DE10318784B4 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf (1.1, 2.1), in dem ein Schmiermittel von einem Kraftstoff der Brennkraftmaschine getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung von dem Kraftstoff und dem Schmiermittel als Filterung durchgeführt wird und das in einem Schmiermittelfilter als Filtermaterial eine semipermeable Membran (1.6) verwendet wird.method for operating an internal combustion engine with a lubricant circuit (1.1, 2.1), in which a lubricant from a fuel of the internal combustion engine is separated, characterized in that the separation of the Fuel and the lubricant is performed as a filter and in a lubricant filter as a filter material, a semi-permeable membrane (1.6) is used.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the generic term of claim 1

Bei der dem Betrieb einer Brennkraftmaschine kommt es durch Anlagerung von unverbranntem Kraftstoff an den Zylinderwänden sowie durch Undichtigkeiten zwischen den Kolben und den Zylinderwänden zu einem Eintrag von Kraftstoff in das mit Schmiermittel, in der Regel Motoröl, gefüllte Motorgehäuse, wobei sich der Kraftstoff mit dem Schmiermittel vermischt.at the operation of an internal combustion engine occurs by attachment unburned fuel on the cylinder walls and leaks between the pistons and the cylinder walls to an entry of fuel in the with engine lubricant, usually engine oil, filled engine case, where the fuel mixes with the lubricant.

Übersteigt der Volumenanteil des Kraftstoffes im Schmiermittel eine Grenze von etwa drei bis vier Prozent, beginnt das Schmiermittel seine Schmierfähigkeit zu verlieren, wodurch es zu beträchtlichen Schäden an der Brennkraftmaschine kommen kann.exceeds the volume fraction of the fuel in the lubricant is a limit By about three to four percent, the lubricant starts its lubricity to lose, which makes it considerable damage can come on the internal combustion engine.

Vorrichtungen zum Abtrennen von Verunreinigungen aus dem Schmiermittel sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 25 40 773 bekannt, in der gelehrt wird durch Wärmeeinwirkung mittels einer Heizeinrichtung im Schmiermittel befindliche Fremdbestandteile zum Verdampfen zu bringen. Wirkungsvoll ist dieses Methode dann, wenn der Siedpunkt der Verunreinigungen deutlich unterhalb dem Siedepunkt des Schmiermittels liegt. Nachteilig ist der Energiebedarf der Heizeinrichtung.Devices for separating contaminants from the lubricant are known, for example, from the document DE 25 40 773 It is known to evaporate foreign substances present in the lubricant by the action of heat by means of a heating device. This method is effective when the boiling point of the impurities is well below the boiling point of the lubricant. The disadvantage is the energy requirement of the heater.

Die Druckschrift DE 484 609 beschreibt einen Zentrifugalabscheider zur Abtrennung von Verunreinigungen im Schmiermittel einer Brennkraftmaschine, wobei Verunreinigungen unterhalb ihrer Siedetemperatur zum Verdampfen gebracht werden. Nachteilig ist hier, dass sich für eine wirkungsvolle Funktion die Verunreinigungen in ihrer Dichte deutlich vom Schmiermittel unterscheiden müssen.The publication DE 484 609 describes a centrifugal separator for the separation of impurities in the lubricant of an internal combustion engine, wherein impurities are brought below their boiling temperature to evaporate. The disadvantage here is that the impurities must be significantly different in their density from the lubricant for an effective function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, welches eine Trennung von Kraftstoff und Schmiermittel auch dann ermöglicht, wenn sich diese chemisch wenig unterscheiden.Of the Invention is based on the object, a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, which discloses a separation of fuel and Lubricants even then allows if they do not differ chemically.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach die Trennung von dem Kraftstoff und dem Schmiermittel als Filterung durchgeführt wird, und wobei in einem Schmiermittelfilter als Filtermaterial eine semipermeable Membran verwendet wird.These The object is achieved by the Characteristics solved in the characterizing part of claim 1, according to which the separation of the fuel and the lubricant as filtering is carried out, and wherein in a lubricant filter as a filter material, a semipermeable Membrane is used.

Eine semipermeable Membran ist in der Lage nur die kürzeren Kohlenwasserstoffketten beispielsweise eines Dieselkraftstoffes hindurch zu lassen, während die längeren Kohlenwasserstoffketten des Motoröls zurückgehalten werden.A Semipermeable membrane is capable of only the shorter hydrocarbon chains For example, to let a diesel fuel through while the longer Hydrocarbon chains of the engine oil are retained.

