DE102006059071A1

DE102006059071A1 - Method for determining the quality of oil

Info

Publication number: DE102006059071A1
Application number: DE200610059071
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Samenfink; Andreas Kufferath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-19
Also published as: WO2008071639A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Ölqualität in einer Ölzuleitung (122) zu einem Motor (112) und/oder einem Verbraucher (120) vorgeschlagen. Dabei wird mindestens eine Temperatur und mindestens ein Druck in der Ölzuleitung (122) gemessen. Weiterhin wird mindestens eine Information generiert, aus welcher auf einen Volumenstrom durch die Ölzuleitung (122) geschlossen wird. Aus der gemessenen Temperatur, dem gemessenen Druck und dem Volumenstrom wird eine Information über die Ölqualität, insbesondere eine Information über eine Viskosität, generiert.A method is proposed for determining the oil quality in an oil feed (122) to an engine (112) and / or a consumer (120). In this case, at least one temperature and at least one pressure in the oil supply line (122) is measured. Furthermore, at least one information is generated from which a flow through the oil supply line (122) is concluded. Information about the oil quality, in particular information about a viscosity, is generated from the measured temperature, the measured pressure and the volume flow.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Ölqualität, welches insbesondere in Verbrennungsmotoren oder auch in anderen Arten von Motoren eingesetzt werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for determining the quality of oil, which especially in internal combustion engines or in other types of Engines can be used. Furthermore, the invention relates a device for carrying out the Process.

Bei Motoren, insbesondere bei Verbrennungsmotoren, kommt der Qualität des Schmieröles eine große Bedeutung für die Lebensdauer des Motors zu. Neben der regulären Ölalterung kann sich die Qualität durch verschiedene Betriebsbedingungen, beispielsweise extreme Betriebsbedingungen, rasch verschlechtern. Letzteres ist in der Regel der kritischere Fall für den Motor. Beispielsweise wird unter tiefen Temperaturen eine größere Menge an Kraftstoff in das Schmieröl eingetragen und so das Schmieröl stark verdünnt. Als Folge sinkt die Viskosität des Öls, was wiederum zu einer sinkenden Schmierfähigkeit des Öls führt. Dies kann zu erhöhtem Verschleiß des Verbrennungsmotors bis hin zum Motorversagen führen. Zudem kann sich der Ölstand durch einen kontinuierlichen Kaltbetrieb unzulässig erhöhen, was im Extremfall zu Katalysatorschädigungen führen kann.at Engines, especially in internal combustion engines, comes to the quality of the lubricating oil size Meaning of the life of the engine too. In addition to the regular oil aging, the quality may be due to various operating conditions, for example extreme operating conditions, deteriorate rapidly. The latter is usually the more critical Case for the engine. For example, at low temperatures, a larger amount of fuel in the lubricating oil registered and so the lubricating oil heavily diluted. As a result, the viscosity decreases of the oil, which in turn leads to a sinking lubricity of the oil. This can be elevated Wear of the Combustion engine to the point of engine failure. In addition, the oil level can through Increase a continuous cold operation inadmissible, which in extreme cases to catalyst damage to lead can.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Systeme bekannt, mittels derer die Ölqualität bestimmt oder abgeschätzt werden kann. Derartige Systeme sind teilweise bereits kommerziell verfügbar.Out The prior art discloses various systems by means of which determines the oil quality or estimated can be. Such systems are already partly commercial available.

Ein Teil dieser Systeme nutzt zur Beschreibung der Ölqualität einfache Vorhersagemodelle, bei denen in der Regel nicht unmittelbar die Ölqualität gemessen wird. Als Beispiel für ein einfaches Modell kann die Berechnung des Serviceintervalls, also die noch verbleibende Fahrstrecke bis zum Ölwechselservice, unter Einbeziehung mehrerer Informationen geschätzt werden. So kann beispielsweise in jeder Phase, in welcher die Zündung eingeschaltet ist, die jeweils in wenigen Sekunden zurückgelegte Fahrstrecke mit dem während der gleichen Zeit summiert verbrauchten Kraftstoff und dem dabei durchlaufenen Öltemperaturprofil gekoppelt werden. Daraus ergibt sich ein Verschleiß des Motors durch thermische Belastung. Über diesen Wert wird anhand von hinterlegten Erfahrungswerten die Restfahrstrecke bis zum notwendigen Service ermittelt.One Part of these systems uses simple predictive models to describe oil quality, which usually does not directly measure the oil quality. As an an example for a simple model can calculate the service interval, ie the remaining distance to the oil change service, including estimated more information become. For example, in each phase in which the ignition is switched on is, in each case within a few seconds covered distance with the while At the same time, fuel consumed and that adds up passed oil temperature profile be coupled. This results in a wear of the engine due to thermal stress. about This value is based on stored empirical values, the remaining distance determined until the necessary service.

