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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines Zustandes einer Flüssigkeit.
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Beispielsweise ist aus dem Kraftfahrzeugbereich her die Notwendigkeit bekannt, insbesondere den Zustand eines Motorenöls zu überwachen. Durch die Qualität des Motorenöls wird die Lebensdauer eines Verbrennungsmotors ganz wesentlich beeinflusst. Da dieser Anwendungsbereich zahlenmäßig und damit auch wirtschaftlich von großer Bedeutung ist, Motorenöle andererseits aufgrund ihrer Aufgabe als Schmier- und Abwärmeabtransportmedium auch über einen sehr großen Temperaturbereich betrieben werden und hohe Anforderungen an eine Zustandssensorik stellen, wird die vorliegende Erfindung nachfolgend ohne Beschränkung in ihrem Einsatzbereich nur vor dem Hintergrund eines speziellen Einsatzes zur Überwachung des Zustands eines Motorenöls in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs dargestellt.
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Während des normalen Betriebs einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug nimmt die Qualität des eingesetzten Motoröls durch die Aufnahme von Fremdstoffen über eine Betriebszeit gesehen stark ab. Durch ein Einwaschen von Verunreinigungen in Form von Kraftstoff verringert sich die Schmiereigenschaft von Motoröl, und steigert damit das Risiko eines Schmierfilmabrisses an den Zylinderlaufflächen mit der Folge eines schwerwiegenden Motorschadens. Ferner können Verunreinigungen auch aus metallischem Abrieb von Zylinderlaufflächen etc. bestehen. Bei Dieselkraftmaschinen tritt zusätzlich das Risiko der Verschmutzungen durch Ruß-Partikel hinzu, die eine Viskosität eines Motorenöls zu weit erhöhen. Eine mit dem Ziel einer Emissionsreduzierung in Dieselmotoren eingesetzte Abgasrückführung hat einen weiter erhöhten Rußeintrag im Motoröl zur Folge, wodurch die Qualität des Motoröls schneller vermindert und Wartungsintervalle des Dieselmotors verkürzt werden.
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Um die Leistungsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine zu erhalten und eine ausreichende Betriebssicherheit garantieren zu können, wird bei Personenkraftfahrzeugen daher in regelmäßigen zeitlichen Wartungsintervallen und Laufleistungsabständen von circa 15.000 km die Durchführung einer Wartung erforderlich, bei der das Motoröl mit zugehörigen Filtereinrichtungen ausgewechselt wird. Die Verschlechterung der Qualität im Motoröl läuft im Betrieb nicht bei allen Ölen bzw. Motorölzusammensetzungen gleich ab. Die Qualitätsverschlechterung ist zu einem gewissen Grad auch von einem Fahrstil des Fahrzeugbenutzers abhängig. Aus diesem Grund wird aktuell dazu übergegangen, die Qualität des Motoröls gesondert zu überwachen, um den Benutzer rechtzeitig auf einen bevorstehenden Ölwechsel hinweisen zu können. Damit können auch zu kurze Ölwechselintervalle effektiv vermieden werden, was neben einer Umweltentlastung auch zu einer Kosteneinsparung für den Betreiber eines Kraftfahrzeugs führt.
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Bislang wird eine Vorrichtung zur Ölstandsmessung in Verbrennungskraftmaschinen primär im Bereich einer Ölwanne vorgesehen. Der Einbau von Füllstands- bzw. Ölniveau- und Temperatursensoren am Boden der Ölwanne ist derzeit allgemein anerkannter Standard. Zusätzliche dort gemessene Größen, wie beispielsweise Viskosität, Permittivität oder Leitfähigkeit, dienen der Motorsteuerung in Verbindung mit charakteristischen Betriebsdaten des Fahrzeuges zur Abschätzung von Wartungsintervallen und damit auch konkret der Bestimmung eines jeweiligen Ölwechselzeitpunkts. Eine genaue Kenntnis der Änderung von Viskosität und Dichte des Motoröls erlaubt eine genauere Bestimmung eines jeweiligen Ölwechselzeitpunktes und ermöglicht damit unabhängig von einer softwarebasierten Ölwechselzeitpunktermittlung gerade bei unvorhergesehenen Ereignissen, wie z. B. Treibstoffverdünnung oder zu hoher Rußkonzentration im Motorenöl, eine situationsbedingte Reaktion auf kritische Ölzustandsänderungen. Derartige Reaktionen können in einer Warnung an den Führer eines Kraftfahrzeugs, aber auch in einer detaillierten Fehlerdiagnose liegen.