Dabei ist vorgesehen, dass der Schmiermittelfilter in einem Filtergehäuse angeordnet wird. Der Schmiermittelfilter ist dabei so in dem Filtergehäuse angeordnet, dass sich der Kraftstoff in dem Filtergehäuse sammelt und vorzugsweise mit dem Filtergehäuse entsorgt werden kann. Dabei kann in dem Filtergehäuse ein weiterer Schmiermittelfilter, beispielsweise ein konventioneller Partikelfilter, angeordnet werden.there it is provided that the lubricant filter arranged in a filter housing becomes. The lubricant filter is arranged in the filter housing, that the fuel collects in the filter housing, and preferably with the filter housing can be disposed of. It can in the filter housing a another lubricant filter, for example, a conventional Particle filter can be arranged.

Als weiterer Schmiermittelfilter kann auch ein Kleinstpartikelfilter verwendet werden, der in einem Nebenstrom des Schmiermittelkreislaufes angeordnet wird.When another lubricant filter can also be a microparticle filter be used, which in a side stream of the lubricant circuit is arranged.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schmiermittel zur Trennung von dem Kraftstoff mit Druck durch den Schmiermittelfilter gepresst wird. Dieser Druck kann beispielsweise von einer Schmiermittelpumpe erzeugt werden, wobei das Filtergehäuse direkt nach einer Schmiermittelpumpe in dem Schmiermittelkreislauf angeordnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Druck von einer Zentrifuge erzeugt werden, durch welche die Filterung gemäß der spezifischen Dichte des Kraftstoffes und des Schmiermittels erfolgt.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the lubricant is used for separation of the fuel with pressure is pressed through the lubricant filter. This pressure can be, for example be generated by a lubricant pump, the filter housing directly arranged after a lubricant pump in the lubricant circuit becomes. Alternatively or additionally the pressure is generated by a centrifuge through which the Filtering according to the specific density of the fuel and the lubricant takes place.

Die semipermeable Membran kann von weiteren Filtermaterialien unterstütz werden, die beispielsweise Diesel als Kraftstoff und Motoröl als Schmiermittel voneinander trennen können.The Semipermeable membrane can be supported by other filter materials, for example, diesel as a fuel and engine oil as a lubricant can separate from each other.

Dies kann beispielsweise ein Bindemittel sein, welches Diesel an sich bindet, Motoröl jedoch eher abweist.This For example, it may be a binder, which is diesel itself binds, engine oil but rather rejects.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine eine Beeinträchtigung der Schmiereigenschaften des Schmiermittels durch eine zu hohe Kraftstoffkonzentration im Schmiermittelkreislauf vermieden.By the inventive method is an impairment during operation of the internal combustion engine the lubricating properties of the lubricant due to an excessive fuel concentration avoided in the lubricant circuit.

Im Folgenden ist das Verfahren zum Betreiben einer einen Schmiermittelkreislauf aufweisenden Brennkraftmaschine anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einer Figur dargestellt und erläutert.in the The following is the method of operating a lubricant circuit having internal combustion engine based on an embodiment illustrated and explained in connection with a figure.

Die Figur zeigt:
eine schematische Darstellung eines eine semipermeable Membran sowie ein Bindemittel aufweisenden Schmiermittelfilters zum physikalischen Trennen von Kraftstoff aus Schmiermittel.The figure shows:
a schematic representation of a semipermeable membrane and a binder having lubricant filter for physically separating fuel from lubricant.

Eine selbstzündende Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist zur Reduzierung von Abgasemissionen in der Abgasanlage mit einem Rußfilter ausgestattet. Sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit der Zeit in dem Rußfilter bildende Rußschichten werden in der Form zur Verbrennung gebracht, dass während dem Ausschieben von Verbrennungsgasen aus den Zylindern der Brennkraftmaschine den Verbrennungsgas über die Kraftstoffinjektoren Diesel zugesetzt wird. In dem Rußfilter oxidiert der Dieselkraftstoff und führt zum Abbrennen der Rußschicht.A self-igniting internal combustion engine of a motor vehicle is for the reduction of exhaust gases missions in the exhaust system equipped with a soot filter. During the operation of the internal combustion engine with time in the soot filter forming soot layers are brought in the form of combustion, that during the expelling of combustion gases from the cylinders of the internal combustion engine, the combustion gas is added via the fuel injectors diesel. In the soot filter, the diesel fuel oxidizes and causes the soot layer to burn off.

Bei diesem Vorgang kommt es durch den Spalt zwischen den Kolben und den Zylindern zu einem erheblichen Eintrag von Dieselkraftstoff in das als Schmiermittel mit Motoröl gefüllte Kurbelwellengehäuse. Dabei weist die Brennkraftmaschine zur Schmierung der beweglichen Komponenten einen konventionellen Schmiermittelkreislauf mit einer Schmiermittelpumpe auf.at This process occurs through the gap between the piston and cylinders to a significant level of diesel fuel in the crankcase filled with engine oil as a lubricant. there has the internal combustion engine for lubrication of the moving components a conventional lubricant circuit with a lubricant pump on.