Eine weitere, alternative Möglichkeit besteht in der Verwendung von Ölqualitätssensoren. Die Ölqualität lässt sich dabei durch Messung eines oder mehrerer Parameter messen, wie beispielsweise der Ölviskosität, der Permeabilität oder der Temperatur. Diese Messprinzipien können auch in einem einzelnen Messsystem zusammengefasst werden.A another alternative option consists in the use of oil quality sensors. The oil quality can be measure by measuring one or more parameters, such as the oil viscosity, the permeability or the Temperature. These measuring principles can also be used in a single Measuring system are summarized.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren oder Systeme müssen jedoch in der Praxis hohen Anforderungen gewachsen sein. So hat es sich gezeigt, dass einfache Modelle, welche ohne direkten Ölqualitätssensor arbeiten, mit großen Unsicherheiten behaftet sind. Nicht in allen Fällen wird die Realität durch die hinterlegten Erfahrungswerte abgebildet. Die Einbindung eines auf die Ölqualität ausgerichteten Sensors verursacht jedoch aufgrund der Komplexität der bekannten Sensoren und Messprinzipien nicht zu vernachlässigende Zusatzkosten. Bekannte Sensorsysteme, wie beispielsweise die Kombisensoren, sind in vielen Fällen äußerst aufwändig und mit hohen Herstellungskosten verbunden. Weiterhin erfordern insbesondere die bekannten Kombisensoren einen nicht zu vernachlässigenden Bauraum und eine entsprechende Auswerteelektronik.These However, known from the prior art methods or systems must be able to cope with high demands in practice. That's how it is shown that simple models, which without direct oil quality sensor work, with big ones Uncertainties are afflicted. Not in all cases is reality going through the stored experience values shown. The integration of a focused on the quality of oil However, due to the complexity of the known sensors and sensors Measuring principles not negligible Extra cost. Known sensor systems, such as the combi sensors, are in many cases extremely expensive and associated with high production costs. Furthermore, in particular, require the known combination sensors a not negligible Space and a corresponding evaluation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird demgegenüber ein Verfahren vorgeschlagen, welches die Ölqualität auf einfache Weise als Funktion des Betriebszustandes ermittelt und die Nachteile bekannter Systeme und Verfahren vermeidet. Die Ölqualität wird insbesondere in Form einer Ölviskosität (oder einer entsprechenden Größe, aus welcher auf die Ölviskosität rückgeschlossen werden kann) bestimmt. Dabei wird, anstelle einer aufwändigen unmittelbaren Messung der Ölviskosität oder weiterer mit der Ölqualität unmittelbar gekoppelter Messgrößen (wie beispielsweise Brechungsindex, Dielektrizität oder ähnliche Größen) auf die äußerst einfach zu ermittelnden Messgrößen der Temperatur und des Druckes zurückgegriffen. Diese Messgrößen sind mit günstiger und zuverlässiger Sensorik zu erschließen. Auch gekoppelte Sensoren sind möglich und sind beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Ausgabe, Juni 2001, Seiten 82-84 , beschrieben. Eine derartige Sensorik wird heute bereits in zahlreichen Anwendungen eingesetzt und ist als Massenprodukt eingeführt.In contrast, a method is proposed which determines the oil quality in a simple manner as a function of the operating state and avoids the disadvantages of known systems and methods. The oil quality is determined in particular in the form of an oil viscosity (or a corresponding quantity from which the oil viscosity can be deduced). In this case, instead of a complex direct measurement of the oil viscosity or other directly coupled with the oil quality measures (such as refractive index, dielectric or similar quantities) to the extremely easy to determine the measured variables of temperature and pressure resorted. These parameters are to be developed with favorable and reliable sensors. Also coupled sensors are possible and are for example in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition, June 2001, pages 82-84 , described. Such a sensor is already used today in numerous applications and is introduced as a mass product.

Das vorgeschlagene Verfahren beruht darauf, dass in einer Ölzuleitung zu mindestens einem Verbraucher des Motors mindestens eine Temperatur und mindestens ein Druck gemessen wird. Weiterhin wird mindestens eine Information generiert, aus der auf einen Volumenstrom durch die Ölleitung geschlossen wird. Aus der gemessenen Temperatur, dem gemessenen Druck und dem Volumenstrom wird eine Information über die Ölqualität, insbesondere eine Information über die Viskosität, generiert.The proposed method is based on that in an oil supply to at least one consumer of the engine at least one temperature and at least one pressure is measured. Furthermore, at least one Information generated from the on a flow through the oil line is closed. From the measured temperature, the measured Pressure and the volume flow is information about the oil quality, in particular an information about the viscosity, generated.

Das vorgeschlagene Verfahren kann insbesondere ein Modell für den Ölkreislauf verwenden, das durch die oben beschriebenen Messgrößen Öldruck und Öltemperatur parametrisiert wird. Durch die Abweichungen des Öldrucks und der Öltemperatur von den vorhergesagten Modellgrößen im Betrieb können kurz- und längerfristige Abweichungen vom Sollwert zur Bestimmung der Ölqualität und des Verschleißes herangezogen werden.The proposed method can in particular use a model for the oil circuit which is parameterized by the above-described measured values oil pressure and oil temperature. Due to the deviations of the oil pressure and the oil temperature From the predicted model sizes in operation, short-term and longer-term deviations from the setpoint can be used to determine the oil quality and wear.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnen sich somit gegenüber herkömmlichen Systemen durch die Verwendung kostengünstiger, leicht erhältlicher Komponenten aus, sowie durch die Verwendung von in der Praxis gut handhabbaren Messprinzipien. Das Verfahren lässt sich somit kostengünstig implementieren, wobei jedoch gleichzeitig die Genauigkeit der Bestimmung der Ölqualität gegenüber den meisten derzeit verwendeten Systemen stark verbessert ist.The proposed method and the proposed device for execution of the method are thus distinguished from conventional systems by the Use cheaper, easily available Components, as well as by the use of good in practice manageable measuring principles. The method can thus be implemented cost-effectively, However, at the same time the accuracy of the determination of the oil quality over the Most currently used systems is greatly improved.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained. Show it:

1A und 1B den Verlauf der Ölviskosität als Funktion einer Beimischung von Dieselkraftstoff beziehungsweise Benzin; 1A and 1B the course of the oil viscosity as a function of an admixture of diesel fuel or gasoline;

2 einen Ölkreislauf eines Verbrennungsmotors mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Ölqualität; 2 an oil circuit of an internal combustion engine with an apparatus according to the invention for determining the oil quality;

3 Messdaten des Verlaufs von Öldruck und Öltemperatur als Funktion der Zeit; und 3 Measurement data of the course of oil pressure and oil temperature as a function of time; and

4 einen Verlauf der Viskosität als Funktion der Temperatur für verschiedene Ölsorten. 4 a graph of viscosity as a function of temperature for different types of oil.

