DE102010052236A1

DE102010052236A1 - An-Bord-Verfahren und -System zur Überwachung des Beginns einer schnellen Öloxidation und Schlammbildung in Motorölen

Info

Publication number: DE102010052236A1
Application number: DE102010052236A
Authority: DE
Inventors: Ion C. Grosse Pointe Park Halalay; Eric W. Shelby Township Schneider; Robert M. Troy Olree; David R. Flushing Staley
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2030-11-24
Also published as: DE102010052236B4; US8355880B2; CN102183437B; US20110125425A1; CN102183437A

Abstract

Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird der Zustand einer Motorölverschlechterung unter Verwendung der Größe einer Viskositätshysterese während der Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen überwacht und bestimmt. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird der Zustand der Motorölverschlechterung unter Verwendung des Vorzeichens der Viskositätshysterese während Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen überwacht und bestimmt. Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform wird der Zustand der Motorölverschlechterung unter Verwendung relativer Viskositätsänderungen Hysterese während Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen überwacht und bestimmt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Gebiet, das die Offenbarung betrifft, betrifft allgemein Diagnosesysteme und insbesondere ein An-Bord-Verfahren und -System zur Überwachung von Motorölen.
HINTERGRUND
Motoröle verschlechtern sich während des normalen Gebrauchs aus einer Vielzahl von Mechanismen. Ein Modus betrifft eine Öloxidation und Nitrierung durch Kontakt mit Sauerstoff und Verbrennungsgasen bei erhöhten Temperaturen in dem Brennraum und dem Ölsumpf. Ein weiterer Modus betrifft eine Kontamination des Öls durch Verbrennungsnebenprodukte. Die Rate der Ölverschlechterung kann von Motorbetriebsbedingungen, Umgebungstemperaturen, Motorauslegung und Ölqualität abhängen. Wenn das Öl Motorbetriebsbedingungen jenseits einem gewissen Punkt ausgesetzt wird, kann eine schnelle Zunahme der Ölverschlechterungsrate auftreten, und Schlamm bzw. Rückstände bildende Produkte können beginnen, sich an Motorflächen abzuscheiden. Das Ziel der Kraftfahrzeughersteller besteht darin, das Ölwechselintervall aus Umweltgründen sowie Kundenkosten/Bequemlichkeitsgründen zu maximieren, während sichergestellt wird, dass sich das Öl nicht bis zu dem Punkt verschlechtert, der die Motorlebensdauer oder Langlebigkeit gefährdet.
Ein übliches Ergebnis einer Motorölverschlechterung kann eine allmähliche Zunahme der Ölviskosität sein. Die direkte Messung der Viskositätsänderung kann eine Schätzung erster Ordnung der verbleibenden Öllebensdauer und des Beginns einer schnellen Verschlechterung vorsehen. Jedoch kann sich die Viskosität aus von einer Ölverschlechterung verschiedenen Gründen ändern, wie die Nachfüllzugabe von Öl mit einer anderen Viskositätsgüte oder eine Kraftstoffkontamination in dem Öl aufgrund eines wiederholten Betriebs bei kälteren Temperaturen. Die An-Bord-Messung der Viskositätshysterese kann die Möglichkeit bereitstellen, ein robusteres Mittel zur Bestimmung der verbleibenden Öllebensdauer und der Detektion des Beginns einer schnellen Ölverschlechterung vorzusehen.
Motoröle sind einer Viskositätshysterese während eines thermischen Zyklusverlaufs, d. h. während einer Erwärmung von einer gegebenen Umgebungstemperatur auf eine Betriebstemperatur, typischerweise im Bereich von 80 Grad Celsius bis 150 Grad Celsius, gefolgt durch Abkühlen auf die Umgebungstemperatur nach Abschalten des Motors, ausgesetzt. Die Viskositätshysterese in dem Motoröl kann eine Funktion der Zusammensetzung des Öls wie auch seines Oxidationsgrades während des Gebrauchs in einem Motor darstellen. Der Absolutwert der Hysterese kann von dem Grad der Ölverschlechterung abhängen, wobei der höhere Absolutwert eine Angabe einer Zunahme der Ölverschlechterung sein kann. Ein Wechsel des Vorzeichens der Hysterese von negativ zu positiv kann ebenfalls den Zeitpunkt signalisieren, wenn die Ölverschlechterung den Punkt erreicht, wenn die Bildung von Öllack und Schlammvorläufern beginnt.
ZUSAMMENFASSUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die beispielhaften Ausführungsformen sehen ein Verfahren und System zur Überwachung des Beginns einer schnellen Öloxidation und Schlammbildung in Motorölen vor.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Beginn einer schnellen Öloxidation und Schlammbildung in Motorölen unter Verwendung des Vorzeichens der Viskositätshysterese während Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen überwacht und bestimmt werden.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Beginn einer schnellen Öloxidation und Schlammbildung in Motorölen unter Verwendung der Größe der Viskositätshysterese während Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen überwacht und bestimmt werden.
Andere beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung offenbaren, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1A Diagramme einer Viskosität in Abhängigkeit der Temperatur zeigt, die während eines ersten thermischen Zyklus für Ölproben aufgezeichnet wurden, die zu verschiedenen Zeiten während eines Motordynamometertests gesammelt wurden, und die die thermische Hysterese in einem Motoröl auf synthetischer Basis zeigen;
1B die relative Viskositätsänderung des Motoröls bei verschiedenen Temperaturen für die Ölproben von 1A zeigt;
2A Diagramme der Viskosität in Abhängigkeit der Temperatur zeigt, die während eines ersten thermischen Zyklus für verschiedene Ölproben aufgezeichnet wurden, die zu verschiedenen Zeiten während eines Motordynamotests gesammelt wurden, und die eine thermische Hysterese in einem Motoröl auf mineralischer Basis veranschaulichen;
2B die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Motoröls auf mineralischer Basis von 2A in aufeinander folgenden thermischen Zyklen für eine Teilprobe zeigt, die nach 333 Teststunden gesammelt wurde; und
3 ein schematisches Schaubild eines Kraftfahrzeugs mit einem System zur Detektion des Beginns einer schnellen Öloxidation und Schlammbildung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung der Ausführungsform(en) ist lediglich beispielhafter (illustrativer) Beschaffenheit und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken.
Die beispielhaften Ausführungsformen können ein Verfahren und System zur Überwachung des Beginns einer schnellen Öloxidation und Schlammbildung in Motorölen unter Verwendung viskositätsbasierter Motoröldiagnose bereitstellen.
Genauer können die beispielhaften Ausführungsformen ein An-Bord-Verfahren basierend auf einer Zeitabhängigkeit der Viskosität eines Motoröls verwenden, um das Ende der Nutzlebensdauer von Motorölen zu bestimmen. Diese Zeitabhängigkeit der Viskosität für Motoröl kann gemäß den beispielhaften Ausführungsformen unter Verwendung eines oder beider von zwei unabhängigen Viskositätshysteresephänomenen ausgedrückt und gemessen werden, nämlich Größenhysterese und deren Vorzeichen, die dann dazu verwendet werden können, das Ausmaß der Ölverschlechterung und das Auftreten von Schlammvorläufern vorherzusagen oder zu berechnen.
Die Hysterese in einer Materialeigenschaft bedeutet allgemein die Abhängigkeit ihrer Werte nicht nur von dem Zustand des Systems, sondern auch von dem Weg des Systems in seinem Parameterraum, d. h. seiner vorhergehenden Parameterwerte und möglicherweise deren Änderungsraten. In dem vorliegenden Fall bedeutet die thermische Hysterese in der Viskosität gebrauchter Motoröle, dass die gemessenen Viskositätswerte nicht nur von der Öltemperatur sondern auch davon abhängen, ob die Messungen während Kühlung oder Erwärmung ausgeführt wurden. Ein Viskositätshysteresediagramm trägt die Viskosität eines Motoröls als eine Funktion der Temperatur auf, die gemessen wird, wenn das Öl zunächst zwischen vorbestimmten Start- und Endtemperaturen erwärmt wird, und dann gemessen wird, wenn es zurück auf die Starttemperatur gekühlt wird, um einen Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus zu vervollständigen (auch bekannt als thermischer Zyklus, wie in den 1A, 2A und 2B unten gezeigt ist). Die Diagramme zeigen die Viskositätswerte, die während der Erwärmung gemessen wurden, als durchgezogene Linien, und die Viskositätswerte, die während der Kühlung gemessen wurden, als gestrichelte Linien.