Um zu gewährleisten, dass der Anteil von Diesel im Motoröl 2 bis 3 Prozent nicht übersteigt, ist in dem Schmiermittelkreislauf eine Vorrichtung zum Trennen von Diesel und Motoröl angeordnet. Die Trennung von Dieselkraftstoff und Motoröl erfolgt durch Verfahren, die nach physikalischen Methoden und/oder nach chemischen Methoden arbeiten.To ensure that the proportion of diesel in engine oil 2 to 3 Percent, a device for separating diesel and engine oil is arranged in the lubricant circuit. The separation of diesel fuel and engine oil is carried out by methods that work by physical methods and / or by chemical methods.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines physikalisch arbeitenden Dieselfilters 1, der als Schmiermittelfilter im Schmiermittelkreislauf 1.1 zwischen einer Schmiermittelpumpe 1.3 und einem Druckminderer 1.4 angeordnet ist. Die Schmiermittelpumpe 1.3 erzeugt eine für den Dieselfilter 1 notwendigen Öldruck von etwa zwanzig Bar, der durch den Druckminderer 1.4 auf den für weiteren Schmiermittelkreislauf 1.1 ausreichenden Wert von sechs Bar reduziert wird.The figure shows a schematic representation of a physically operating diesel filter 1 , which acts as a lubricant filter in the lubricant circuit 1.1 between a lubricant pump 1.3 and a pressure reducer 1.4 is arranged. The lubricant pump 1.3 generates one for the diesel filter 1 necessary oil pressure of about twenty bar, passing through the pressure reducer 1.4 on the for further lubricant circulation 1.1 sufficient value of six bar is reduced.

Anstelle der Anordnung aus Schmiermittelpumpe 1.1 und Druckminderer 1.4 könnte der erhöhte Druck zum Betreiben des Dieselfilters 1 auch von einer Zentrifuge bereitgestellt werden, die innerhalb des Dieselfilters 1 angeordnet werden könnte.Instead of the arrangement of lubricant pump 1.1 and pressure reducer 1.4 could be the increased pressure to operate the diesel filter 1 also be provided by a centrifuge inside the diesel filter 1 could be arranged.

Das Innere des Dieselfilters 1 besteht aus einem eine Vielzahl von Öffnungen aufweisenden Schmiermittelrohr 1.5, wobei die Vielzahl von Öffnungen von Bohrungen gebildet werden oder von einem Stahlnetzschlauch gebildet wird. Die Vielzahl von Öffnungen des Schmiermittelrohres 1.5 ist von einer semipermeablen Membran 1.6 umgeben, welche die kürzeren Kohlenwasserstoffketten des Diesels passieren lässt, während die längern Kohlenwasserstoffketten des Motoröls zurück gehalten werden.The interior of the diesel filter 1 consists of a lubricant having a plurality of openings lubricant tube 1.5 wherein the plurality of openings are formed by bores or formed by a steel mesh hose. The plurality of openings of the lubricant tube 1.5 is from a semipermeable membrane 1.6 which passes the shorter hydrocarbon chains of the diesel while retaining the longer hydrocarbon chains of the engine oil.

Der das Schmiermittelrohr 1.5 umgebende Teil des Dieselfilters 1 bildet einen Sammelbehälter, der ein Bindemittel 1.7 enthält. Das Bindemittel weist eine große Affinität zu dem Dieselkraftstoff auf, während es das Motoröl eher abweist.The lubricant pipe 1.5 surrounding part of the diesel filter 1 forms a collection container, which is a binder 1.7 contains. The binder has a high affinity for the diesel fuel while it tends to repel the engine oil.

Hat die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur erreicht, wobei die Motoröltemperatur um 110 Grad Celsius liegt, entweicht im Motoröl befindlicher Dieselkraftstoff über das die Vielzahl der Öffnungen aufweisende Schmiermittelrohr 1.5 und über die semipermeable Membran 1.6 in den Sammelbehälter des Dieselfilters 1 und wird von dem Bindemittel 1.7 gebunden.If the internal combustion engine has reached its operating temperature, with the engine oil temperature being around 110 degrees Celsius, diesel fuel present in the engine oil escapes via the lubricant pipe having the multiplicity of openings 1.5 and via the semipermeable membrane 1.6 in the sump of the diesel filter 1 and is from the binder 1.7 bound.