In den 1A und 1B ist der Verlauf der dynamischen Viskosität η, angegeben jeweils in Millipascalsekunden (mPas), als Funktion der Beimischung von Kraftstoff (angegeben ist die Konzentration in Gewichtsprozent) dargestellt. Dabei zeigt 1A den Verlauf für die Beimischung von Dieselöl, wohingegen 1B den Verlauf für die Beimischung von Benzin darstellt.In the 1A and 1B is the curve of the dynamic viscosity η, indicated in millipascal seconds (mPas), as a function of the admixture of fuel (the concentration in percent by weight) is shown. It shows 1A the course for the admixture of diesel oil, whereas 1B the course for the admixture of gasoline represents.

Aus den Darstellungen ist deutlich zu erkennen, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Viskosität und der Verunreinigung des Öls besteht. Die Viskosität und damit die Schmierfähigkeit des Öls sinkt mit zunehmender Verunreinigung drastisch ab. Diese Darstellung zeigt, dass die Viskosität ein brauchbares Maß für eine Quantifizierung der Ölqualität darstellt.Out The representations can be clearly seen that a clear There is a correlation between the viscosity and the contamination of the oil. The viscosity and thus the lubricity of the oil decreases drastically decreases with increasing contamination. This illustration shows that the viscosity is a useful measure of quantification represents the quality of oil.

In 2 ist ein Ölkreislauf 110 eines Verbrennungsmotors 112 und eine erfindungsgemäße Vorrichtung 114 zur Bestimmung der Ölqualität schematisch in einem Ausführungsbeispiel als Blockschaltbild dargestellt. Anhand dieses Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 114 soll das erfindungsgemäße Verfahren in einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Der Verbrennungsmotor 112 kann auf unterschiedliche Weisen ausgestaltet sein und kann beispielsweise einen Ottomotor und/oder einen Dieselmotor umfassen. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch denkbar, beispielsweise hybridische Motoren oder sogar der Betrieb mit rein elektrischen Motoren.In 2 is an oil circuit 110 an internal combustion engine 112 and a device according to the invention 114 to determine the oil quality shown schematically in one embodiment as a block diagram. With reference to this embodiment of the device 114 If the method according to the invention is to be described in one embodiment. The internal combustion engine 112 can be configured in different ways and may include, for example, a gasoline engine and / or a diesel engine. However, other embodiments are also conceivable, for example hybrid motors or even operation with purely electric motors.

Der Ölkreislauf 110 weist eine Ölwanne 116 (Ölsumpf) und eine mit der Ölwanne 116 verbundene Ölpumpe 118 auf. Die Ölpumpe 118 ist mit dem Verbrennungsmotor 112 beziehungsweise weiteren Verbrauchern 120 über eine oder mehrere Ölzuleitungen 122 verbunden. Von der Ölzuleitung 122 zweigt vor dem Verbrennungsmotor 112 eine Absteuerleitung 124 ab, in welcher ein Überdruckventil 126 aufgenommen ist. Vom Verbrennungsmotor 112 beziehungsweise den Verbrauchern 120 wiederum führt eine Rückleitung 128 zurück zur Ölwanne 116.The oil circuit 110 has an oil pan 116 (Oil sump) and one with the oil pan 116 connected oil pump 118 on. The oil pump 118 is with the internal combustion engine 112 or other consumers 120 via one or more oil supply lines 122 connected. From the oil supply 122 branches in front of the combustion engine 112 a diversion line 124 in which a pressure relief valve 126 is included. From the internal combustion engine 112 or the consumers 120 in turn leads a return 128 back to the oil pan 116 ,

Die Vorrichtung 114 umfasst einen in der Ölzuleitung 122 aufgenommenen Öldrucksensor und einen Temperatursensor, welche in diesem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als integriertes Sensorelement (p,T-Sensor 130) ausgebildet sind. Das Sensorelement 130 kann beispielsweise wie in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Ausgabe, Juni 2001, Seiten 82-84 , beschrieben ausgestaltet sein.The device 114 includes one in the oil supply line 122 recorded oil pressure sensor and a temperature sensor, which in this in 2 illustrated embodiment as an integrated sensor element (p, T sensor 130 ) are formed. The sensor element 130 For example, as in Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, 1st edition, June 2001, pages 82-84 , Be designed described.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 114 ein Steuergerät 132. Dieses Steuergerät 132 ist eingerichtet, um direkt oder indirekt Messdaten vom Sensor 130 zu empfangen. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 132 als ein von einem Motorsteuerungsgerät 134 des Verbrennungsmotors 112 getrennt ausgebildetes Steuergerät ausgestaltet. Das Steuergerät 132 und das Motorsteuerungsgerät 134 sind über eine Leitung 136 miteinander verbunden, welche einen bidirektionalen Datenaustausch ermöglicht. Beispielsweise kann es sich bei dieser Leitung 136 um einen CAN-Bus handeln. Auch andere Arten von Schnittstellen beziehungsweise Systemen für den Datenaustausch können verwendet werden, wobei auch ein berührungsloser Datenaustausch möglich ist, beispielsweise durch Austausch elektromagnetischer Signale (z. B. Radiowellen oder Infrarotsignale).Furthermore, the device comprises 114 a control unit 132 , This controller 132 is set up to directly or indirectly measure data from the sensor 130 to recieve. In the in 2 illustrated embodiment is the control unit 132 as one of an engine control unit 134 of the internal combustion engine 112 designed separately trained control unit. The control unit 132 and the engine control unit 134 are over a line 136 interconnected, which allows a bidirectional data exchange. For example, this line may be 136 to trade a CAN bus. Other types of interfaces or systems for data exchange can also be used, whereby non-contact data exchange is also possible, for example by exchanging electromagnetic signals (eg radio waves or infrared signals).

