden. Die aus dem Öl abgeschiedenen Bestandteile wie beispielsweise die flüchtigen Kraftstoffkomponenten können sich beispielsweise zunächst in einem Sammelbereich 24 sammeln. Das Öl kann beispielsweise, nachdem es entlang der Heizpatrone 22 aufgestiegen ist, zu dem Ölaustritt 16 strömen und wird in der Folge drucklos dem Motor zurückgeführt. Dies ist in 1 durch einen Pfeil 26 veranschaulicht. Etwaig aus der Destillation des Öls resultierendes Kondensat kann beispielsweise, insbesondere von dem Sammelbereich 24, einen Kondensat-Ablauf 28 des Öldestillators 10 durchströmen und somit über den Kondensat-Ablauf 28 aus dem Öldestillator 10 abgeführt werden. Dies ist in 1 durch einen Pfeil 30 veranschaulicht.
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Außerdem weist der Öldestillator 10, insbesondere das Gehäuse 12, einen Spülluft-Eintritt 32 und einen Spülluft-Austritt 34 auf. Der Öldestillator 10 wird dabei mit Spülluft versorgt, indem Spülluft über einen Spülluft-Eintritt 32 in das Gehäuse 12 und dabei in den Sammelbereich 24 eingeleitet wird. Dies ist in 1 durch einen Pfeil 36 veranschaulicht. Die Spülluft kann den Sammelbereich 24 durchströmen und zu dem Spülluft-Austritt 34 strömen und in der Folge den Spülluft-Austritt 34 durchströmen. Auf ihrem Weg von dem Spülluft-Eintritt 32 zu dem Spülluft-Austritt 34 nimmt die Spülluft die abgeschiedenen Bestandteile aus dem Sammelbereich 24 mit, wodurch die abgeschiedenen Bestandteile aus dem Sammelbereich 24 mittels der Spülluft zu dem und durch den Spülluft-Austritt 34 transportiert werden. Über den Spülluft-Austritt 34 werden die Spülluft und mit dieser die abgeschiedenen Bestandteile und somit die flüchtigen Kraftstoffkomponenten aus dem Gehäuse 12 und somit aus dem Öldestillator 10 abgeführt. Dies ist in 1 durch einen Pfeil 38 veranschaulicht.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Spülluft kann ein Schleppgas verwendet werden, mittels welchem die abgeschiedenen Bestandteile auf die beschriebene Weise aus dem Öldestillator 10 ausgespült werden. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel fungiert die Spülluft als ein Schleppgas, mittels welchem die ausgedampften flüchtigen Kraftstoffkomponenten aus dem Destillator entfernt werden. Hierzu wird der Destillator an seiner Oberseite 40 über den Spülluft-Eintritt 32 mit der Spülluft versorgt, indem die Spülluft dem Destillator zugeführt und hierzu über den Spülluft-Eintritt 32 in das Gehäuse 12 eingeleitet wird. Die Spülluft reichert sich, insbesondere in dem Sammelbereich 24, mit den dortigen, beispielsweise als Kraftstoffdämpfe ausgebildeten Kraftstoffkomponenten an. Über den Spülluft-Austritt 34 strömen die Spülluft und die darin angereicherten Kraftstoffkomponenten zu einem und insbesondere in einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine, deren Zylinder über den Ansaugtrakt mit Frischluft versorgt werden. Der Ansaugtrakt umfasst beispielsweise ein Saugrohr, in welches die Spülluft mit den Kraftstoffkomponenten eingeleitet wird. Die den Ansaugtrakt durchströmende Frischluft kann die Kraftstoffkomponenten mitnehmen und in die Zylinder transportieren, in denen die Kraftstoffkomponenten an Verbrennungsvorgängen teilnehmen beziehungsweise verbrannt werden. Etwaig auftretendes Kondensat kann über den Kondensat-Ablauf 28 aus dem Destillator abgeführt werden. Der Kondensat-Ablauf 28 ist optional vorgesehen und kann entfallen.
