DE102005001547B4

DE102005001547B4 - Verfahren zur Ermittlung einer Öleigenschaft

Info

Publication number: DE102005001547B4
Application number: DE102005001547A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Neumann; Christian Dipl.-Ing. Schwemer; Rainer Dipl.-Ing. Grundler; Jens Dipl.-Ing. Wagner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: US20060155502A1; US7266472B2; DE102005001547A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer Öleigenschaft, nämlich einer der Ölalterung oder Ölschädigung entsprechenden Eigenschaft von Öl, mit folgenden Schritten:
a) es wird eine Temperatur des Öls bzw. des von dem Öl durchströmten Bauteils gemessen, wobei jede gemessene Temperatur einem durch eine obere Temperaturgrenze und/oder eine untere Temperaturgrenze definierten Temperaturintervall zugeordnet ist;
b) sobald die gemessene Temperatur eine Temperaturgrenze eines Temperaturintervalls überschreitet oder unterschreitet und demnach in ein neues Temperaturintervall eintritt, wird die Zeitdauer gemessen, für welche die gemessene Temperatur in diesem neuen Temperaturintervall verweilt;
c) weiterhin wird über der in Schritt b) gemessen Zeitdauer ein während dieser Zeit fließender Ölvolumenstrom integriert;
d) aus der in Schritt b) gemessen Zeitdauer und dem in Schritt c) ermittelten Integral des Ölvolumenstroms wird eine für das jeweilige Temperaturintervall charakteristische Ölalterung oder Ölschädigung ermittelt,
wobei in Schritt b) dann, wenn die gemessene Temperatur eine Temperaturgrenze eines Temperaturintervalls überschreitet oder unterschreitet und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Öleigenschaft, nämlich einer der Ölalterung oder Ölschädigung entsprechenden Eigenschaft von Öl.
Zur Minimierung der Reibung zwischen gegeneinander bewegten Bauteilen und damit zur Minimierung des Verschleißes der Bauteile wird nach dem Stand der Technik eine Schmierung zwischen den relativ zueinander bewegten Bauteilen etabliert, wobei als Schmierstoff bei der Schmierung von z. B. Fahrzeuggetrieben vorzugsweise Öl zum Einsatz kommt. Fahrzeuggetriebe wie auch andere ölgeschmierte Bauteile werden zunehmend steigenden Belastungen ausgesetzt, wodurch letztendlich das zur Schmierung verwendete Öl ständig steigenden Temperaturen ausgesetzt ist. Wird das Schmieröl immer höheren Temperaturen ausgesetzt, so beschleunigt sich die Alterung sowie Schädigung des Schmieröls. Um eine Beschädigung der geschmierten Bauteile durch gealtertes Schmieröl zu vermeiden, ist es demnach wünschenswert, die Alterung bzw. Schädigung des Öls zu erfassen, um abhängig von der Alterung bzw. Schädigung des Öls rechtzeitig einen Ölwechsel einzuleiten. Aus der US 4,677,847 ist ein Verfahren bekannt, bei dem aus im Fahrbetrieb gemessenen Öltemperaturen auf einen aktuellen Ölschädigungsgrad geschlossen wird und aus diesem Ölschädigungsgrad ein sinnvolles Ölwechselintervall berechnet und dem Fahrer angezeigt wird.