Alternativ zu der in 2 dargestellten Ausführung können das Steuergerät 132 und das Motorsteuerungsgerät 134 auch zumindest partiell bauteilidentisch ausgebildet sein oder in einem Kombiinstrument integriert sein. Das Steuergerät 132 kann beispielsweise einen Mikroprozessor umfassen, einschließlich einem oder mehrerer elektronischer Datenspeicher, in welchen entsprechende Daten hinterlegt werden können. Das Steuergerät kann entsprechend programmtechnisch eingerichtet sein, um das beschriebene Verfahren ganz oder teilweise durchzuführen und/oder zu steuern. Weiterhin können auch entsprechende Schnittstellen zur Programmierung und ähnliche Ein- und Ausgabemittel vorgesehen sein.Alternatively to the in 2 illustrated embodiment, the control unit 132 and the engine control unit 134 be at least partially formed identical to the component or integrated in a combination instrument. The control unit 132 For example, it may include a microprocessor, including one or more electronic data stores in which appropriate data may be stored. The control unit can corre sp be technically programmed to perform the described method in whole or in part and / or to control. Furthermore, corresponding interfaces for programming and similar input and output means can be provided.

Der Ölkreislauf 110 wird derart betrieben, dass im Betrieb die Ölpumpe 118 Motoröl aus der Ölwanne 116 ansaugt. Durch die Ölförderung wird in den Ölzuleitungen 122 zum Verbrennungsmotor 112 beziehungsweise den Verbrauchern 120 ein Öldruck p aufgebaut. Je nach Verschleißzustand der Ölpumpe 118 entsteht ein mehr oder minder stark ausgeprägter Bypassvolumenstrom, welcher in der Darstellung gemäß 2 symbolisch als Spaltverlust 138 der Ölpumpe 118 bezeichnet ist. Der Förderstrom ist abhängig von der Drehzahl der Ölpumpe 118, welche beispielsweise unmittelbar durch den Verbrennungsmotor 112 angetrieben werden kann. Um den benötigten Volumenstrom (das heißt Volumen an Öl pro Zeiteinheit) für den Verbrennungsmotor 112 und die Verbraucher 120 bei niedrigen Drehzahlen bereitstellen zu können, wird die Ölpumpe 118 überdimensioniert ausgelegt. Bei hohen Drehzahlen muss daher der Druck in der Ölzuleitung 122 durch das Überdruckventil 126 und die Absteuerleitung 124 teilweise abgeführt und begrenzt werden.The oil circuit 110 is operated in such a way that during operation the oil pump 118 Engine oil from the oil pan 116 sucks. The oil production is in the oil supply lines 122 to the internal combustion engine 112 or the consumers 120 built up an oil pressure p. Depending on the state of wear of the oil pump 118 arises a more or less pronounced bypass flow, which in the illustration according to 2 symbolically as gap loss 138 the oil pump 118 is designated. The flow rate depends on the speed of the oil pump 118 which, for example, directly by the internal combustion engine 112 can be driven. To the required volume flow (ie volume of oil per unit time) for the internal combustion engine 112 and the consumers 120 to provide at low speeds, the oil pump 118 oversized designed. At high speeds, therefore, the pressure in the oil supply must 122 through the pressure relief valve 126 and the diversion line 124 partially dissipated and limited.

Der Hauptvolumenstrom des Öls fließt über den Verbrennungsmotor 112. Zusätzlich zu dem Anteil des Öls, welches für die Schmierung des Verbrennungsmotors 112 benötigt wird, wird ein Ölanteil für die Verbraucher 120 benötigt. Die Verbraucher 120 setzen sich beispielsweise aus Nockenwellenstellern zusammen, welche den Öldruck zur Verstellung von Aktuatoren nutzen. Ein weiterer Verbraucher 120 kann eine Ölspritze für eine Kolbenkühlung darstellen. Auch im Bereich des Verbrennungsmotors 112 und der Verbraucher 120 treten üblicherweise Spaltverluste auf, welche in 2 symbolisch mit der Bezugsziffer 140 bezeichnet sind. Wie auch bei der Ölpumpe 118 sind auch die Spaltverluste 140 im Verbrennungsmotor 112 und in den Verbrauchern 120 in der Regel vom Verschleiß dieser Bauteile abhängig. Da der Verschleiß sehr langsam erfolgt, ändert sich dieser Verluststrom über die Gesamtlebensdauer des Verbrennungsmotors 112 nur langsam.The main volume flow of the oil flows via the internal combustion engine 112 , In addition to the proportion of oil which is used for lubrication of the internal combustion engine 112 needed is an oil content for consumers 120 needed. The consumers 120 For example, they are composed of camshaft actuators, which use the oil pressure to adjust actuators. Another consumer 120 may represent an oil syringe for a piston cooling. Also in the area of the internal combustion engine 112 and the consumer 120 usually occur gap losses, which in 2 symbolically with the reference number 140 are designated. As with the oil pump 118 are also the gap losses 140 in the internal combustion engine 112 and in the consumers 120 usually dependent on the wear of these components. Since the wear is very slow, this leakage current changes over the entire service life of the internal combustion engine 112 only slowly.

