DE10053069A1 - Verfahren zur Bestimmung der Schmierölqualität einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Schmierölqualität einer Brennkraftmaschine

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Abstract

Bei einem bekannten diesbezüglichen Verfahren erfolgt eine kontinuierliche Erfassung der die Elektrizitätskonstanten, der Viskosität und der elektrischen Leitfähigkeit des Schmieröls, wobei diese gemessenen Werte dauernd mit zuvor in Versuchsläufen ermittelten Werten verglichen werden und bei entsprechenden Abweichungen eine Anzeige zur Vornahme eines Ölwechsels erfolgt. Dazu müssen verschiedene Sensoren so in den Schmierölkreis eingesetzt werden, dass diese dauernd von dem Schmieröl umströmt werden. DOLLAR A Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität des Schmieröls angegeben, das (die) wartungsarm und zuverlässig die Schmierölqualität ermittelt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Schmieröl durch eine spektroskopische Messung überprüft wird. Dazu weist das entsprechende Messsystem eine Lichtquelle, die auf einen öldurchströmten Spalt ausgerichtet ist, einen Empfänger zur Messung der durchgetretenen Strahlung und eine Auswert-Elektronik auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestim­ mung der Qualität des Schmieröls, insbesondere einer Brennkraftma­ schine, durch Erfassung von Parametern, die Rückschlüsse auf die Qualität des Schmieröls geben.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 197 11 880 A1 bekannt. Nach der in diesem Dokument beschriebenen Ausgestaltung erfolgt eine kontinuierliche Erfassung der die Dielektrizitätskonstanten, der Vis­ kosität und der elektrischen Leitfähigkeit des Schmieröls, wobei diese gemessenen Werte dauernd mit zuvor in Versuchsläufen ermittelten Werten verglichen werden und bei entsprechenden Abweichungen eine Anzeige zur Vornahme eines Ölwechsels erfolgt. Dazu müssen verschiedene Sensoren so in den Schmierölkreislauf eingesetzt wer­ den, dass diese dauernd von dem Schmieröl umströmt werden. Pro­ blematisch ist dabei, dass die Sensoren durch Schmutzpartikel in dem Schmieröl verschmutzen oder beschädigt werden können und gegebenenfalls ein Nacheichen der Sensoren erforderlich ist. Zudem ist für verschiedene Ölsorten zuvor im Versuch dessen Verhalten zu erforschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Qualität des Schmieröls anzugeben, das (die) wartungsarm und zuverlässig die Schmierölqualität ermittelt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Schmieröl durch eine spektroskopische Messung im INFRARED (IR) Spektrum oder im ULTRAVIOLET (UV)/VISIBLE SPECTRUM (VIS) Spektrum überprüft wird. Dazu weist das entsprechende Messsystem eine Lichtquelle, die auf einen öldurchströmten Spalt ausgerichtet ist, einen Empfänger zur Messung der durchgetretenen Strahlung und eine Auswert-Elek­ tronik auf. Zunächst einmal ist bei diesem Messsystem kein Sensor in das Schmieröl eingesetzt, sondern die gesamte Messapparatur ist ge­ schützt außerhalb des Ölstroms angeordnet. Dabei ist lediglich darauf zu achten, dass der öldurchströmte Spalt sowohl außen als auch innen nicht verschmutzt. Dazu ist innen eine entsprechende Filter­ einrichtung für das Schmieröl vorgesehen, die infolge der geringen erforderlichen Strömungsmenge, wenn überhaupt nur in großen Be­ triebsabständen, gereinigt oder ausgewechselt werden muß. Die Messküvette besteht aus einem öldurchströmten Spalt, der durch eine entsprechende Verkleidung der den Spalt in Durchleuchtungsrichtung bildenden lichtdurchlässigen Einfassung beispielsweise in Form von Kunststoff- oder Glaselementen und der Messapparatur das Fernhal­ ten von Schmutz problemlos ermöglicht. Bei Messungen im IR-Spek­ trum kann die Messküvette außerdem als ATR-Flüssigkeitsküvette vorliegen. Die Technik der abgeschwächten Totalreflexion (ATR) kann insbesondere bei dicken IR-undurchlässigen Schichten bei­ spielsweise infolge hoher Rußeinträge eingesetzt werden. Sollte bei der Lichtquelle oder dem Empfänger eine Überprüfung oder ein Aus­ tausch erforderlich sein, kann dies ohne ein Eingriff in das Schmier­ ölsystem erfolgen. Weiterhin geben die ermittelten Messwerte einen direkten Rückschluss auf die Qualität des Schmieröls, da - in verein­ fachter Darstellung - bei zunehmend schlechter werdendem Schmier­ öl und sinkender Qualität die Schmutzaufnahme in dem Schmieröl steigt und somit die Lichtdurchlässigkeit abnimmt. Dies gilt prinzipiell für alle verschiedenen Schmierölsorten, so dass keine aufwendigen Anpassungen vorzunehmen sind.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Messung über die Brenn­ kraftmaschinen-Elektronik ausgewertet. Hier kann beispielsweise ein zusätzliches Modul dieser Elektronik hinzugefügt werden, das nur die spektroskopische Messung auswertet. Alle anderen für eine Auswer­ tung interessanten Daten, beispielsweise die Betriebsdauer und die Belastung der Brennkraftmaschine, sind in dieser Elektronik schon vorhanden und können zusätzlich zur Auswertung mit herangezogen werden. Dabei erfolgt die Messung und Auswertung bevorzugt online, d. h. während des Betriebs der Brennkraftmaschine. Angezeigt wer­ den kann beispielsweise die sich verschlechternde Qualität des Schmieröls mit ggf. einer zusätzlichen Anzeige der bis zu einem er­ forderlichen Schmierölwechsel noch möglichen Betriebsstunden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden Parameter aus der Gruppe: Oxidation (Ottomotor), Nitrifikation (Gasmotor), Ruß (Diesel­ motor), Wasser, Kraftstoff oder Glykol (die letztgenannten drei Para­ meter für zusätzliche oder ergänzende Auswertungen) gemessen. Vorteil ist, dass hierfür keine unterschiedlichen Lichtquellen erforder­ lich sind, sondern nur unterschiedliche Wellenlängen zur Bestimmung der Parameter herangezogen werden. Beispielsweise können in einem festen Schema nacheinander durch Änderung der von der Lichtquelle ausgestrahlten Wellenlänge unterschiedliche Parameter bestimmt werden. Dabei wird - wie ausgeführt - im INFRARED (IR) Spektrum oder im ULTRAVIOLET (UV)/VISIBLE SPECTRUM (VIS) Spektrum gemessen. Die von der Lichtquelle ausgestrahlte Wellen­ länge muss selbstverständlich innerhalb des IR- bzw. UV/VIS-Spek­ trums liegen.
In Weiterbildung der Erfindung liegt der Spalt-Durchmesser im Be­ reich von 20 bis 100 Mikrometer. Diese Spaltbreite hat sich als güns­ tig erwiesen, da bei einer solchen Spaltbreite auch bei rußbeladenem Schmieröl noch genügend Licht durchtreten kann. Bei dicken IR-un­ durchlässigen Schichten beispielsweise infolge hoher Rußeinträge bzw. hoher Verschmutzung muss eine ATR-Messzelle eingesetzt wer­ den.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Monochromator oder ein Gitter vorhanden, das die jeweils gewünschte Wellenfänge des Lichtes durchlässt (zum Beispiel 1720 cm-1 für die Messung der Oxi­ dation).
Es ist möglich, dass die Auswertung eines Verschmutzungsparame­ ters nach dieser zuvor dargestellten Methode durch einen anderen Parameter gestört wird (Querempfindlichkeit). In Weiterbildung der Erfindung erfolgt dann eine Ausfilterung von Querempfindlichkeiten durch gesonderte Messung der Störkomponente und anschließende rechnerische Korrektur des gestörten Wertes. Alternativ wird zur Aus­ wertung von Störungen eine Differenzmessung bei zwei Wellenlängen vorgenommen.
Die Absorption im IR bzw. UV/VIS-Spektrum ist aufgrund des Lam­ bert-Beerschen-Gesetzes (A = c.d.ε mit A = Absorption, c = Kon­ zentration des Probanden, d = Schichtdicke, ε = spezifischer Absorp­ tionskoeffizient) dabei direkt proportional des entsprechenden Para­ meters.
Mit Hilfe eines entsprechenden Auswertealgorithmus kann die jeweili­ ge Konzentration direkt bestimmt werden und über eine Elektronik für die genaue Bestimmung der Ölqualität herangezogen werden.
Charakteristische Wellenlängen (µm) [bzw. Wellenzahlen (cm-1)] für die Bestimmung von Ölqualitätsparametern