Aus der US 5,777,211 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Berechnung der verbleibenden Öllebensdauer die Aufenthaltsdauer des Öls in verschiedenen diskreten Temperaturklassen ermittelt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Ermittlung einer Öleigenschaft, nämlich einer der Ölalterung oder Ölschädigung entsprechenden Eigenschaft von Öl, zu schaffen.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest zu folgenden Schritte:

a) es wird eine Temperatur des Öls bzw. des von dem Öl durchströmten Bauteils gemessen, wobei jede gemessene Temperatur einem durch eine obere Temperaturgrenze und/oder eine untere Temperaturgrenze definierten Temperaturintervall zugeordnet ist;
b) sobald die gemessene Temperatur eine Temperaturgrenze eines Temperaturintervalls überschreitet oder unterschreitet und demnach in ein neues Temperaturintervall eintritt, wird die Zeitdauer gemessen, für welche die gemessene Temperatur in diesem neuen Temperaturintervall verweilt;
c) weiterhin wird über der in Schritt b) gemessen Zeitdauer ein während dieser Zeit fließender Ölvolumenstrom integriert;
d) aus der in Schritt b) gemessen Zeitdauer und dem in Schritt c) ermittelten Integral des Ölvolumenstroms wird eine für das jeweilige Temperaturintervall charakteristische Ölalterung oder Ölschädigung ermittelt.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird ein vollautomatisch ablaufendes Verfahren zur Ermittlung einer der Ölalterung bzw. Ölschädigung entsprechenden Eigenschaft von Schmieröl vorgeschlagen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann automatisch und rechtzeitig ein Ölwechsel eingeleitet werden, um so eine Beschädigung der zu schmierenden Bauteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird das in Schritt d) ermittelte Integral des Ölvolumenstroms mit der in Schritt c) gemessenen Zeitdauer multipliziert und durch das Ölgesamtvolumen dividiert, wobei ein hierbei ermittelter Wert zu einem gegebenenfalls zuvor auf dieselbe Art und Weise für das gleiche Temperaturintervall ermittelten Wert addiert und so ein für das jeweilige Temperaturintervall charakteristischer, kumulierter Ölalterungs- oder Ölschädigungswert ermittelt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird für jedes Temperaturintervall gesondert verglichen, ob der ermittelte, kumulierte Ölalterungs- oder Ölschädigungswert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wobei dann, wenn ein Grenzwert eines Temperaturintervalls überschritten wird, ein Ölwechselsignal erzeugt wird.
Nach einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus den kumulierten Ölalterungs- oder Ölschädigungswerten der einzelnen Temperaturintervalle ein vorzugsweise alle Temperaturintervalle umfassender, gemittelter Ölalterungs- oder Ölschädigungswert ermittelt, wobei verglichen wird, ob dieser gemittelte Ölalterungs- oder Ölschädigungswert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, und wobei dann, wenn dieser Grenzwert überschritten wird, ein Ölwechselsignal erzeugt wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, nachfolgend näher erläutert.
Nachfolgend soll bei der detaillierten Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens davon ausgegangen werden, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine der Ölalterung bzw. Ölschädigung entsprechenden Eigenschaft von Getriebeöl ermittelt wird, welches der Schmierung eines Fahrzeuggetriebes dient. Während des Betriebs verändert sich die Belastung des Fahrzeuggetriebes und damit die Temperatur, welcher das Getriebeöl ausgesetzt ist. Es liegt nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, den Betriebstemperaturbereich des Fahrzeuggetriebes in Temperaturintervalle zu untergliedern. Dabei wird vorzugsweise jedes der Temperaturintervalle von einer unteren Temperaturgrenze sowie einer oberen Temperaturgrenze definiert, wobei das die niedrigsten Temperaturen umfassende Temperaturintervall auch lediglich eine obere und das die höchsten Temperaturen umfassende Temperaturintervall auch lediglich eine untere Temperaturgrenze aufweisen kann. Die exakte Anzahl N der Temperaturintervalle sowie die Festlegung der Temperaturgrenzen für die Temperaturintervalle obliegt dem hier angesprochenen Fachmann.
Während des Betriebs des Fahrzeuggetriebes wird nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung die Temperatur des Getriebeöls oder des vom Getriebeöl durchströmten Fahrzeuggetriebes oder Bauteil des Fahrzeuggetriebes gemessen. Jede gemessene Temperatur ist dabei einem der Temperaturintervalle zugeordnet. Wird bei der Messung der Temperatur festgestellt, dass die gemessene Temperatur eine Temperaturgrenze eines Intervalls überschreitet oder unterschreitet und demnach in ein neues Temperaturintervall eintritt, so wird ein Zeitzähler gestartet und die Zeitdauer gemessen, für welche die gemessene Temperatur in dem neuen Temperaturintervall verweilt. Dann, wenn die gemessene Temperatur dieses Temperaturintervall wieder verlässt, wird der Zeitzähler gestoppt, nämlich zurückgesetzt.
