Ölnebel Reinigung der Kurbelgehäuse-Entlüftung

Fachartikel von Dipl.Ing. Erich Siara (Siara + Partner)

Die Sicherung unserer globalen Umwelt erfährt eine immer größere Bedeutung. Ausgehend von dieser Tatsache rückt auch eine effizientere Reinigung der Ölnebelgase aus dem Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren, sowie die hier vorhandenen Filtersysteme in den Fokus.

Um die zukünftigen, weltweiten Forderungen zur Senkung und Einhaltung der Grenzwerte der Emissionsvorschriften zu erfüllen, bedarf es großer Anstrengungen der Dieselmotoren Original Equipment Manufacturers (OEMs).

Hierbei geht es um die Gesamtemissionen des Dieselmotors, die sowohl die Auspuffabgase als auch die Ölnebelgase aus dem Kurbelgehäuse umfassen.
Die Kurbelgehäuse-Emissionen können dabei bis zu 20% der Gesamtemissionen betragen.

Es ist deshalb unerlässlich, die Kontrolle und die Bedeutung dieser Luftverschmutzungsquelle für den Schutz der Umwelt zu bewerten.

Eine zunehmend bedeutsame Umweltbelastung – Durchblasegase (Blow-by)

Einen wesentlichen Beitrag zur Umweltzerstörung liefern die sogenannten Durchblasegase (Blow-by). Diese Blow-by Gase treten während des Dieselmotorbetriebs auf und sind die unmittelbare Folge des Eindringens von Verbrennungsgasen in den Kurbelraum.  Entlang des Kolbens über die Kolbenringe entweichen diese über Undichtigkeiten aus dem Verbrennungsraum.

Die Blow-by Gase sind typischerweise mit Öltröpfchen beladen.

Diese Öltröpfchen können wir basierend auf die Partikelgröße in zwei Klassen einteilen:

  1. Drops – sichtbare Tropfen oder Ölpfützen
  2. Aerosol – Sub-Mikron-Öltropfen – die den öligen „Rauch“ an der Kurbelgehäuseentlüftung bilden

Während des Motorbetriebes ist die Konzentration der Öltröpfchen in der Größe zwischen 3 bis 20 μm relativ gering.

Am Prozentsatz zur Gesamtmasse ist das meiste Blow-by als große Tropfen oder als Aerosolpartikel kleiner 3 μm vorhanden.
Die große Herausforderung der Kurbelraumfiltration ist es diese Aerosolpartikel zu entfernen.

Ein beträchtlicher Anteil der Aerosolteilchen liegt im Größenbereich von 0,2 bis 0,3 μm, wobei der maximale Anteil im Größenbereich von 0,2 bis 3,0 μm liegt.

Diese Aerosolpartikelgrößen sind eine große Herausforderung für alle modernen und fortschrittlichen Kurbelgehäuseentlüftungen – Filtersysteme.

Ohne ausreichende und wirksame Filtration können im Blow-out erhebliche Mengen an Aerosol vorhanden sein.

Kurbelgehäusegase müssen besonders gut gereinigt werden, um Turbolader- und Ladelagerablagerungen und Verschmutzungen zu minimieren sowie die Partikelmenge die das Abgasnachbehandlungssystem erreichen zu reduzieren.

Die richtige Technologie – zwei Wege werden beschritten

Es gibt zwei grundlegende Wege zur Entlüftung von Kurbelgehäuseemissionen, entweder in die Atmosphäre – Open Crankcase Ventilation (OCV) – oder Verlegung der Kurbelgehäusegase zurück in das Motorlufteinlassystem – geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung – Closed Crankcase Ventilation (CCV).

Für PKW-Motoren wird aus Umweltschutzgründen schon seit langer Zeit gesetzlich eine geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung gefordert.

Auch die Hersteller von LKW-Motoren setzen ihren Fokus immer stärker auf Umweltschutz und somit auf geschlossene Kurbelgehäusesysteme.

Bei anderen Anwendungen von Verbrennungsmotoren (z. B. Schifffahrt, Energieerzeugung, Off-Highway usw.) ist das jedoch häufig nicht der Fall.

Auch der Einsatz eines Ölnebelabscheiders bei offenen Ausführungen ist noch nicht in allen Anwendungsbereichen gesetzlich geregelt. Daraus resultiert, dass Motoröl ungehindert in die Atmosphäre gelangt.

Einen besonders hohen Anteil an diesem Ausstoß hat die Schifffahrt. Ein Kreuzfahrtschiff z. B. stößt etwa 700 Liter Öl pro Jahr über die Kurbelgehäuseentlüftung der Motoren für Antrieb und Stromerzeugung aus. Diese gelangen danach ungehindert ins Meer.

Die geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung ist unter Umweltaspekten die beste Lösung. Sämtliche Schadstoffe aus dem Kurbelgehäuse werden dem Verbrennungsprozess zugeführt und bei den Gesamtemissionen automatisch berücksichtigt.

Bei hocheffizienter Ölnebelabscheidung (Restölmengen < 5,0 mg/m³) kann auch bei Motoren mit offener Kurbelgehäuseentlüftung der Ölausstoß um bis zu 99,9 % reduziert werden.
Ein Beispiel dafür sind die Gasmotoren von Rolls-Royce Marine, die zum Teil mit solchen Ölnebelabscheidern ausgeliefert werden.

Dipl.Ing. Erich Siara
Krakower Str. 4a
18292 Kuchelmiß