Das Hysteresediagramm kann die Größe der Hysterese Δη(T) für einen bestimmten Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus 10 veranschaulichen, der auch als die Änderung der Viskosität (d. h. Δη(T) = η_Ende(T) – η_Anfang(T) = η_Kühlung(T) – η_Erwärmung(T)) bei einer bestimmten Temperatur T zwischen der Erwärmungsviskositätskurve 12 und der Kühlviskositätskurve 14 in einem einzelnen Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus definiert ist.
Überdies kann eine Amplitude der Hysterese (d. h. |Δη(T)|), die als der Absolutwert der Differenz zwischen den Viskositätswerten, die bei einer gegebenen Temperatur entlang der gesamten Kühlungsviskositätskurve 14 und Erwärmungsviskositätskurve 12 zwischen den vordefinierten Start- und Endtemperaturen gemessen wurden, definiert ist, ebenfalls ausgedrückt werden. Ein relativer Hysteresewert (d. h. |Δη(T)|/η_Erwärmung) für einen einzelnen thermischen Zyklus, der als der Absolutwert der Differenz zwischen den Viskositätswerten, die bei einer gegebenen Temperatur gemessen wurden, geteilt wurden den ”anfänglichen” Viskositätswert, d. h. den Viskositätswert während der Erwärmung entlang der gesamten Kühlviskositätskurve 14 und Erwärmungsviskositätskurve 12 zwischen den vordefinierten Start- und Endtemperaturen definiert ist, kann ebenfalls zu Diagnosezwecken verwendet werden.
Zusätzlich kann das Hysteresediagramm während jedes Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus 10 auch das Vorzeichen der Hysterese angeben, sei es eine negative Hysterese oder eine positive Hysterese. Eine negative Hysterese (d. h. wobei Δη(T) = η_Kühlung(T) – η_Erwärmung(T) < 0) tritt auf, wenn die Viskosität der Kühlviskositätskurve 14 kleiner als die zugeordnete Viskosität des Materials in der Erwärmungsviskositätskurve 12 für einen bestimmten Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus 10 zwischen den vordefinierten Start- und Endtemperaturen ist, während eine positive Hysterese (d. h. wobei Δη(T) > 0) auftritt, wenn die Viskosität der Kühlviskositätskurve 14 größer als die zugeordnete Viskosität des Materials in der Erwärmungsviskositätskurve 12 für einen bestimmten Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus 10 zwischen den vordefinierten Start- und Endtemperaturen ist.
Eine absolute Viskositätsänderung während einer Erwärmung oder während einer Kühlung in aufeinander folgenden thermischen Zyklen (d. h. Δη_Erwärmung(T, N) = η_Erwärmung(T, N) – η_Erwärmung(T, 0) oder Δη_Kühlung(T, N) = ηKühlung (T, N) – η_Kühlung(T, 0)) kann ebenfalls aufgetragen sein, die die Änderung der Viskosität zwischen dem thermischen. Zyklus ”N” und einem thermischen ”Anfangs-” oder ”Referenz-”Zyklus ”0” während der Erwärmung oder während des Kühlungsabschnitts des thermischen Zyklus bei einer bestimmten Temperatur T als eine Funktion der Zahl des thermischen Zyklus (d. h. Zeit oder Anzahl von Motorumdrehungen) repräsentiert.
Schließlich kann eine relative Viskositätsänderung während einer Erwärmung oder während einer Kühlung für aufeinander folgende thermische Zyklen (d. h. Δη_Erwärmung(T, N) /η_Erwärmung(T, 0) oder Δn_Kühlung(T, N)/η_Kühlung(T, 0)) ebenfalls aufgetragen sein, die die absolute Viskositätsänderung geteilt durch eine Anfangsviskosität (d. h. gemessen während des Erwärmungs- oder des Kühlabschnitts eines thermischen ”Anfangs-” oder ”Referenz-”Zyklus ”0” bei einer bestimmten Temperatur T als eine Funktion der Zahl des thermischen Zyklus (d. h. Zeit oder Anzahl von Motorumdrehungen) repräsentiert.