In 3 sind Messdaten von Öldruck p und Öltemperatur T aufgetragen, welche mittels der in 2 dargestellten Vorrichtung gewonnen wurden und welche belegen, dass anhand der beiden ermittelten Messgrößen p und T tatsächlich auf eine Ölqualität rückgeschlossen werden kann. Die Messdaten wurden bei einem Kalttest gewonnen, welcher zur Beurteilung der Ölverdünnung eingesetzt wird. Dabei wurden Betriebsbedingungen mit einem konstanten Betriebspunkt von 1000 U/min und Volllast eingesetzt. Die Kühlmitteltemperatur betrug 50°C. Aufgetragen in 3 ist der Druck (Raute, linke Skala) in bar und die Öltemperatur (Quadrat, rechte Skala) in °C, jeweils als Funktion der Betriebszeit t in Stunden.In 3 are measured data of oil pressure p and oil temperature T plotted, which by means of in 2 have been obtained and which prove that based on the two measured variables p and T can actually be deduced an oil quality. The measured data were obtained during a cold test, which is used to evaluate the oil dilution. Operating conditions with a constant operating point of 1000 rpm and full load were used. The coolant temperature was 50 ° C. Placed in 3 is the pressure (diamond, left scale) in bar and the oil temperature (square, right scale) in ° C, each as a function of the operating time t in hours.

Dabei ist erkennbar, dass der Öldruck im Langzeitverhalten, ausgehend von ursprünglich 1,99 bar, nach zwei Stunden auf 1,83 bar abgesunken ist. Am Ende des Tests wurde über eine gaschromatographische Analyse eine Ölverdünnung von 6% nachgewiesen.there it can be seen that the oil pressure in the long-term behavior, starting from originally 1.99 bar, after two Hours has dropped to 1.83 bar. At the end of the test was over a Gas chromatographic analysis demonstrated an oil dilution of 6%.

Bei Versuchen, in denen durch eine entsprechende Parametrierung des Verbrennungsmotors 112 noch größere Kraftstoffeinträge in das Öl verursacht wurden, konnten sogar noch deutlich geringere Öldrücke nach der entsprechenden Betriebsdauer t nachgewiesen werden. Dabei wurde bei Testbeginn jeweils frisches Öl verwendet.In experiments in which by a corresponding parameterization of the internal combustion engine 112 even greater fuel inputs into the oil were caused, even significantly lower oil pressures could be detected after the corresponding operating time t. In each case fresh oil was used at the beginning of the test.

Wie aus 3 zu erkennen, lassen sich über die Langzeitdrift hinaus Schwankungen im Öldruck erkennen, welche mit Schwankungen in der Temperatur korrelieren. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die Viskosität η mit der Temperatur ändert. Dieser Temperatureinfluss auf die Viskosität ist erklärbar und kann vorhergesagt werden.How out 3 In addition to the long-term drift, fluctuations in the oil pressure can be detected, which correlate with fluctuations in the temperature. This is because the viscosity η changes with temperature. This temperature influence on the viscosity is explainable and can be predicted.

So zeigt 4 ein Beispiel des Verlaufs der Viskosität η (in willkürlichen Einheiten) als Funktion der Temperatur T in °C für verschiedene Ölsorten.So shows 4 an example of the curve of the viscosity η (in arbitrary units) as a function of the temperature T in ° C for different types of oil.

An dem in 3 dargestellten Beispiel für einen stationären Arbeitspunkt lässt sich erkennen, wie sich die grundsätzliche Abhängigkeit des Öldrucks von der Ölviskosität im Motorbetrieb darstellt. Die in 3 gezeigten Messdaten von Druck und Temperatur, welche mittels der in 2 dargestellten Vorrichtung 114 gewonnen wurden, lassen sich entweder als „Rohdaten" mit vorgegebenen Sollwerten vergleichen, um daraus Aussagen über die Ölqualität, beispielsweise über die Viskosität, zu generieren.At the in 3 shown example of a stationary operating point can be seen how the fundamental dependence of the oil pressure on the oil viscosity in engine operation. In the 3 shown measurement data of pressure and temperature, which by means of in 2 illustrated device 114 can be compared either as "raw data" with predetermined setpoints in order to generate statements about the oil quality, for example about the viscosity.

Um bei verschiedenen Betriebspunkten auf die Ölqualität schließen zu können, wird zusätzlich ein Volumenstrom durch die Ölzuleitung 122 berücksichtigt. Um diese Vorgehensweise deutlich zu machen, kann beispielsweise im einfachsten Fall angenommen werden, dass für die Strömung durch die Ölzuleitung 122 das Gesetz von Hagen-Poiseuille gilt. Hiernach ist der Volumenstrom durch die Ölzuleitung 122 proportional zur Druckdifferenz an beiden Enden der Ölzuleitung 122, und umgekehrt proportional zur Viskosität. Bei bekanntem Volumenstrom, bekanntem Druck (woraus wiederum zumindest näherungsweise auf die Druckdifferenz an beiden Enden der Ölzuleitung 122 geschlossen werden kann) kann somit auf die Viskosität des Öls in der Ölzuleitung 122 rückgeschlossen werden. Die Viskosität ist wiederum eine Funktion der Temperatur (siehe 4), wobei idealerweise der Zusammenhang entweder bekannt ist oder berechnet werden kann. Auf diese Weise kann eine Viskosität oder eine zur Viskosität korrelierende Größe ermittelt werden, welche wiederum (temperaturbereinigt) mit entsprechenden Vergleichskurven verglichen werden kann, um auf die Ölqualität zu schließen.In order to be able to conclude the oil quality at various operating points, an additional volume flow through the oil supply line is created 122 considered. To make this procedure clear, it can be assumed, for example, in the simplest case, that for the flow through the oil supply 122 the law of Hagen-Poiseuille applies. After this, the volume flow through the oil supply line 122 proportional to the pressure difference at both ends of the oil supply line 122 , and inversely proportional to the viscosity. At known volume flow, known pressure (which in turn at least approximately on the pressure difference at both ends of the oil supply line 122 can be closed) can thus on the viscosity of the oil in the oil supply 122 be inferred. The viscosity is again a function of the temperature (see 4 ), ideally the relationship is either known is or can be calculated. In this way, a viscosity or a viscosity-correlating variable can be determined, which in turn (temperature-adjusted) can be compared with corresponding comparison curves in order to conclude on the oil quality.

