Online Ölverdünnungsmessung

Hintergrund

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Als Ergebnis der Energierichtlinie 2009/28/EC „erneuerbare Energie“ sind die EU Mitgliedsstaaten verpflichtet, den Anteil von erneuerbaren Energie beim Gesamtenergieverbrauch bis 2020 auf durchschnittlich 20 % zu erhöhen. Das hat direkten Einfluss auf die Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen.

Die Verdünnung des Motoröls durch Ethanol haltige Kraftstoffe wie beispielsweise Super E10 oder durch Dieselkraftstoffe mit Biodiesel können die Gleiteigenschaften erheblich verändern und dadurch den Motor schädigen. Weil Ethanol eine höhere Verdampfungsenthalpie und einen niedrigeren Dampfdruck hat, neigen Kraftstoffe mit höheren Ethanolgehalten dazu, im Vergleich zu herkömmlichem Benzin ungünstige Mischungen während des Kaltstarts und der Aufwärmphase des Motors zu erzeugen. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit eines Benzineintritts ins Öl bei diesen Motorzuständen. Für Dieselmotoren sind die Zustände nach Einspritzung, die die Regeneration von DPF (Dieselpartikelfilter) auslösen, von besonderem Interesse. Obwohl die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Biodiesel- und Dieselkomponenten ähnlich sind, neigen Biodieselkraftstoffe eher dazu, das Motoröl während der DPF Regeneration zu verdünnen.

Andere Aspekte der heutigen Entwicklung von Verbrennungsmotoren wie z.B. die Anwendung neuer Verbrennungsmethoden und Katalysatorheizung erleichtern ebenfalls die Ölverdünnung – sogar beim Einsatz von Normalbenzin. Um Strategien zu finden, die der Verdünnung von Motorölen entgegenwirken oder sie zu optimieren, muss man die Mechanismen des Ein- und Austritts von Kraftstoffen ins Motoröl von Grund auf verstehen. Daher bedarf es einer Messausrüstung, die den Anteil von Kraftstoff in Motoröl bestimmt und vorzugsweise Ergebnisse in Echtzeit liefert.

Lösung

Das V&F Online Ölverdünnungs Messsystem, bestehend aus LubeSense und LubeSampler gibt Automobiltechnikern die Möglichkeit, Ölverdünnung kontinuierlich zu messsen. Der LubeSampler besteht aus einem abgetrennten Ölkreislauf, der mit der Ölwanne des Motors verbunden ist. Eine zirkulierende Pumpe sorgt für eine gute Mischung des Öls. Eine kleine Probe wird mit einer Dosierpumpe gezogen, die auf 1.0ml/min. eingestellt ist. Über ein Dosierventil wird die Probe gemeinsam mit einem Trägergas in den Thermodesorber eingeführt, wo das Öl von seinen charakteristischen flüchtigen Komponenten getrennt wird, die von der Verdünnung des Öls durch Treibstoffe herrühren. Dese flüchtigen Komponenten hängen davon ab, welcher Treibstoff eingesetzt wird. Es sind Ethanol bei Ethanol haltigen Kraftstoffen, Benzol, Toluol und Xylol bei Benzin oder Kohlenwasserstoffe wie z.B.  C4H10 bei Diesel B7.

Die V&F LubeSense mit der patentierten IMR Technologie (Ionen-Molekül Reaktion) kann alle diese Komponenten bis zu einem niederen ppb Level bestimmen, um  Nachweisgrenzen der Ölverdünnung unter 0,1 % Treibstoff in Öl zu erreichen. Für die Kalibrierung des Systems werden Gemische mit bekannten Gehalten von Treibstoff in Öl vorbereitet, und mittels thermischer Desorption werden die Signale der Markerkomponenten wie z.B. Ethanol quantifiziert. So können Signale aus der Probe mit unbekannten Konzentrationen von Treibstoff in Öl in Korrelation gesetzt werden.

Vorteil

Im Gegensatz zu konventionellen offline Methoden liefern die V&F LubeSense und der LubeSampler Echtzeitergebnisse. Zeitprofile der Ölverdünnungsmechanismen für feste und dynamische Motortestzyklen werden erzeugt und ermöglichen dem Techniker, Strategien für die Minimierung der Verdünnung von Motoröl durch Treibstoffe zu entwickeln.

Das LubeSense Massenspektrometer mit seiner IMR Technologie kann – im Gegensatz zur FID Bestimmung eines Signals aus einer Summe von Kohlenwasserstoffen – selektiv die Komponenten bestimmen, die aus dem Öl desorbieren. Dadurch können nicht nur eingehende Untersuchungen der Zeitprofile, sondern auch der mit dem Ölverdünnungsprozess verbundenen Chemie gemacht werden.

Highlights

  • Echtzeit Ölverbrauchsmessung
  • Zeitersparnis – Einfache Installation
  • Für Motoren mit Diesel, Benzin und Erdgas

Geeignete Instrumente

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