DE10053250A1

DE10053250A1 - Ölzustandssensoreinrichtung

Info

Publication number: DE10053250A1
Application number: DE2000153250
Authority: DE
Inventors: Anton Grabmaier; Hans Meixner; Alexander Von Jena
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-11-28

Abstract

Eine Ölzustandssensoreinrichtung hat einen Ultraschallsensor, aus dessen Sensorsignal Ölzustandsgrößen abgeleitet werden. Dadurch ist ein sicheres Voraussagen des Erschöpfungszustandes des Öls bzw. des notwendigen Zeitpunktes des Ölwechsels möglich und Maßnahmen zum Schutz des Motors vor Verschleiß, Verschmutzung und Korrosion können eingeleitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölzustandssensoreinrichtung.

Aus der US 5 920 007 ist ein Partikel-Sensor zum Erkennen von festen Partikeln bekannt, die sich in einem Fluid befinden. Der Sensor umfasst ein vibrierbares Element, das bei Kollisi onen mit festen Partikeln vibriert und aus dessen Vibration die Konzentration an Partikeln erfasst wird. In modernen Kraftfahrzeugen ist es notwendig, die Intervalle, zwischen denen das Motoröl ausgewechselt wird, immer weiter auszudeh nen, die Brennkraftmaschine vor Abnutzung und Verschmutzung zu schützen. So können dann die Wartungskosten für Kraftfahr zeuge gesenkt werden. Ferner ist es dazu notwendig, dem Fah rer einen Ölwechsel oder ein Ölnachfüllen präzise anzuzeigen und vorauszusagen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ölzustandssensorein richtung zu schaffen, deren Ausgangssignal geeignet ist zum sicheren Voraussagen des Erschöpfungszustands des Öles bzw. des Ölwechsels und zum Ableiten von Maßnahmen zum Schutz des Motors vor Verschleiß, Verschmutzung und Korrosion.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildun gen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Ölzustandssensoreinrichtung. Sie umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3 für das Öl des Motors oder eines sonstigen Aggregates. Alter nativ kann auch Kraftstoff oder ein sonstiges Fluid durch den Zulauf oder Ablauf fließen. Ferner ist ein Temperatursensor 4 vorgesehen, welche die Temperatur des Öls 10 erfasst.

Ein Ultraschallsensor ist vorgesehen mit einem Ultraschal wandler 5, der Ultraschallwellen aussendet, die von einem Re flektor 9 reflektiert werden. Der Ultraschallwandler 5 er fasst dann die reflektierten Ultraschallwellen. Dem Ultra schallsensor ist ferner eine Steuerelektronik 13 zugeordnet, welche einen Betriebsartenumschalter zum Umschalten zwischen Konphas-Schwinger und Scherschwinger hat. In dem Öl 10 können sich Rußpartikel 11 befinden, die zu einer Streu-Reflexion der Ultraschallwellen führen.

Ferner ist ein Füllstandssensor vorgesehen, welcher den Füll stand des Öls in dem Gehäuse 11 erfasst. Der Füllstandssensor 7 basiert beispielsweise auf dem dielektrischen Messprinzip und leitet aus dem Dielektrizitätswert den Füllstand des Öls in dem durch das Gehäuse 1 umgebenen Raum ab.

Der Temperatursensor 4, der Ultraschallsensor und der Füll standssensor 7 sind bevorzugt in einem Gehäuse angeordnet. Der Füllstandssensor ist vorzugsweise so angeordnet, dass er den Füllstand eines das Öl in einer Ölwanne einer Brennkraft maschine erfasst. Alternativ ist der Füllstandssensor so an geordnet, dass er einen Ölfüllstand erfasst, die für den Ge samtölfüllstand der Brennkraftmaschine repräsentativ ist.

Ferner ist eine Auswerteeinheit 14 vorgesehen, die Signale von dem Temperatursensor 4, dem Ultraschallsensor und dem Füllstandssensor 7 empfängt. Ölzustandsgrößen sind die Visko sität, der Füllstand, die Temperatur, der Rußgehalt, die To tal Base Number und weitere Größen wie die Oxidation, den An teil an Abrieb von Metall, der Wasserinhalt, Glykolinhalt, Kraftstoff, NH-Anteil, der Rußanteil.