Weiterhin wird im Sinne der hier vorliegenden Erfindung über der oben gemessenen bzw. ermittelten Zeitdauer ein während dieser Zeit fließender Ölvolumenstrom integriert. Tritt demnach die gemessene Temperatur in ein neues Temperaturintervall ein, so wird einerseits die Verweildauer der Temperatur in diesem Temperaturintervall gemessen, andererseits wird über diese Verweildauer der während dieser Zeit fließende Ölvolumenstrom integriert.
Im Anschluss hieran werden die ermittelte Verweildauer des Öls im Temperaturintervall sowie das über dieser Zeitdauer ermittelte Integral des Ölvolumenstroms miteinander multipliziert und durch das Gesamtvolumen des Getriebeöls im Fahrzeuggetriebe dividiert. Der so ermittelte Wert entspricht einer Alterung des Öls während der Verweildauer desselben in einem Temperaturintervall. Dieser Wert wird zu einem gegebenenfalls zuvor auf dieselbe Art und Weise für das gleiche Temperaturintervall ermittelten Wert addiert, um so für das jeweilige Temperaturintervall einen charakteristischen, kumulierten Ölalterungs- oder Ölschädigungswert zu ermitteln.
Die Ermittlung des für ein Temperaturintervall i charakteristischen, kumulierten Ölalterungs- oder Ölschädigungswerts erfolgt demnach nach folgender Gleichung:
wobei gilt:

V. [i]: = Ölvolumenstrom im Temperaturintervall i,
Vges: = Ölgesamtvolumen,
T[i]: = Zeitdauer, für welche die Temperatur im Temperaturintervall i verweilt,
sum[i]: = für das Temperaturintervall i zu ermittelnder, kumulierter charakteristischer Ölalterungs- oder Ölschädigungswert,
sumalt[i]: = für das Temperaturintervall i zuvor ermittelter, charakteristischer Ölalterungs- oder Ölschädigungswert.

Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die Temperatur des Getriebeöls bzw. des vom Getriebeöl durchströmten Fahrzeuggetriebes bzw. Bauteil des Fahrzeugetriebes zu messen, die Temperatur einem Zeitintervall zuzuordnen und die Zeit zu ermitteln, für welche die gemessene Temperatur in diesem Zeitintervall verweilt. Weiterhin wird über der Verweildauer der Ölvolumenstrom durch das Fahrzeuggetriebe bzw. Bauteil des Fahrzeuggetriebes mathematisch integriert und aus diesen so ermittelten Werten eine für das Temperaturintervall charakteristische Ölalterung ermittelt. Immer dann, wenn die gemessene Temperatur in ein neues Temperaturintervall eintritt, wird dieser Berechnungsvorgang von neuem gestartet.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung kann nun für jedes Temperaturintervall gesondert verglichen werden, ob der unter Ausnutzung der obigen Formel ermittelte, für das Temperaturintervall charakteristische, kumulierte Ölalterungswert einen für das jeweilige Temperaturintervall vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Wird dieser Grenzwert überschritten, so liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, einen Wechsel des Getriebeöls dadurch automatisch einzuleiten, dass ein Ölwechselsignal erzeugt bzw. generiert wird. Zur Erzeugung des Ölwechselsignals ist es dabei ausreichend, wenn für lediglich ein Temperaturintervall der vorgegebene Grenzwert überschritten wird. Die Grenzwerte der einzelnen Temperaturintervalle weichen vorzugsweise voneinander ab, um so der bei hohen Temperaturen auftretenden, beschleunigten Alterung des Öls Rechnung zu tragen.