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Ein Zustandssensor für Flüssigkeiten, der in Form eines durch ein Piezo-Element angetriebenen Schwingkörpers ein jeweiliges Strömungsverhalten des Motorenöls und mithin seine Viskosität überwacht, ist beispielsweise aus der
DE 103 45 253 A1 bekannt. Bei diesem Messaufbau und Verfahren wird davon ausgegangen, dass eine Zunahme an Viskosität mit einer anwachsenden Dichte des Motorenöls durch Verunreinigungen verursacht wird. Erstrebenswert ist eine niedrige Viskosität eines Motorenöls, damit ein gutes Schmierverhalten und eine effektive Reibungsminderung innerhalb der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden können. Hierzu wird in der vorstehend genannten
DE 103 45 253 A1 ein Biegeschwingerelement in Kontakt mit dem Motorenöl durch mindestens ein Piezo-Element mechanisch zur Schwingung angeregt, wobei das mindestens eine Piezo-Element mit einem amplitudengeregelten elektrischen Eingangssignal versorgt wird. Das Sensorelement selber besteht im Wesentlichen aus seinem Trägersubstrat mit darauf auflaminierten oder integrierten piezo-elektrisch aktiven Schichten, die sowohl als Aktuator-, als auch als Sensorschichten wirken können. Sensoren der beschriebenen Bauart werden auch als trimorphe Biegeschwinger bezeichnet. Derartige Elemente sind auch als Keramik-Multilayer herstellbar. In jedem Fall wird eine Differenz zwischen einer angelegten elektrischen Anregungs- oder Aktorspannung und einer gemessenen Sensorausgangsspannung als Maß für die Dämpfung des Biegeschwingers in dem Fluid bzw. Motorenöl ausgewertet. Die Resonanzfrequenz und eine jeweilige Resonanzamplitude werden als Maß für die Dichte des Fluids ausgewertet. Eine zunehmende Dichte des Fluids führt zu einer Senkung der Resonanzfrequenz. Eine abnehmende Viskosität führt zu einem Ansteigen der Amplitude. Das vorstehend kurz beschriebene Messprinzip kann auch mit anderen Erregerverfahren, wie beispielsweise magnetisch angeregte Biegeschwinger umgesetzt werden.
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Neben einem Einsatz zur Dichte- und Viskositätsmessung kann ein vorstehend beschriebener Zustandssensor in einer Ölwanne einer Verbrennungskraftmaschine auch derart verbaut werden, dass er bei Absenken unter einen minimal zulässigen Ölstand durch charakteristische Änderung seines Schwingverhaltens zur Ausgabe eines Alarmsignals genutzt werden kann. Er dient dann also als Endbereichs-Warnsensor.
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Für eine zuverlässige Überwachung eines Ölzustands sind jedoch noch weitere Sensoren vorzusehen, die jeweils weitere Eigenschaften des Motoröls überwachen. In einer Einbauposition in der Ölwanne treten dabei unter anderem die folgenden Nachteile auf:
- – das Ölniveau schwankt betriebsabhängig sehr stark;
- – Ölverschäumung erschwert durch Luftblaseneinfluss bestimmte Messverfahren nachhaltig und verfälscht Ergebnisse in nahezu unvorhersehbarer Weise;
- – Partikel in der Ölwanne können durch mechanische Blockade oder elektrischen Kurzschluss oder sonstige negativen Einflüsse mit Ergebnis eines Ausfalls von Sensorelementen führen;
- – gerade am untersten Punkt einer Ölwanne bilden sich Ablagerungen, die Messergebnisse zusätzlich beeinflussen können;
- – im Bereich der Ölabsaugung durch eine Ölpumpe bilden sich strömungsbedingte Wirbel im Motoröl, die Messergebnisse zusätzlich wesentlich beeinflussen können.