Die wichtigsten Größen zum Bestimmen der Ölqualität sind die Viskosität des Öls, der Ölfüllstand und die Öltemperatur. Da bei ist eine ausreichend gute Bestimmung der Ölqualität mög lich durch das Bestimmen der Viskosität bei zwei verschiede nen Temperaturen, beispielsweise bei 40°C und 100°C. Der Öl- füllstandssensor erfasst vorzugsweise den Dielektrizitätswert des Mediums zwischen zwei Elektroden, wobei sich in dem Medi um zumindest teilweise Öl befindet. Die Auswerteeinheit 14 ermittelt die Zusammensetzung des Öls abhängig von der Lauf zeit des Ultraschallsignals des Ultraschallsensors. Dabei kann die Zusammensetzung des Öls in einem Kennfeld abhängig von dier Laufzeit abgelegt sein. Die Ermittlung der Zusammen setzung des Öls wird noch genauer, wenn dabei die Temperatur des Öls berücksichtigt wird.

Die Viskosität des Öls wird abhängig von der Resonanzgüte des Ultraschallsignals einfach ermittelt. Dazu kann beispielswei se ein Kennfeld vorgesehen sein, aus dem die Viskosität ab hängig von der Resonanzgüte ausgelesen werden kann. Das Bestimmen der Viskosität wird dabei noch präziser, wenn zu sätzlich die jeweilige Temperatur des Öls dabei berücksich tigt wird. Die Dichte des Öls wird besonders einfach abhängig von der Resonanzfrequenz des Ultraschallsignals ermittelt.

Dies kann wieder über ein Kennfeld erfolgen. Die Konzentrati on an Partikeln in dem Öl, wie beispielsweise Rußpartikel, kann abhängig von einer Streuamplitude des Ultraschallsignals ermittelt werden. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass Parti kel, die ausgesendeten Ultraschallwellen reflektieren und so mit streuen. Der Ultraschallsensor umfasst vorzugsweise einen mikromechanischen Ultraschallwandler in CMOS-Technik. Die Viskosität des Öls kann auch abhängig von der Dämpfung des Ultraschallsignals ermittelt werden. Die Ölqualität wird er mittelt abhängig von der Viskosität, dem Füllstand und der Temperatur.

Alle oben genannten Maßnahmen können auch erfolgen, falls das Fluid statt Kraftstoff ein anderes Fluid ist.

Kennfelder sind vorzugsweise an einem Prüfstand vorab durch Versuche ermittelt worden.

Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausfüh rungsbeispiel beschränkt.

Claims

1. Ölzustandssensoreinrichtung mit einem Ultraschallsensor, aus dessen Sensorsignal Ölzustandsgrößen abgeleitet werden.

2. Ölzustandssensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Temperatursensor (4) vorgesehen ist, der die Temperatur des Öls erfasst.

3. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölfüllstandssen sor (7) vorgesehen ist, der den Ölfüllstand erfasst.

4. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Öls abhängig von der Laufzeit des Ultraschallsignals des Ultraschallsensors ermittelt wird.

5. Ölzustandssensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Öls abhängig von der Temperatur ermittelt wird.

6. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität abhän gig von der Resonanzgüte des Ultraschallsignals ermittelt wird.

7. Ölzustandssensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Viskosität abhängig von der Temperatur ermittelt wird.

8. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Öls abhängig von der Resonanzfrequenz des Ultraschallsignals er mittelt wird.

9. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an Partikeln in dem Öl abhängig von einer Streuamplitude des Ultraschallsignals ermittelt wird.

10. Ölzustandssensoreinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Partikel Rußpartikel sind.

11. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor einen mikromechanischen Ultraschallwandler in CMOS-Technik umfasst.

12. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölqualität ermit telt wird abhängig von der der Viskosität, dem Füllstand und der Temperatur.

13. Ölzustandssensoreinrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die Viskosität bei zwei vorgegebenen Tem peraturen ermittelt wird.

14. Ölzustandssensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität abhän gig von der Dämpfung des Ultraschallsignals ermittelt wird.