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Bei einem zweiten Schritt S2 wird, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs, wenigstens ein Wert ermittelt, welcher einen Sauerstoffgehalt des Abgases der Verbrennungskraftmaschine charakterisiert. Der Wert wird beispielsweise mittels eines als Lambda-Sonde ausgebildeten und im Abgastrakt angeordneten Sensors ermittelt, insbesondere erfasst. Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird der Öldestillator, insbesondere bei dem aktiven Beheizen des Öls, in Abhängigkeit von dem ermittelten Wert betrieben, insbesondere geregelt. Beispielsweise wird bei dem zweiten Schritt S2 ermittelt, ob durch das Einleiten der Kraftstoffkomponenten in den Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine eine Lambda-Regelabweichung in Richtung fett, das heißt in Richtung eines fetten Gemisches auftritt. Ist dies der Fall, so wird bei einem Teilschritt S31 des dritten Schritts S3 eine Heizleistung des Öldestillators 10, der die Heizleistung aufnimmt beziehungsweise leistet, um das Öl aktiv zu beheizen, verringert. Wird beispielsweise bei dem zweiten Schritt S2 ermittelt, dass eine Lambda-Regelabweichung in Richtung fett nicht auftritt, so wird beispielsweise bei einem Teilschritt S32 des dritten Schritts S3 die Heizleistung des Destillators erhöht. Durch Einstellen, insbesondere Regeln, der Heizleistung des Destillators kann eine Menge der Kraftstoffkomponenten eingestellt werden, die mittels des Destillators aus dem Öl abgeschieden, insbesondere ausgedampft, und in der Folge in den Ansaugtrakt eingetragen werden. Somit wird beispielsweise durch den Teilschritt S31 die Menge der Kraftstoffkomponenten verringert und durch den Teilschritt S32 kann die Menge der Kraftstoffkomponenten erhöht werden. Mit anderen Worten kann durch Einstellen, insbesondere Regeln, der Heizleistung des Destillators die aus dem Öl ausgasende Menge der Kraftstoffkomponenten eingestellt werden. Niedrig siedende Komponenten wie beispielsweise im Öl gelöste Kraftstoffbestandteile oder Wasser gehen so geregelt oder gesteuert in dem Destillator in die Gasphase über und werden dem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine zugeführt.
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Beispielsweise mittels eines Lambda-Reglers eines Motorsteuergeräts zum Betreiben, insbesondere Regeln oder Steuern der Verbrennungskraftmaschine wird das Verbrennungsluftverhältnis der Verbrennungskraftmaschine eingestellt. Der Lambda-Regler überwacht dabei den auch als Lambda-Wert bezeichneten Wert im Abgastrakt, insbesondere in einem Abgasrohr des Abgastrakts, und steuert oder regelt das Verbrennungsluftverhältnis, insbesondere dadurch, dass der Lambda-Regler eine Einbringung, insbesondere eine Einspritzung, von Kraftstoff in die Zylinder steuert oder regelt. Die aus dem Öl ausdampfenden Kraftstoffkomponenten beeinflussen dabei die Einstellung, Steuerung oder Regelung, des Verbrennungsluftverhältnisses. Im Rahmen des Verfahrens erkennt der Lambda-Regler diese Beeinflussung und stellt über die Heizpatrone 22 einen Wärmestrom in das Öl ein, wobei der Wärmestrom vorzugsweise geregelt wird. Einer unzulässigen Abweichung des Lambda-Werts, das heißt einer unzulässigen Lambda-Regelabweichung kann so entgegengewirkt werden. Außerdem kann beispielsweise ein Zeitpunkt der Destillation des Öls zumindest nahezu frei gewählt werden.
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Die Heizpatrone 22 des Destillators weist beispielsweise eine Heizleistung von etwa 150 Watt auf. Mit einer typischen Verdampfungsenthalpie von kraftstofftypischen Kohlenwasserstoffen von beispielsweise 300 Megajoule pro Kilogramm ergibt sich ein Kraftstoffdampf-Massenstrom von 0,5 Gramm pro Sekunde, der in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors abgeleitet wird. Mit einem unteren Heizwert von Megajoule pro Kilogramm ergibt sich damit ein Enthalpiestrom von etwa 20 Kilowatt an die Verbrennungskraftmaschine. Dies kann in niedriglastigen Betriebspunkten den Kraftstoffbedarf der einfach auch als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine übersteigen und zu einer Überfettung des Gemisches führen. Die anhand der Fig. beschriebene Regelung des Destillators, insbesondere dessen Heizleistung oder Destillatorleistung, kann dieser Überfettung entgegenwirken und insbesondere vermeiden.
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Zur Realisierung einer schnellen Regelung kann folgendes Vorgehen vorgesehen sein: für starke Lastsprünge insbesondere von hoher zu niedriger Last kann beispielsweise über ein Ventil die Abfuhr der Spülluft in Richtung des Ansaugtrakts zumindest kurzzeitig unterbrochen werden, um hierdurch beispielsweise einen übermäßigen Eintrag von Kraftstoffkomponenten in den Ansaugtrakt zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Öldestillator
- 12
- Gehäuse
- 14
- Öleintritt
- 16
- Ölaustritt
- 18
- Pfeil
- 20
- Unterseite
- 22
- Heizpatrone
- 24
- Sammelbereich
- 26
- Pfeil
- 28
- Kondensat-Ablauf
- 30
- Pfeil
- 32
- Spülluft-Eintritt
- 34
- Spülluft-Austritt
- 36
- Pfeil
- 38
- Pfeil
- 40
- Oberseite
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S31
- Teilschritt
- S32
- Teilschritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043780 B4 [0002]
- DE 921239 B [0002]