Das beschriebene Verfahren, bei welchem das Gesetz von Hagen-Poiseuille ausgenutzt wird, benötigt bei exakter Vorgehensweise vorzugsweise die Messung von Druck und Temperatur an zwei Stellen. Alternativ könnte auch mit Näherungen gearbeitet werden, beispielsweise mit einer Annahme über einen bestimmten, konstanten Öldruck am Ende der Ölzuleitung 122. Derartige Mehrfachmessungen oder Vereinfachungen sind jedoch nicht in allen Fällen technisch realisierbar oder vom Ergebnis her ausreichend genau. Weiterhin beruht beispielsweise die Annahme einer Strömung nach dem Hagen-Poiseuille'schen Gesetz auf der Voraussetzung einer laminaren Strömung, was in vielen Leitungen aufgrund der komplexen Leitungsgeometrie nicht der Fall ist. Es stellen sich vielmehr häufig turbulente Strömungsprofile ein. Daher kann, um bei verschiedenen Betriebspunkten auf die Ölqualität schließen zu können, alternativ oder zusätzlich zu dem beschriebenen analytischen oder semiempirischen Verfahren auch ein empirisches Verfahren verwendet werden, bei welchem, wie unten näher ausgeführt wird, beispielsweise eine Auswertung des Volumenstroms mittels Kennfeldern über der Pumpendrehzahl erfolgen. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine Korrektur der Auswertung über die Lebenszeit erfolgen, welche beispielsweise aufgrund auftretender Verschleißeffekte erforderlich sein könnte.The described method, in which the law of Hagen-Poiseuille is utilized, preferably requires the measurement of pressure and temperature in two places with an exact procedure. Alternatively, it would also be possible to work with approximations, for example with an assumption about a specific, constant oil pressure at the end of the oil feed line 122 , However, such multiple measurements or simplifications are not technically feasible in all cases or sufficiently accurate in their result. Furthermore, for example, the assumption of a flow according to the Hagen-Poiseuille law is based on the assumption of a laminar flow, which is not the case in many lines due to the complex line geometry. Rather, turbulent flow profiles often occur. Therefore, in order to be able to conclude the oil quality at various operating points, as an alternative or in addition to the described analytical or semiempirical method, an empirical method may be used in which, as explained below, for example, an evaluation of the volumetric flow by means of maps above the pump speed respectively. Furthermore, in this way, a correction of the evaluation over the lifetime take place, which could be required for example due to wear effects occurring.

Zur Messung und Analyse eignen sich insbesondere stationäre Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 112, da hier der Einfluss von instationären Ölvolumenströmen der Verbraucher 120 auf den Öldruck vernachlässigt werden kann. Ob ein Verbraucher 120 und/oder der Verbrennungsmotor 112 einen Ölvolumenstrom benötigt und wie groß dieser Ölvolumenstrom ist, kann beispielsweise als Information über das Motorsteuerungsgerät 134 abgefragt werden. Beispielweise wird die Ansteuerung von Nockenwellenstellern direkt über das Motorsteuerungsgerät 134 ausgelöst. Auf diese Weise kann somit die mindestens eine Information generiert werden, aus welcher auf den Volumenstrom durch die Ölzuleitung 122 geschlossen werden kann. Alternativ könnten jedoch auch zusätzliche Sensoren eingesetzt werden, um eine entsprechende Information über den Ölvolumenstrom zu generieren.For measuring and analysis, in particular stationary operating points of the internal combustion engine are suitable 112 , because here the influence of unsteady oil volume flows of the consumers 120 can be neglected on the oil pressure. Whether a consumer 120 and / or the internal combustion engine 112 requires an oil flow and how large this oil flow is, for example, as information about the engine control unit 134 be queried. For example, the control of camshaft actuators is directly via the engine control unit 134 triggered. In this way, thus at least one information can be generated, from which the volume flow through the oil supply line 122 can be closed. Alternatively, however, additional sensors could be used to generate appropriate information about the oil flow.

Anstelle der Verwendung von stationären Betriebspunkten ist auch die Verwendung instationärer Betriebspunkte möglich, an denen keiner der Verbraucher 120 einen zusätzlichen Ölvolumenstrom benötigt. Auch diese Information liegt üblicherweise im Motorsteuerungsgerät 134 vor.Instead of using stationary operating points, it is also possible to use unsteady operating points in which none of the consumers 120 an additional oil flow needed. This information is usually in the engine control unit 134 in front.

Der Ölvolumenstrom kann beispielsweise als Funktion der Drehzahl des Verbrennungsmotors 112 angegeben werden, insbesondere in dem Fall, in welchem die Ölpumpe 118 direkt oder indirekt durch den Verbrennungsmotor 112 angetrieben wird. Die Information über die Drehzahl liegt unmittelbar im Motorsteuerungsgerät 134 vor und kann beispielsweise über die Leitung 136 abgefragt werden.The oil flow can, for example, as a function of the speed of the engine 112 be specified, in particular in the case in which the oil pump 118 directly or indirectly through the internal combustion engine 112 is driven. The information about the speed is directly in the engine control unit 134 before and can, for example, over the line 136 be queried.

Zur Umsetzung des oben beschriebenen Verfahrens, also zum Rückschluss vom Druck und der Temperatur und dem Volumenstrom beziehungsweise der Drehzahl auf die Ölqualität, bieten sich verschiedene technische Ausgestaltungen an. So kann beispielsweise der gemessene Druck mit mindestens einer Ausgangskennlinie verglichen werden, in welcher ein Öldruck als Funktion des Volumenstroms hinterlegt ist, parametrisiert mit der Temperatur. Diese Ausgangskennlinie kann beispielsweise in einem elektronischen Datenspeicher, beispielsweise in einer Lookup-Table, hinterlegt sein. Der Einfluss der Öltemperatur auf die Ölviskosität kann über entsprechende Approximationsfunktionen (siehe zum Beispiel 4) berechnet oder empirisch oder semiempirisch ermittelt werden.To implement the method described above, ie the inference of the pressure and the temperature and the flow or the speed of the oil quality, various technical refinements are available. Thus, for example, the measured pressure can be compared with at least one output characteristic in which an oil pressure is stored as a function of the volume flow, parameterized with the temperature. This output characteristic can be stored, for example, in an electronic data store, for example in a lookup table. The influence of the oil temperature on the oil viscosity can be determined by appropriate approximation functions (see for example 4 ) or determined empirically or semiempirically.

