Optimierung der motorinternen späten Nacheinspritzung eines Pkw-Dieselmotors

Die Zumischung von Biotreibstoffen zu den erdölbasierten Treibstoffen ist eine Maßnahme zur Reduzierung der anthropogenen CO2-Emission von Verbrennungsmotoren. Biodiesel wird heute bis 7 % dem fossilen Diesel beigemischt. Die Entwicklung der Kraftstoffe und der Dieselmotoren erfolgt mit zu dem Ziel der Erhöhung des Biodieselanteils. Bei einer weiteren Erhöhung des RME-Anteils auf 10 % (B10) bzw. 30 % (B30) kommt es gegenwärtig bei den Pkw-Dieselmotoren mit Dieselpartikelfiltern (DPF) und motorinterner später Nacheinspritzung im Regenerationsmodus zu einer unzulässig hohen Ölverdünnung durch den in das Schmieröl eingetragenen Kraftstoff. Als Folge der Ölverdünnung ergibt sich ein Viskositätsabfall mit der Gefahr Verschleiß fördernder Betriebsbedingungen.
Die Ursache für die Ölverdünnung liegt in der für die Regeneration des DPF notwendigen Anhebung der Abgastemperatur durch verschiedene Kraftstoffnacheinspritzungen, bei denen der Kraftstoffstrahl nicht mehr in den Kolbenbrennraum sondern teilweise auf die Zylinderwand trifft. Der Kraftstoffstrahl verbrennt nicht mehr und gelangt zum Teil in das Motorschmieröl. Während Dieselkraftstoff ohne Zumischanteile von Biodiesel aus dem Motoröl wieder ausdampfen kann, verbleiben die in das Motoröl gelangten Biodieselanteile aufgrund der höheren Siedetemperaturen gegenüber Dieselkraftstoff im Schmieröl und führen zu einer dauerhaften Ölverdünnung.
Das Ziel des Forschungsprojektes bestand in der Reduzierung der Ölverdünnung bei der DPF-Regeneration durch Optimierung der späten Nacheinspritzung, d. h.  durch Splittung des Kraftstoffstrahls und Variation der Einspritzzeitpunkte. Die stationären Untersuchungen auf dem Motorenprüfstand zeigten, dass es Möglichkeiten gibt, diesen Kraftstoffeintrag zu reduzieren. Die Splittung der späten Nacheinspritzung und Optimierung der Einspritzzeitpunkte reduzierte den Kraftstoffeintrag in dem untersuchten Betriebspunkt des Motors um 20 bis 27 %.