Alternativ können die unter Verwendung der obigen Formel für jedes Temperaturintervall ermittelten, charakteristischen sowie kumulierten Ölalterungswerte dadurch miteinander verrechnet werden, dass aus denselben ein über alle Temperaturintervalle gemittelter Ölalterungswert ermittelt wird. Wird dabei festgestellt, dass der gemittelte Ölalterungswert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, so kann wiederum ein Ölwechselsignal generiert werden. Bei der Ermittlung eines gemittelten Ölalterungswerts ist es bevorzugt, die Ölalterungswerte der einzelnen Temperaturintervalle unterschiedlich stark zu gewichten. So werden vorzugsweise die Ölalterungswerte der Temperaturintervalle, die kritische Temperaturbereiche abdecken, stärker gewichtet, als die Ölalterungswerte der Temperaturintervalle, die moderate Betriebstemperaturen abdecken. Auf diese Art und Weise kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass bei extremen Betriebstemperaturen das Getriebeöl schneller altert als bei moderaten Temperaturen.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Öleigenschaft, nämlich einer der Ölalterung oder Ölschädigung entsprechenden Eigenschaft von Öl, mit folgenden Schritten: a) es wird eine Temperatur des Öls bzw. des von dem Öl durchströmten Bauteils gemessen, wobei jede gemessene Temperatur einem durch eine obere Temperaturgrenze und/oder eine untere Temperaturgrenze definierten Temperaturintervall zugeordnet ist; b) sobald die gemessene Temperatur eine Temperaturgrenze eines Temperaturintervalls überschreitet oder unterschreitet und demnach in ein neues Temperaturintervall eintritt, wird die Zeitdauer gemessen, für welche die gemessene Temperatur in diesem neuen Temperaturintervall verweilt; c) weiterhin wird über der in Schritt b) gemessen Zeitdauer ein während dieser Zeit fließender Ölvolumenstrom integriert; d) aus der in Schritt b) gemessen Zeitdauer und dem in Schritt c) ermittelten Integral des Ölvolumenstroms wird eine für das jeweilige Temperaturintervall charakteristische Ölalterung oder Ölschädigung ermittelt, wobei in Schritt b) dann, wenn die gemessene Temperatur eine Temperaturgrenze eines Temperaturintervalls überschreitet oder unterschreitet und demnach in ein neues Temperaturintervall eintritt, ein Zeitzähler gestartet und die Zeitdauer gemessen wird, für welche die gemessene Temperatur in diesem neuen Temperaturintervall verweilt, wobei dann wenn die gemessene Temperatur dieses Temperaturintervall verlässt, der Zeitzähler gestoppt, insbesondere zurückgesetzt, wird, und wobei in Schritt d) das ermittelte Integral des Ölvolumenstroms mit der Zeitdauer multipliziert und durch das Ölgesamtvolumen dividiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hierbei ermittelte Wert zu einem gegebenenfalls zuvor auf dieselbe Art und Weise für das gleiche Temperaturintervall ermittelten Wert addiert und so ein für das jeweilige Temperaturintervall charakteristischer, kumulierter Ölalterungs- oder Ölschädigungswert ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Temperaturintervall gesondert verglichen wird, ob der ermittelte Ölalterungs- oder Ölschädigungswert einen für das jeweilige Temperaturintervall vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Ölalterungs- oder Ölschädigungswerten der einzelnen Temperaturintervalle eine vorzugsweise alle Temperaturintervalle umfassender, gemittelter Ölalterungs- oder Ölschädigungswert ermittelt wird, wobei verglichen wird, ob dieser gemittelte Ölalterungs- oder Ölschädigungswert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Mittelwertbildung die Ölalterungs- oder Ölschädigungswerte der einzelnen Temperaturintervalle unterschiedlich stark gewichtet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn ein vorgegebener Grenzwert überschritten wird, ein Ölwechselsignal erzeugt wird.