Kraftstoffeintrag ins Motoröl von aufgeladenen, direkteinspritzenden Ottomotoren
Paul Triebsch
Ottokraftstoff, welcher ins Motoröl eingetragen wird, hat großen Einfluss auf die Schmiereigenschaften des Motoröls und folglich auf Reibung und Verschleiß von Bauteilen im Verbrennungsmotor. So führen erhöhte Anteile von Kraftstoff im Motoröl zu einer Verringerung der Ölviskosität. Folglich sinkt der Scherwiderstand des Motoröls und die Schmierfilmdicken zwischen den Reibflächen der Tribosysteme im Verbrennungsmotor nehmen ab. Es kann somit einerseits zu verringerter Reibung, jedoch andererseits zu erhöhtem Verschleiß kommen. Außerdem steigt mit vermehrter Ölverdünnung die Schmierstoffoxidation. Aufgrund von sauren Verbrennungsprodukten kommt es zur Reaktion mit basischen Ölkomponenten. Die basische Reserve des Öls wird zunehmend aufgebraucht und die sauren Ölbestandteile können vermehrt Bauteiloberflächen angreifen. Sowohl der Viskositätsherabsetzung als auch der erhöhten Schmierstoffoxidation muss schließlich mit einem verringerten Ölwechselintervall entgegengewirkt werden.
Im Zuge dieser Arbeit wurde eine Messtechnik angepasst, mit welcher der Kraftstoffgehalt im Motoröl zeitnah bestimmt werden kann. Die experimentellen Untersuchungen hatten zuerst das Ziel, grundlegende Einflussgrößen auf den Kraftstoffein- und –austragsprozess in das Motoröl hinein und aus dem Motoröl des Ölsumpfs heraus zu identifizieren und deren Einflusshöhe zu quantifizieren. Parallel zu den Experimenten erfolgte der Abgleich der Einflussfaktoren mit einem theoretischen Ersatzsystem, das an das Realsystem angelehnt ist.
Im Anschluss daran wurde ein Kraftstoffeintragsmodell bearbeitet, das den Kraftstoffeintrag ins Motoröl während des Fahrbetriebs nachstellt. Durch einen Vergleich von theoretisch ermittelten Werten mit Messwerten, die am Prüfstand und im Fahrzeug ermittelt wurden, konnte nachgewiesen werden, dass das Modell zur Nachbildung verschiedener Fahrzyklen und Streckenlängen geeignet ist.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Theorie des Kraftstoffeintrags gezielt erweitert wurde. Es wurde gezeigt, dass das Kraftstoffeintragsverhalten mit geeigneten Modellerstellungsmethoden nachgebildet und für die Berechnung des Kraftstoffgehaltes über ein Ölwechselintervall im Fahrzeugbetrieb angewendet werden kann.