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Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur zuverlässigeren Messung eines Zustandes eines Motoröls unter Minderung einer Anfälligkeit gegenüber Störeinflüssen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung eines Zustandes eines Motoröls in einer Verbrennungskraftmaschine, wobei in der Vorrichtung mehr als ein Sensor vorgesehen ist, der in Kontakt mit dem Motoröl angeordnet ist, zeichnet sich dem gemäß dadurch aus, dass sie als Ölmodul ausgebildet ist, in dem ein Sensor-Cluster angeordnet ist, das Temperatur- und Viskositäts- und/oder Dichtesensoren und/oder einen Drucksensor umfasst.
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In der aktuellen Motorentwicklung werden Funktionen eines Ölkreislaufes in einem sogenannten Ölmodul zentralisiert und unter Nutzung von Synergieeffekten nach Möglichkeit in nur einem Bauteil zusammengefasst. In dem Ölmodul werden damit mehrere Funktionen integriert, die für ein Flüssigkeitsmanagement des Ölkreislaufes bei den verschiedenen Betriebszuständen eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors erforderlich sind. Diese Funktionen sind unter anderem Filtration und Kühlung des Motoröls, Steuerung des gesamten Ölkreislaufes über Regel- und/oder Bypass-Ventile, Regelung des Öldrucks sowie eine mindestens teilweise Ölabscheidung für eine Kurbelgehäuseentlüftung. Bei Zusammenfassung in einem Ölmodul kann Bauraum eingespart werden, wobei vorteilhafterweise zugleich auch eine Schnittstellenanzahl gesenkt und damit eine Anzahl von Dichtungsstellen im Motorbereich gemindert werden kann.
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Den Ansatz zur Senkung einer Schnittstellenanzahl führt ein erfindungsgemäßes Verfahren eine dementsprechende Vorrichtung unter Senkung möglicher Leckagestellen weiter. Da ein Ölmodul in Ölflussrichtung gesehen hinter einer Ölpumpe angeordnet ist, ist das Motoröl zudem an einer erfindungsgemäß gewählten Stelle praktisch blasenfrei, so dass die Viskositäts- und Dichtemessung damit störungsfrei und beliebig häufig bzw. zu jedem gewünschten Zeitpunkt durchgeführt werden kann. Im Bereich des Ölmoduls greift ferner auch eine Motorölkühlung bereits effektiv ein, so dass eine Temperaturbelastung der erfindungsgemäß in einer Cluster-Anordnung vorgesehenen Sensorelemente an dieser Stelle deutlich geringer ist, als bei nach dem Stand der Technik bekannten Anordnungen.
