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Die Erfindung betrifft einen Ölkreislauf für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Ölkreislauf für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der
DE 103 10 452 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ölkreislauf ist von Öl durchströmbar, so dass mittels des Ölkreislaufs die Verbrennungskraftmaschine mit dem den Ölkreislauf durchströmenden Öl versorgt werden kann. Der Ölkreislauf weist ein elektrisches Heizelement auf, mittels welchem das Öl gezielt aufgeheizt werden kann. Hierdurch kann im Öl enthaltenes Wasser aus dem Öl ausgetrieben werden.
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Des Weiteren offenbart die
EP 1 525 912 A1 eine Anordnung zur Aufbereitung von Motoröl in einem Schmierölkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Außerdem ist aus der
DE 10 2018 009 093 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Öldestillators einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ölkreislauf der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ölkreislauf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Ölkreislauf der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist erfindungsgemäß ein Wassersensor vorgesehen, mittels welchem eine im Öl enthaltene Menge des Wassers, mithin ein Wassergehalt im Öl erfasst werden kann.
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Mittels des Heizelements kann das Öl in Abhängigkeit von der mittels des Wassersensors erfassten Menge aufgeheizt werden. Beispielsweise ist eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird. Der Wassersensor kann beispielsweise ein insbesondere elektrisches Signal bereitstellen, welches die mittels des Wassersensors erfasste und auch als Wassermenge bezeichnete Menge charakterisiert. Das Steuergerät kann das Signal empfangen. Beispielsweise kann das Steuergerät in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal und somit in Abhängigkeit von der mittels des Wassersensors erfassten Menge des im Öl enthaltenen Wassers das elektrische Heizelement ansteuern und dadurch beispielsweise aktivieren und deaktivieren. Wird beispielsweise, insbesondere mittels des Steuergeräts, ermittelt, dass die im Öl enthaltene Menge des Wassers einen insbesondere vorgebbaren oder vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, so wird mittels des Steuergeräts das elektrische Heizelement aktiviert. Dadurch wird das Öl mittels des Heizelements unter Verwendung von elektrischer Energie aufgeheizt, insbesondere so lange, bis die im Öl enthaltene Menge des Wassers hinreichend gering ist, insbesondere den Schwellenwert unterschreitet und/oder geringer als ein gegenüber dem Schwellenwert geringerer Grenzwert ist. Ist dies der Fall, so steuert beispielsweise das Steuergerät das Heizelement derart an, dass das Heizelement deaktiviert wird, wodurch das mittels des Heizelements bewirkte Aufheizen des Öls beendet wird.
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Unter dem Merkmal, dass mittels des elektrischen Heizelements das Öl gezielt aufgeheizt werden kann, ist zu verstehen, dass das Heizelement ein zusätzlich zur Verbrennungskraftmaschine vorgesehenes Heizelement ist, mittels welchem nicht etwa eine zufällige, sondern eine gezielte Aufheizung des Öls bewirkt wird, um dadurch das Wasser zumindest teilweise aus dem Öl auszutreiben, mithin die im Öl enthaltene Menge zumindest zu reduzieren.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Bei hybridisierten Fahrzeugen, insbesondere bei Plug-in-Hybriden mit erhöhten Batterieleistungen, wird das Fahrzeug zunehmend überwiegend oder ausschließlich batterieelektrisch betrieben, das heißt mittels wenigstens einer elektrischen Maschine und dabei insbesondere rein elektrisch angetrieben, während die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, das heißt nicht läuft. Die auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine wird dadurch nur unregelmäßig und überwiegend mit kurzen Betriebszeiten eingesetzt, so dass das auch als Motoröl bezeichnete Öl nur geringe Betriebstemperaturen erreicht. Hierdurch kann das im Öl mitgeführte und auch als Verbrennungswasser bezeichnete Wasser nicht oder nur sehr langsam wieder über eine Kurbelgehäuseentlüftung abgedampft werden. Ölanalysen zeigen hier bereits nach geringen Laufleistungen hohe Einträge von Wasser und kurzkettigen organischen Säuren aus einem Verbrennungsprozess in das Öl, die im Gegensatz zu einem klassischen Motorbetrieb im Öl angereichert vorliegen und zu intensiver Korrosion von im Ölkreislauf verwendeten oder angeordneten Komponenten führen kann. Daher kommt das elektrische Heizelement zum Einsatz, welches bevorzugt in einer Ölwanne des Fahrzeugs angeordnet ist. Das elektrische Heizelement ist ein Zuheizer, der zur gezielten Erwärmung des Motoröls, beispielsweise auf Temperaturen von über 60°C genutzt werden kann, um einen Austrag von Wasser und/oder organischen Säuren aus dem Motoröl insbesondere unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors sicherzustellen. Aus dem Erwärmen des Motoröls resultierender beziehungsweise dadurch entstehender Wasserdampf kann hierbei analog zu einem Betrieb des Verbrennungsmotors vorzugsweise über die Kurbelgehäuseentlüftung abgeführt werden. Vorzugsweise wird der Betrieb des Heizelements geregelt oder gesteuert, insbesondere durch das Steuergerät, das heißt in Abhängigkeit von der mittels des Wassersensors erfassten Menge.