Der Sammelbehälter des Dieselfilters 1 weist ein Fassungsvermögen von etwa 500 Gramm Dieselkraftstoff auf und wird im Rahmen der Motorölwechselintervalle ausgetauscht.The sump of the diesel filter 1 has a capacity of about 500 grams of diesel fuel and will be replaced as part of the engine oil change intervals.

An dem Dieselfilter 1 ist eine Entlüftung ausgebildet, die vorteilhaft mit einem einen Unterdruck aufweisenden Schlauch der Brennkraftmaschine verbunden wird.On the diesel filter 1 a vent is formed, which is advantageously connected to a vacuum having a hose of the internal combustion engine.

Zum Schutz der semipermeablen Membran 1.6 ist es vorteilhaft vor dem Dieselfilter 1 einen an die Bedürfnisse der semipermeablem Membran angepassten Partikelfilter 1.2 anzuordnen, durch den ein vorzeitiges Verstopfen der Poren der semipermeablem Membran 1.6 vermieden wird. Der Partikelfilter 1.2 könnte dabei mit in dem Dieselfilter 1 angeordnet sein.To protect the semipermeable membrane 1.6 it is beneficial before the diesel filter 1 a particle filter adapted to the needs of the semipermeable membrane 1.2 through which premature clogging of the pores of the semipermeable membrane 1.6 is avoided. The particle filter 1.2 could be involved in the diesel filter 1 be arranged.

Durch das beschriebene Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine eine Beeinträchtigung der Schmiereigenschaften des Motoröls vermieden, da die Konzentration von Dieselkraftstoff durch die stetig laufende Trennung auf einen Wert von unter zwei Volumenprozent gehalten werden kann.By the described method for operating an internal combustion engine is an impairment during operation of the internal combustion engine the lubricating properties of the engine oil avoided, as the concentration of diesel fuel through the ongoing separation on one Value of less than two percent by volume can be maintained.

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf (1.1, 2.1), in dem ein Schmiermittel von einem Kraftstoff der Brennkraftmaschine getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung von dem Kraftstoff und dem Schmiermittel als Filterung durchgeführt wird und das in einem Schmiermittelfilter als Filtermaterial eine semipermeable Membran (1.6) verwendet wird.Method for operating an internal combustion engine with a lubricant circuit ( 1.1 . 2.1 ), in which a lubricant is separated from a fuel of the internal combustion engine, characterized in that the separation of the fuel and the lubricant is carried out as a filtering and in a lubricant filter as a filter material, a semi-permeable membrane ( 1.6 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelfilter in einem Filtergehäuse angeordnet wird, wobei der Schmiermittelfilter so in dem Filtergehäuse angeordnet ist, dass der Kraftstoff in dem Filtergehäuse gesammelt wird und dass in dem Filtergehäuse ein weiterer Schmiermittelfilter angeordnet wird.Method according to claim 1, characterized in that that the lubricant filter is arranged in a filter housing, wherein the lubricant filter is arranged in the filter housing so that the fuel in the filter housing is collected and that in the filter housing another lubricant filter is arranged. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung das Schmiermittel und der Kraftstoff mit Druck durch den Schmiermittelfilter gepresst werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the lubricant is separated for separation Press and the fuel with pressure through the lubricant filter. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck von einer Schmiermittelpumpe (1.3) erzeugt wird und dass das Filtergehäuse im Schmiermittelkreislauf (1.1) direkt nach der Schmiermittelpumpe (1.3) angeordnet wird.A method according to claim 3, characterized in that the pressure of a lubricant pump ( 1.3 ) is generated and that the filter housing in the lubricant circuit ( 1.1 ) directly after the lubricant pump ( 1.3 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck von einer Zentrifuge erzeugt wird.Method according to claim 3 or 4, characterized that the pressure is generated by a centrifuge. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliches Filtermaterial ein Kraftstoff aufnehmendes und Schmiermittel abweisendes Bindemittel (1.7) verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that as a supplementary filter material a fuel-absorbing and lubricant-repellent binder ( 1.7 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schmiermittelfilter ein Partikelfilter (1.2, 2.2) verwendet wird.Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that as a further lubricant filter, a particulate filter ( 1.2 . 2.2 ) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als weiterer Schmiermittelfilter ein Kleinstpartikelfilter verwendet wird und dass der Kleinstpartikelfilter in einem Nebenstrom des Schmiermittelkreislaufes (1.1, 2.1) angeordnet wird.Method according to one of claims 2 to 7, characterized in that as a further lubricant filter, a microparticle filter is used and that the microparticle filter in a secondary flow of the lubricant circuit ( 1.1 . 2.1 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmiermittel Motoröl und als Kraftstoff Diesel verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as a lubricant engine oil and as a fuel diesel is used.
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