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Schließlich weist die Ausbildung eines Sensor-Clusters mit verschiedenen Teilfunktionen den Vorteil auf, dass nur noch ein Modul eingebaut bzw. im Fehlerfall gewechselt werden muss, was die Montagezeiten deutlich reduziert, die Wartungsfreundlichkeit erhöht und zugleich im Fall eines Wechsels auch nur vergleichsweise geringe Ölverluste beim Öffnen und Austauschen eines derartigen Clusters verursacht. Ohne Beaufschlagung mit Betriebsdruck läuft an der Befestigungsstelle eines Sensor-Clusters am Ölmodul wenig Motoröl aus. Bei einem Wechsel von Sensoren im Bereich einer Ölwanne geht dagegen sehr viel Motoröl verloren, da ein Öffnen der Ölwanne an einer bekannten Befestigungsstelle eines Sensors nahezu einem Öffnen einer Ölablassschraube entspricht.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich dem gemäß dadurch aus, dass das Motorenöl aus einer Sammelstelle gepumpt und durch ein Ölmodul geleitet wird, in dem ein Sensor-Cluster zur Messung von Temperatur, Viskosität und Dichte des Motoröls verwendet wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Sensor-Cluster in Strömungsrichtung des Motoröls hinter einem Schmiermittelfilter bzw. Ölfilter angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass das Motoröl bereits gefiltert auf das Sensor-Cluster trifft, so dass grobe Ruß-Partikel sowie sonstige mechanisch und/oder elektrisch störende Festbestandteile im Motoröl, wie beispielsweise Abrieb, aus dem Motoröl bereits extrahiert sind. Durch diese Anordnung wird die Lebensdauer der Sensorbestandteile des Sensor-Clusters erheblich erhöht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Sensor-Cluster in einem Nebenstromzweig des Ölkreislaufes angeordnet, der ebenfalls Bestandteil eines erfindungsgemäßen Ölmoduls ist. Die Integration eines Nebenstromzweiges in einen Ölkreislauf ist nach dem Stand der Technik zwar generell bekannt und wird für eine Kaltstartphase einer zugehörigen Brennkraftmaschine zur Umgehung eines im Hauptstrom befindlichen Ölfilters genutzt. Hierdurch kann eine gezielte, beschleunigte Erwärmung des Motoröls erreicht werden. Bei extrem niedrigen Temperaturen sinkt die Fließfähigkeit des Motoröls. Damit stellt ein modernes, sehr engmaschiges bzw. feines Schmiermittelfilter bzw. Ölfilter im Hauptstrom einen hohen Durchflusswiderstand dar, so dass es vor dem Ölfilter zu einer Öldruck-Überhöhung und trotzdem hinter dem Ölfilter zu Motoröl-Mangel kommen kann. Dieser Gefahr wird durch Öffnen des Nebenstromzweiges entgegen gewirkt, indem das Ölfilter im Hauptstrom umgangen wird, wobei neben einer Garantie für ausreichendes Schmiermittel an allen Schmierstellen auch in einer Kalt-Öl-Phase zudem eine gezielte Erwärmung des Motoröls beschleunigt herbeigeführt wird. Außerhalb einer Kaltstartphase wird ein Nebenstromzweig durch ein Nebenstromventil unter anderem in dem Fall geöffnet, dass das Ölfilter aus sonstigen Gründen verstopft ist. Bei Anordnung eines Sensor-Clusters im Nebenstromzweig kann der Nebenstromzweig auch außerhalb einer Kaltstartphase oder eines Fehlerzustands im Ölkreislauf durch das Nebenstromventil als Steuerventil periodisch oder aperiodisch geöffnet werden. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass der Nebenstromzweig nur Motoröl deutlich niedriger Temperatur enthält, mit dem das Sensor-Cluster in Kontakt kommt. Hierdurch können geringere Bauteilkosten der Teil-Sensoren und/oder höhere Lebensdauern der beteiligten Komponenten erreicht werden, da nun Temperaturbereiche von nur ca. 125° statt der üblichen etwa 140° bis ca. 160°C gemäß üblicher Spezifikation bei der Auslegung zum Einsatz kommen. Eine jeweilige Länge des Nebenstromzweiges und eine Kühlwirkung kann im Entwurfsstadium, oder auch nachfolgend durch externe Beschaltung vergleichsweise einfach beeinflusst werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Nebenstrom durch ein steuerbares Ventil nur bei bestimmten Öltemperaturen oder in bestimmten Zeitabschnitten oder für definierte Messzeiten geöffnet. Hierdurch wird quasi eine Probenentnahme von Motoröl aus dem Hauptstrom in den Nebenstromzweig zur Aktualisierung der charakteristischen Betriebsparameter realisiert, wobei der Vorteil vergleichsweise niedriger Motoröltemperaturen aufrechterhalten werden kann.