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Der Wassersensor ist ein Sensor zur Erkennung des Wassergehalts. Vorzugsweise basiert der Wassersensor auf einem Leitfähigkeitssensor. Mit anderen Worten ist der Wassersensor beispielsweise dazu ausgebildet, eine elektrische Leitfähigkeit des Öls, insbesondere in der Ölwanne, zu ermitteln und in Abhängigkeit von der ermittelten Leitfähigkeit auf die Menge des Wassers im Öl, das heißt auf den Wassergehalt zu schließen, mithin den Wassergehalt zu ermitteln. Ein Betrieb des Heizelements kann beispielsweise sowohl vom Fahrer des Kraftfahrzeugs unbemerkt in dem Fahrzustand des Fahrzeugs als auch, in einer reichweitenschonenden Ausprägung, während eines Ladevorgangs des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden, dessen insbesondere als Traktionsbatterie ausgebildete Batterie während des Ladevorgangs geladen wird. In einer bevorzugten Ausführung kann hierbei das Motoröl während des Heizvorgangs durch eine elektrische Pumpe umgewälzt, mithin durch den Ölkreislauf hindurchgefördert werden. Insbesondere ist die Pumpe eine elektrische Pumpe. Der Einsatz des als Heizanlage fungierenden Heizelements wird beispielsweise über den vorzugsweise in der Ölwanne verbauten Wassersensor und/oder eine die aufgezeichneten Betriebsbedingungen auswertende Software so ausgelöst, dass kritische Wassergehalte im Öl, das heißt unerwünscht hohe Mengen von Wasser in Öl, insbesondere solche, die die Emulgierfähigkeit des Öls übersteigen und zur Ausbildung von Emulsionen oder Abscheidung separater Wasserphasen führen können, sicher ausgeschlossen werden. Somit können durch die Erfindung insbesondere die folgenden Vorteile realisiert werden:
- - Sicherstellung des Korrosionsschutzes im auch als Motorölkreislauf bezeichneten Ölkreislauf, insbesondere von Hybridfahrzeugen, ganz insbesondere von Plug-in-Hybriden, durch Austrag von Wasser beziehungsweise kurzkettigen organischen Säuren aus dem Motoröl
- - Vermeidung der Bildung von Wasser-Öl-Emulsionen und separaten Wasserphasen im Motoröl, die ein sehr hohes Korrosionspotential aufweisen
- - Vermeidung der Ausfällung von Inhibitoren aus dem Öl
- - Sicherstellung der Schmierfähigkeit des Motoröls durch Vermeidung von Wasser-Öl-Emulsionsbildung
- - Vermeidung beziehungsweise Reduktion von Risiken durch flächigen Angriff und insbesondere Brüche von Bauteilen durch Eintrag von korrosionsbedingtem Wasserstoff
- - Vermeidung von unnötigem Motorstart bei Plug-in-Hybriden ausschließlich zur Konditionierung des Öls, damit Reduktion der CO2-Emissionen, insbesondere in entsprechenden Fahrzyklen
- - optional Optimierung der Batterie-Reichweite durch Betrieb der Einrichtung, das heißt des Heizelements, während des Ladevorgangs
- - optional Nutzung des Systems, das heißt des Heizelements zur zusätzlichen Vorbehandlung des Ölsystems zur geringen Belastung des Verbrennungsmotors bei Zuschaltung bei kalten Außentemperaturen, Reduktion des Verschleißes durch Kaltstart bei hybridischem Betrieb
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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 der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ölkreislauf, in welchem ein Heizelement und ein Wassersensor angeordnet sind.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen ausgebildet ist. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug, insbesondere als ein Plug-in-Hybrid, ausgebildet. Somit ist das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 und somit verbrennungsmotorisch antreibbar. Außerdem ist beispielsweise das Kraftfahrzeug mittels wenigstens einer elektrischen Maschine, insbesondere rein elektrisch antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Kurbelgehäuse 12 und eine Ölwanne 14 auf, in welche ein auch als Motoröl bezeichnetes Öl zumindest vorübergehend aufgenommen werden kann. Beispielsweise sind das Kurbelgehäuse 12 und die Ölwanne 14 separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Komponenten. Die Ölwanne 14 ist in einem von Öl durchströmbaren Ölkreislauf 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet, so dass die Verbrennungskraftmaschine 10 mittels des Ölkreislaufs 16 mit dem den Ölkreislauf 16 durchströmenden Öl (Motoröl) versorgt werden kann. Der Ölkreislauf 16 umfasst eine von dem Öl durchströmbare Ölleitung 18, die von dem Kurbelgehäuse 12 zur Ölwanne 14 führt. Somit kann beispielsweise über die Ölleitung 18 das Öl aus dem Kurbelgehäuse 12 zurück in die Ölwanne 14 geleitet werden. In dem Ölkreislauf 16 ist außerdem eine einfach auch als Pumpe bezeichnete Ölpumpe angeordnet, mittels welcher das Öl, insbesondere aus der Ölwanne 14, durch den Ölkreislauf 16 hindurchgefördert werden kann. Insbesondere kann mittels der Pumpe 20 das Öl aus der Ölwanne 14 zu dem und in das Kurbelgehäuse 12 gefördert werden. In dem Ölkreislauf 16 ist außerdem ein Ölfilter 22 angeordnet, welcher beispielsweise in Strömungsrichtung des den Ölkreislauf 16 durchströmenden Öls stromab der Ölpumpe 20 angeordnet ist. Mittels des Ölfilters 22 wird das den Ölkreislauf 16 und somit den Ölfilter 22 durchströmende Öl gefiltert.
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In dem Kurbelgehäuse 12 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung 24 angeordnet, mittels welcher Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse 12 abgeführt werden können. Dadurch kann die Entstehung eines übermäßigen Drucks in dem Kurbelgehäuse 12 vermieden werden.
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Der Ölkreislauf 16 weist nun ein elektrisches Heizelement 26 auf, welches bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel in der Ölwanne 14 angeordnet ist. Mittels des elektrischen Heizelements 26 kann unter Verwendung von elektrischer Energie, das heißt elektrischem Strom, das insbesondere in der Ölwanne 14 aufgenommene Öl gezielt aufgeheizt, das heißt erwärmt werden, um dadurch im Öl enthaltenes Wasser aus dem Öl auszutreiben.
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Um dabei das elektrische Heizelement 26 besonders bedarfsgerecht und somit effektiv und effizient betreiben zu können, weist der Ölkreislauf 16 außerdem einen Wassersensor 28 auf, welcher bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls in der Ölwanne 14 angeordnet ist. Mittels des Wassersensors 28 kann eine Menge des im Öl enthaltenen Wassers erfasst werden. Beispielsweise erfasst der Wassersensor 28 eine elektrische Leitfähigkeit des Öls und davon abhängig die auch als Wassermenge bezeichnete Menge des im Öl enthaltenen Wassers.
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Der Wassersensor 28 stellt beispielsweise ein insbesondere elektrisches Signal bereit, welches die mittels des Wassersensors 28 erfasste Wassermenge charakterisiert. In Abhängigkeit von dem Signal und somit in Abhängigkeit von der mittels des Wassersensors 28 erfassten Wassermenge kann das Heizelement 26 betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt werden. Insbesondere kann das elektrische Heizelement in Abhängigkeit von der mittels des Wassersensors 28 erfassten Wassermenge aktiviert und deaktiviert werden. Dadurch kann das Wasser besonders gezielt, bedarfsgerecht und somit energieeffizient aus dem Öl ausgetrieben werden. Durch Austreiben des Wassers aus dem Öl wird die im Öl enthaltene Wassermenge zumindest reduziert, wodurch die Korrosionsgefahr besonders gering gehalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Kurbelgehäuse
- 14
- Ölwanne
- 16
- Ölkreislauf
- 18
- Ölleitung
- 20
- Ölpumpe
- 22
- Ölfilter
- 24
- Kurbelgehäuseentlüftung
- 26
- Heizelement
- 28
- Wassersensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10310452 A1 [0002]
- EP 1525912 A1 [0003]
- DE 102018009093 A1 [0003]