Alternativ oder zusätzlich kann der gemessene Druck auch mit mindestens einem Kennfeld verglichen werden, beispielsweise mit einem Kennfeld, welches den Druck über der Temperatur und dem Volumenstrom umfasst. Anstelle des Volumenstroms kann auch hier wieder die Drehzahl eingesetzt werden. Das Kennfeld kann wiederum beispielsweise in einer Lookup-Table im Steuergerät 132 oder einem anderen Datenspeicher hinterlegt sein. Vorzugsweise wird die mindestens eine Ausgangskennlinie und/oder das mindestens eine Kennfeld für die in der Erstbefüllung vorgesehene Ölsorte hinterlegt.Alternatively or additionally, the measured pressure can also be compared with at least one characteristic map, for example with a characteristic map which includes the pressure above the temperature and the volume flow. Instead of the volume flow, the speed can also be used here again. The map, in turn, for example, in a lookup table in the controller 132 or another data store. Preferably, the at least one output characteristic and / or the at least one characteristic field is stored for the oil type provided in the initial filling.

Anstelle dieser datentechnisch besonders einfach umzusetzenden Verfahren, welche mit vorgegebenen, hinterlegten Ausgangskennlinien beziehungsweise Kennfeldern arbeiten, kann alternativ oder zusätzlich auch ein analytisches oder semiempirisches Verfahren eingesetzt werden, bei welchem aus dem gemessenen Druck, der gemessenen Temperatur und dem Volumenstrom/der Drehzahl die aktuelle Viskosität berechnet wird. Diese berechnete Viskosität kann dann mit einer vorgegebenen Sollviskosität verglichen werden, um Informationen über die Ölqualität zu erhalten.Instead of this data technology particularly easy to implement method, which with predetermined, stored output characteristics or Function maps, can alternatively or additionally also an analytical or Semiempirisches method can be used, in which the measured pressure, the measured temperature and the volume flow / Speed the current viscosity is calculated. This calculated viscosity can then be determined with a given target viscosity compared to obtain information about the oil quality.

Liegt nach dem Start des Verbrennungsmotors 112 an einem Punkt, welcher für die Auswertung herangezogen werden kann, eine große Abweichung in der Ölviskosität zur letzten Auswertung vor (beispielsweise eine Abweichung oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes), so kann auf einen in der Zwischenzeit erfolgten Ölwechsel geschlossen werden. In diesem Fall können die Ausgangskennfelder beziehungsweise Ausgangs kennlinien für die Abhängigkeiten der Ölviskosität, von denen im Weiteren ausgegangen wird, neu gesetzt werden.Is after the start of the internal combustion engine 112 At a point, which can be used for the evaluation, a large deviation in the oil viscosity for the last evaluation before (for example, a deviation above a predetermined threshold), so can one in the Meanwhile, oil changes were made. In this case, the output maps or output characteristics for the dependencies of the oil viscosity, which will be assumed below, be reset.

Im weiteren Betrieb wird nun die Viskosität, bestimmt über den Öldruck, verglichen mit dem abgelegten Kennfeld. Bewegt sich die Viskosität außerhalb eines festgelegten Bereiches, der für einen unkritischen Motorbetrieb definiert ist, kann beispielsweise an den Fahrer eine Warnung abgegeben werden.in the operation is now the viscosity, determined by the oil pressure, compared to the stored map. If the viscosity moves outside a specified range, which for a non-critical engine operation is defined, for example, issued to the driver a warning become.

Weiterhin kann, neben einer Fahrerinformation, auch eine Einwirkung durch die Vorrichtung 114 beziehungsweise das Steuergerät 132 auf den Verbrennungsmotor 112 beziehungsweise den gesamten Motorbetrieb erfolgen. Insbesondere kann in einem Extremfall, in welchem sich die Viskosität außerhalb eines festgelegten Bereiches bewegt, der Motorbetrieb eingeschränkt werden. Weiterhin bietet das vorgeschlagene Verfahren die Möglichkeit, das Ölwechselintervall aus einem realen Betrieb heraus zu bestimmen und diese Information gegebenenfalls an den Fahrer auszugeben.Furthermore, in addition to driver information, an action by the device 114 or the control unit 132 on the internal combustion engine 112 or the entire engine operation. In particular, in an extreme case where the viscosity is outside a specified range, engine operation may be restricted. Furthermore, the proposed method offers the possibility of determining the oil change interval from a real operation and possibly output this information to the driver.