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Vorzugsweise kann in einem Sensor-Cluster neben einem Temperatursensor, einem Viskositäts- und Dichtesensor auch ein Drucksensor aufgenommen werden. Der Drucksensor kann dabei als Sensor, oder aber als Schalter ausgebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird in diesem Sensor-Cluster auch gleich eine elektronische Auswerteschaltung integriert, die in Form eines Mikroprozessors ausgebildet sein kann. Hier ergibt sich durch eine interne Aufbereitung der Messdaten der verschiedenen Sensoren nach außen die Möglichkeit, eine definierbare Schnittstellen des Sensor-Clusters für eine sehr leichte Integration und Anpassung an ein bestehendes Motormanagement vorzusehen. Eine entsprechende Schnittstelle ist in einer Ausführungsform der Erfindung durch eine Zweidrahtleitung, einen LIN-Bus oder eine ähnliche Vorrichtung mit sehr geringer Datendichte an ein Motormanagement angebunden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird in dem Sensor-Cluster auch eine Durchflussmessung realisiert. Diese Funktion ist insbesondere im Fall eines mengengeregelten Ölpumpenbetriebes sehr sinnvoll. Für eine Durchflussmessung ist es möglich, den Viskositäts- und/oder Dichtesensor zu nutzen. Hierzu ist in einem Ausführungsbeispiel der Sensor so zu beschalten, dass eine durch den Strömungswiderstand des Sensors selber hervorgerufene Biegung als Maß für den Mengendurchfluss ausgewertet wird.
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Ein Sensor-Cluster wird über die vorstehend ausgeführten verschiedenen Ausführungsbeispiele hinweg vorzugsweise mit einer Stirn- und/oder Radialdichtung versehen, die beispielsweise als O-Ring-Dichtung ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist eine Montage über mindestens einen Rast- oder Schnappverschluss an dem Ölmodul vorgesehen.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel anhand von Abbildungen der Zeichnung zur Darstellung weiterer Merkmale und Vorteile näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in jeweils skizzierter Darstellung:
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1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Ölmoduls;
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2: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung analog der Darstellung von 1;
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3: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung analog der Darstellung der 1 und 2;
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4: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung analog der Darstellung der 1 bis 3 und
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5: ein erweitertes Sensor-Cluster, das in jeder der vorstehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung eingesetzt werden kann.
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Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Ohne Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend nur ein Einsatz mit einem Zustandssensor zur Überwachung von Motoröl in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs dargestellt und beschrieben.
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1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Umsetzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In der vorliegenden Ausführungsform wird Motoröl OIL durch ein Ölmodul 1 hindurchgeleitet. Das Ölmodul 1 weist einen Hauptstrom 2 und einen Nebenstromzweig 3 auf.
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Im Hauptstrom 2 liegt ein Schmiermittelfilter bzw. Ölfilter 4 zum Abscheiden von Festkörper-Verunreinigungen aus dem Motoröl OIL. Der Nebenstromzweig 3 ist durch ein Nebenstromventil 5 im normalen Betrieb geschlossen. Insbesondere in einer Kalt-Öl-Phase wird der Nebenstromzweig 3 durch das Nebenstromventil 5 geöffnet, um durch Überbrückung des sehr feinporigen Ölfilters 4 eine Schmierung zu garantieren und zugleich das kalte Motoröl schneller zu erwärmen. In einer Kalt-Öl-Phase weist das Motoröl im Vergleich zum normalen Betriebszustand wesentlich erhöhte Viskosität auf, so dass das Ölfilter 4 für kaltes Motoröl als starke Drossel wirken würde. Hierdurch würde der Öldruck vor dem Ölfilter 4 sehr stark ansteigen, wobei hinter dem Ölfilter 4 für die Schmierungsaufgaben zu wenig Motoröl zur Verfügung stehen würde. Der Nebenstromzweig 3 dient in diesem Fall mit den Nebenstromventil 5 als Druckausgleich zur Sicherstellung einer stets ausreichenden Schmierstoffmenge.