Claims (11)

1. Verfahren zur Bestimmung der Qualität des Schmieröls, insbe­ sondere einer Brennkraftmaschine, durch Erfassung von Parametern, die Rückschlüsse auf die Qualität des Schmieröls geben, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmieröl durch eine spektrosko­ pische Messung überprüft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung über die Brennkraftma­ schinen-Elektronik ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter aus der Gruppe Oxidation, Nitrifikation, Ruß, Wasser, Kraftstoff oder Glykol gemessen werden.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im infraroten Spektrum und/oder im UV-/VIS-Spektrum gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu überprüfende Schmieröl einem Messsystem gefiltert zugeleitet wird, wobei das Messsystem eine Lichtquelle, die auf einen öldurchströmten Spalt ausgerichtet ist, und einen Empfänger zur Messung der durchgetretenen Strahlung auf­ weist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt-Durchmesser im Bereich von 20 bis 100 Mikrometer liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Monochromator oder Gitter vor­ handen ist, welches die jeweils gewünschte Wellenlänge des Lichtes durchlässt.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausfilterung von Querempfind­ lichkeiten durch gesonderte Messung der Störkomponente erfolgt und anschließend eine rechnerische Korrektur des gestörten Wertes er­ folgt.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausfilterung von Störungen eine Differenzmessung bei zwei Wellenlängen vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dicken IR-undurchlässigen Schich­ ten die Messküvette als abgeschwächte Totalreflexions-(ATR) Flüs­ sigkeitsküvette ausgebildet ist.
11. Messsystem zur Bestimmung der Qualität des Schmieröls, ins­ besondere einer Brennkraftmaschine, durch Erfassung von Parame­ tern, die Rückschlüsse auf die Qualität des Schmieröls geben, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem eine Lichtquelle, die auf einen öldurchströmten Spalt ausgerichtet ist, einen Empfänger zur Messung der durchgetretenen Strahlung und eine Auswert-Elek­ tronik aufweist.
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