Wie anhand von 2 beschrieben, ist bei hohen Drehzahlen eine Absteuerung des Öldrucks durch das Überdruckventil 126 erforderlich. Mit der Kenntnis der Ölqualität und dem Ursprungskennfeld kann die Drehzahl für diesen Punkt vorhergesagt werden. Verschiebt sich diese Drehzahl über die Lebenszeit des Verbrennungsmotors 112 zu höheren Drehzahlen, so kann hieraus auf einen Verschleiß durch erhöhte Spaltverluste 140 geschlossen werden. Dieser Verschleiß kann wiederum zur Korrektur der oben beschriebenen, beispielsweise hinterlegten, Abhängigkeiten der Kennfelder herangezogen werden. Damit kann die Genauigkeit der Analyse der Ölqualität gesteigert werden.As based on 2 described, at high speeds, a control of the oil pressure by the pressure relief valve 126 required. With knowledge of the oil quality and the origin map, the speed for that point can be predicted. This speed shifts over the lifetime of the internal combustion engine 112 At higher speeds, this may lead to wear due to increased gap losses 140 getting closed. This wear can in turn be used to correct the dependencies of the maps described above, for example, deposited. This can increase the accuracy of the analysis of the oil quality.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus der Ölqualität auf eine Ölverdünnung durch Kraftstoff geschlossen. Liegt eine derartige Ölverdünnung über einem vorgegebenen Maß vor, so können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann wiederum auf den Betrieb des Verbrennungsmotors 114 eingewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Temperaturniveau von Kühlwasser und/oder Öl angehoben werden, sofern derartige Stelleingriffe möglich sind. Auf diese Weise kann beispielsweise der Kraftstoff schneller aus dem Öl ausgetrieben werden, so dass die Ölqualität wieder verbessert wird.In a further development of the method according to the invention, an oil dilution by fuel is concluded from the oil quality. If such an oil dilution over a predetermined level, so appropriate action can be taken. For example, in turn, on the operation of the internal combustion engine 114 be acted. Alternatively or additionally, the temperature level of cooling water and / or oil can be raised, if such control interventions are possible. In this way, for example, the fuel can be expelled faster from the oil, so that the oil quality is improved again.

Weiterhin ist es denkbar, Kennfelder für den Ölverbrauch der Aktuatoren abzulegen. Weicht der Öldruck während des Stellvorgangs von dem abgelegten Öldruck ab, so kann auf einen Verschleiß des entsprechenden Aktors zurückgeschlossen werden. Dies kann beispielsweise für Informations- und Diagnosezwecke herangezogen werden, was ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung 114 ist. Weiterhin kann aufgrund der Bereitstellung des Öldrucksensors 130 auf einen üblichen Öldruckschalter verzichtet werden.Furthermore, it is conceivable to store maps for the oil consumption of the actuators. If the oil pressure deviates from the stored oil pressure during the setting process, it can be concluded that the corresponding actuator is wearing out. This can be used for example for information and diagnostic purposes, which is another advantage of the proposed device 114 is. Furthermore, due to the provision of the oil pressure sensor 130 be dispensed with a conventional oil pressure switch.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch die Messung der Öltemperatur mit geeigneten Modellen auf eine Motortemperatur zurückzuschließen. Im Extremfall kann damit sogar auf einen Motortemperatursensor verzichtet werden.A another possibility is by measuring the oil temperature with appropriate To return models to an engine temperature. In extreme cases, it can even omit an engine temperature sensor.

Claims

Method for determining the oil quality in at least one oil supply line ( 122 ) to at least one engine ( 112 ) and / or at least one consumer ( 120 ), with the following steps: a) in the oil feed line ( 122 ) at least one temperature and at least one pressure is measured; b) at least one piece of information is generated from which a volumetric flow through the oil feed line ( 122 ) is closed; c) information about the oil quality, in particular information about a viscosity, is generated from the measured temperature, the measured pressure and the volume flow.

Method according to the preceding Claim, characterized in that in process step c) of measured pressure and the measured temperature with for each Volume flow specific setpoints are compared.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step b) generated information about the volume flow at least one speed of the motor ( 112 ) contains.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method steps a) and b) at a stationary operating point of the engine ( 112 ) be performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) at least one of the following sub-steps is performed: - the measured pressure is compared with at least one output characteristic in which an oil pressure is stored as a function of the volume flow, wherein the output characteristic with the Temperature is parameterized; - The measured pressure is compared with at least one map on the temperature and the flow rate; - from the measured pressure, the measured Temperature and the volume flow is calculated by means of an analytical or semiempirischen method, a viscosity, wherein the calculated viscosity is preferably compared with a predetermined desired viscosity.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) generated information about the oil quality with predetermined Setpoints is compared, and according to the result of this Comparative one or more of the following actions are carried out: - it will an information to a driver, in particular a warning, issued, - a motor operation is adjusted according to the oil quality, limited in particular with poor oil quality.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that from the information about the oil quality to an oil dilution Fuel is closed and accordingly a temperature level a cooling water and / or of the oil is raised.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the engine ( 112 ) at least one pressure relief valve ( 126 ) for the control of oil pressure, wherein from the information about the oil quality is concluded at a Absteuerdrehzahl, wherein the pressure relief valve ( 126 ) opens to Absteuern.

Method according to the preceding Claim, characterized in that from the Absteuerdrehzahl closed on a motor wear becomes.

Method according to one the two preceding claims, characterized in that the Absteuerdrehzahl for generating the information about the oil quality in process step c) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature and / or the pressure for at least one of the following diagnostic purposes are used: - from a deviation of the pressure during a control operation of an actuator of a given salary pressure is a malfunction and / or a Wear of the actuator closed; - from the temperature to a temperature in the engine ( 112 ) closed.

Contraption ( 114 ) for determining the oil quality in at least one oil feed ( 122 ), the device ( 114 ) at least one oil pressure sensor ( 130 ) for measuring an oil pressure in the oil supply line ( 122 ) and at least one temperature sensor ( 130 ) for measuring a temperature in the oil supply line ( 122 ), the device ( 114 ) at least one control device ( 132 ) and wherein the device ( 114 ) is arranged to perform a method according to one of the preceding method steps.

Contraption ( 114 ) according to the preceding claim, characterized in that the device ( 114 ) is set up to supply the information about the volume flow in method step b) to an engine control unit ( 134 ), whereby the control unit ( 132 ) of the device ( 114 ) as part of the engine control unit ( 134 ) or as a separate control unit ( 132 ), which with the engine control unit ( 134 ).