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Hinter einer Einmündung des Nebenstromzweiges 3 in den Hauptstrom 2 befindet sich ein Abzweig 7, der zu einem Öldrucksensor 8 führt. In Flussrichtung des Motoröls nachfolgend wird durch einen Wärmetauscher K eine weitere Abkühlung des Motoröls OIL bewirkt. Es folgt in Flussrichtung ein Abzweig 10 mit einem einstellbaren Überdruckventil 11, das als Druckbegrenzer innerhalb des gesamten Motorölkreises dient.
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Zum Ausgang des Ölmoduls 1 hin ist an dem Fließpfad des Motoröls ein Sensor-Cluster 12 vorgesehen, das im vorliegenden Fall über eine O-Ring-Dichtung 13 und nicht weiter dargestellte Rastverschlüsse in dem Ölmodul 1 fixiert ist. Das Sensor-Cluster 12 umfasst einen Viskositäts- und Dichtesensor 14 sowie einen Temperatursensor 15 in Form eines NTC-Widerstands. In der in 1 dargestellten Einbauposition des Sensor-Clusters 12 im Ölmodul 1 als wesentlicher Bestandteil eines Ölkreislaufes werden besonders zuverlässige Messerergebnisse dadurch garantiert, dass das Motoröl OIL bereits gefiltert und so von groben Ruß-Partikeln und Abrieb befreit worden ist, wobei das Motoröl nach Durchlaufen der nicht weiter dargestellten Ölpumpe praktisch blasenfrei für eine zuverlässige Viskositäts- und Dichtemessung vorliegt. Zudem ist eine Temperaturbelastung der Sensorelemente 14, 15 des Sensor-Clusters 12 an der gewählten Stelle deutlich geringer, als beispielsweise in einer Ölwanne, da das Motoröl an der gewählten Stelle des Kreislaufes bereits deutlich abgekühlt worden ist. Das Sensormodul ist als selbstpositionierendes Steckmodul konzipiert, was eine leichte Handhabung mit kurzen Arbeitszeiten bei Einbau und Wartung mit sich bringt. Eine Anordnung des Sensor-Clusters 12 im Ölmodul 1 bringt zudem den Vorteil eines sehr geringen Motorölverlustes beim Öffnen des Ölkreises an dieser Stelle mit sich, da das Motoröl bei einem Austausch des Sensor-Clusters 12 nur unter minimalem Druck steht.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Abwandlung der Ausführungsform von 1, worin bei sonst gleich bleibender Anordnung das Sensor-Cluster 12 nun in einer im Ölkreis des Ölmoduls 1 neu hinzugefügten Beruhigungskammer 17 angeordnet ist. Durch die gewählte Anordnung liegt das Sensor-Cluster 12 mit den darin enthaltenen Teil-Sensoren 14, 15 nun nicht länger direkt in der Strömung des Motoröls. Das ist mindestens dann vorteilhaft, falls mindestens eines der Teil-Sensorelemente strömungsempfindlich sein sollte. Zudem ist in der Beruhigungskammer in nicht weiter dargestellter Art und Weise ein Blasenabscheider integriert angeordnet, der in Form eines engmaschigen Netzes oder Siebes noch etwaig vorhandene Blasen aus dem Motoröl absondert, bevor das Motoröl mit den Teil-Sensoren 14, 15 des Sensor-Clusters 12 in Kontakt tritt. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit der Messergebnisse weiter gesteigert.
