Untersuchungen zur Schmierölverdünnung bei B10 in PKW-Motoren mit später Nacheinspritzung und Partikelfilter
Im Institut für Mobile Systeme IMS, Lehrstuhl Kolbenmaschinen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg wurde an einem von der Volkswagen AG bereitgestellten Pkw-Dieselmotor 2,0 l-TDI mit Common-Rail-System, motornahem Oxidationskatalysator und Dieselpartikelfilter auf dem Motorprüfstand der Einfluss des Mischkraftstoffs B10 auf den Kraftstoffeintrag in das Motoröl und den Kraftstoffaustrag sowie auf die Veränderung der Ölviskosität untersucht.
Das bei den Motorversuchen verwendete, vom Motorenhersteller zugelassene Motoröl mit der Bezeichnung „Titan GT1 Longlife III 5W-30“ wurde von der Fa. Fuchs Europe Schmierstoffe GmbH bereitgestellt, die auch die gaschromatographischen Ölanalysen zur Bestimmung der Kraftstoffkonzentrationen in den 74 Ölproben und die Viskositätsbestimmungen durchgeführt hat.
Die Untersuchungen zum Kraftstoffeintrag wurden mit dem Kraftstoff B10 in drei Betriebspunkten ohne späte Nacheinspritzung in stationären Prüfläufen über jeweils 80 Stunden sowie mit 100 Motorstarts bei Umgebungstemperaturen um 22 °C mit anschließendem Leerlaufbetrieb über jeweils 10 Minuten pro Start durchgeführt. Der Kraftstoffeintrag im Regenerationsmodus erfolgte in drei Prüfläufen über jeweils 8 Stunden mit aktivierter später Nacheinspritzung. Die Kraftstoffaustragsversuche wurden mit zwei Prüfläufen über 32 und 64 Stunden in einem Betriebspunkt mit hoher Motorbelastung bei der Drehzahl von 2140 1/min und einem Mitteldruck von 16 bar mit einem Motoröl durchgeführt, das vor Versuchsbeginn mit 15 Volumenprozent des Mischkraftstoffs B10 verdünnt worden war. Als Kraftstoff kam bei diesen Prüfläufen Dieselkraftstoff ohne RME-Anteil zum Einsatz. Die stationären Prüfstandsuntersuchungen ergaben, dass
• der höchste Kraftstoffeintrag im Regenerationsmodus mit später Nacheinspritzung bei der Drehzahl von 2140 1/min und dem Mitteldruck von 1,9 bar erfolgte, * die Ölverdünnung durch die Nacheinspritzung erheblich war,
• der Motorbetrieb bei der Drehzahl von 1000 1/min und der geringen Belastung durch den Mitteldruck von 1,1 bar sowie häufige Motorstarts mit längeren Leerlaufzeiten zu geringen Kraftstoffeinträgen führten, die für den Praxisbetrieb kaum Bedeutung haben,
• in diesen beiden Betriebsarten des Motors die Viskositätsverringerung des Motoröls sehr gering war,
• bei der hohen Motorbelastung von 16 bar aus dem mit B10 verdünnten Motoröl Kraftstoff ausgetragen wurde,
• bei diesem Kraftstoffaustrag der RME-Anteil im unverdampften Kraftstoff angestiegen war und
• hauptsächlich der DK-Anteil, aber in geringem Maße auch der RME-Anteil aus dem Motoröl ausgetragen wurde.
Neben dem Partikelfiltersystem mit aktiver Partikelfilterregeneration durch motorinterne Kraftstoffnacheinspritzung, das bei dem untersuchten Motor und z. Z. auch bei allen deutschen Pkw-Herstellern ohne Additivzusatz eingesetzt wird, gibt es auch additivunterstützte Systeme, die grundsätzlich mit geringeren Kraftstoffmengen während der Nacheinspritzung für die Regeneration auskommen. Bei diesen Systemen können unter besonderen Bedingungen (z. B. Reduzierung des Ölwechselintervalls) Biodieselanteile von bis zu 30 Prozent (B30) zugelassen werden. Systeme, bei denen dagegen der für die Regeneration notwendige Zusatzkraftstoff ausschließlich direkt vor den Oxidationskatalysator eingespritzt wird, haben prinzipiell keine hierdurch bedingten Probleme mit Schmierölverdünnung. Um zukünftig bei einer weiteren Erhöhung des Biokraftstoffanteils im Dieselkraftstoff die irreversible Motorschmierölverdünnung bei Pkw-Motoren mit motorinterner Nacheinspritzung zu vermeiden, muss versucht werden, den Kraftstoffeintrag vor allem im Regenerationsmodus durch Optimierung der späten Nacheinspritzung zu verringern. Dabei darf die Regeneration des Partikelfilters jedoch nicht beeinträchtigt werden.