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Die Abbildung von 3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölmoduls 1, bei dem das Sensor-Cluster 12 an dem Nebenstromzweig 3 angeordnet ist. Der Nebenstromzweig 3 wird durch ein ansteuerbares Nebenstromventil 5 periodisch oder aperiodisch geöffnet. Eine solche Anordnung und eine nicht permanente Durchströmung des Nebenstromzweiges 3 mit Motoröl hat den Vorteil, dass in dem Nebenstromzweig 3 eine deutlich niedrigere Temperatur des Motoröls vorherrscht, die zudem durch eine Länge des Nebenstromzweigs 3 sowie separate Kühlungsmaßnahmen noch weiter gesenkt werden kann. Eine jeweilige Länge des Nebenstromzweigs 3 und eine Kühlwirkung kann konstruktiv beim Entwurf des Moduls 1, aber auch nachträglich durch eine entsprechende externe Beschaltung mit Kühlkörpern oder aktiven Wärmetauschern leicht beeinflusst werden. Eine gesenkte maximale Temperaturbelastung senkt die Bauteilkosten der Teil-Sensoren 14, 15 des Sensor-Clusters 12 und erhöht zudem die Lebensdauer der Teil-Sensoren 14, 15, da im vorliegenden Ausführungsbeispiel nun nur noch Temperaturbereiche bis maximal 125°C anstelle von Temperaturen von 140°C bis etwa 160°C an den Teil-Sensoren anliegen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Nebenstromzweig 3 durch das ansteuerbare Nebenstromventil 5 nur bei bestimmten Motoröltemperaturen geöffnet oder in Abhängigkeit einer herrschenden Motoröltemperatur nur über bestimmte Zeitabschnitte für definierte Messzeiten geöffnet, so dass eine einstellbare maximale Temperatur des Motoröls im Nebenstromzweig 3 nicht überschritten wird.
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Zudem ist das Sensormodul 12 an einer im Nebenstromzweig 3 zusätzlich vorgesehenen Beruhigungskammer 17 angeordnet. So werden die vorstehend unter Bezugnahme auf die Abbildung von 2 genannten Vorteile auch in dieser Ausführungsform realisiert.
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In dem Ausführungsbeispiel von 4 umfasst das Sensor-Cluster 12 neben einem Temperatursensor 15 sowie einem Viskositäts- und Dichtesensor 14 auch einen Drucksensor 8. Ein separater Öldrucksensor 8 mit einem zugehörigen Abzweig 7, vergleiche die Abbildung der 1 bis 3, kann in der Ausführungsform gemäß 4 damit entfallen. Hierdurch kann einer Ölkühlung bei sonst ungeänderter Konstruktion des Ölmoduls 1 weiterer Raum eingeräumt werden.
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Die Abbildung von 5 zeigt ein gegenüber der Ausführungsform von 4 erweitertes Sensor-Cluster 12. Das Sensor-Cluster 12 weist nun eine elektronische Auswerteschaltung in Form eines Mikroprozessors μC auf, in dem die Schnittstellen sämtlicher Teil-Sensoren 8, 14, 15 zur Auswertung und Vorverarbeitung der jeweiligen Messsignale münden. Über den Mikrokontroller μC programmierbar können nach außen verschiedene Schnittstellen des Sensor-Clusters 12 in Anpassung auf jeweilige externe Anforderungen bereit gestellt werden. Dieser Aufbau ermöglicht auch eine Integration einer Durchflussmessung in dem Sensor-Cluster 12 dadurch, dass diese Funktion zur Unterstützung einer mengengerechten Ölpumpensteuerung eine Verbiegung eines Teil-Sensors durch den eigenen Strömungswiderstand als Maß für einen Durchfluss durch eine bekannte, definierte Querschnittsfläche auswertet. Damit ist es insgesamt möglich, in Form eines einzigen Sensor-Clusters mit einmaligem Dichtungsaufwand und einer Befestigung nach Art eines Schnellverschlusses bzw. Schnappverschlusses für Low-Cost-Montage eine direkte Anbindung an ein Datennetz zu schaffen, die aufgrund der stark reduzierten Datenrate auch in Form einer Zweidrahtleitung oder eines LIN-Netzes bestehen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ölmodul
- 2
- Hauptstrom
- 3
- Nebenstromzweig
- 4
- Ölfilter
- 5
- Nebenstromventil
- 6
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- 7
- Abzweig
- 8
- Öldrucksensor
- 9
-
- 10
- Abzweig
- 11
- Überdruckventil
- 12
- Sensor-Cluster
- 13
- O-Ring-Dichtung
- 14
- Viskositäts- und Dichtesensor
- 15
- Temperatursensor
- 16
-
- 17
- Beruhigungskammer
- OIL
- Motorenöl
- μC
- Mikroprozessors
- K
- Wärmetauscher/Kühlung