Zunächst Bezug nehmend auf die 1A und 1B können ein beispielhaftes Viskositätshysteresediagramm und ein Diagramm der relativen Viskositätsänderung für Motoröle auf synthetischer Basis, hier ein Öl auf synthetischer Basis mit einem Viskositätsnennwert von SAE 0W-20, veranschaulicht werden.
Die Ölverschlechterungscharakteristiken für bekannte Motoröle wurden unter Verwendung eines Hochtemperatur-, Hochlast-(HTHL-)Dynamometertests bewertet. Der Dynamometer besaß eine Motordrehzahl von 3000 U/min, eine Last von 103 Nm und eine Ölsumpftemperatur von etwa 140 Grad Celsius. Überdies wurden die Viskositätsdaten für 1A (und 2A, wie nachfolgend beschrieben) unter Verwendung eines Viskosimeters Paar SVM3000 gemessen. Zusätzlich variierte die Temperatur während des Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus 10 für die Ölproben von dem Dynamometertest, der in den 1A und 2A beschrieben ist, zwischen 20 und 105 Grad Celsius mit einer durchschnittlichen Temperaturänderungsrate, die bei 2 Grad Celsius pro Minute eingestellt war.
Wie in 1A gezeigt ist, wurden 6 Proben des synthetischen Öls SAE 0W-20 zu vorbestimmten Zeiten (hier variierend von 10 Stunden bis 290 Stunden) von einem Motordynamometertest unter Bedingungen genommen, wie oben beschrieben ist. Die Motorölproben wurden dann von etwa 20 Grad Celsius auf etwa 105 Grad Celsius erwärmt und dann zurück auf etwa 20 Grad Celsius gekühlt, um einen thermischen Zyklus 10 zu vervollständigen. Die Motorölviskosität wurde während des thermischen Zyklus 10 kontinuierlich gemessen, wobei die Erwärmungsviskositätskurve (gezeigt als durchgezogene Linie 12 in 1A) und Kühlviskositätskurve (gezeigt als gestrichelte Linie 14 in 1A) erzeugt wurde. Von dem thermischen Zyklus 10 wird angenommen, dass er eine typische Motorleistungsfähigkeit nachahmt, wenn ein Motor zuerst eingeschaltet wird (Erzeugen der Erwärmungsviskositätskurve 12, wenn der Motor das Öl erwärmt) und anschließend abgeschaltet wird (Erzeugen der Kühlungsviskositätskurve 14, wenn das Öl abkühlt).
In 1B wurden die relativen Viskositätsänderungen für diese 6 Proben wie auch anderer Proben, die zu variierenden Zeiten während derselben Dynamometerprüfung gesammelt wurden, aufgetragen.
Wie in 1A gezeigt ist, verschlechterte sich die Viskosität des Öls auf synthetischer Basis mit der Zeit, was zunächst durch eine Zunahme in der gemessenen Viskosität bei den verschiedenen Temperaturen entlang sowohl der Erwärmungs- als auch Kühlungskurven 12, 14 angegeben ist. Überdies stieg, wie in beiden 1A und 1B gezeigt ist, sowohl die Absolutgröße der Hysterese als auch die relative Viskositätsänderung über die Zeit. Gemeinsam können diese Messungen bestätigen, dass sich das Öl SAE 0W-20 mit der Zeit verschlechterte.
Nun Bezug nehmend auf 2A kann ein beispielhaftes Viskositätshysteresediagramm (d. h. ein Hystereseprofil) ähnlicher Weise für Motoröle auf mineralischer Basis, hier ein kommerziell erhältliches Öl SAE 5W-30 GF-4, veranschaulicht werden. In 2A wurden vier Testproben von einem Dynamometertest unter denselben Testbedingungen, wie für 1A oben beschrieben ist, gesammelt.
Wie in 2A gezeigt ist, stiegen die gemessene Viskosität, die absolute Amplitude wie auch die Größe der Hysterese alle über die Zeit. Dieser Test kann daher ähnlich zu 1A oben bestätigen, dass das Motoröl auf mineralischer Basis SAE 5W-30 GF-4 sich mit der Zeit verschlechterte.
Überdies wechselte das Vorzeichen der Hysterese für das Öl auf mineralischer Basis SAE 5W-30 GF-4 von negativ (d. h. wenn die Viskosität der Kühlungskurve kleiner als die Viskosität in der Erwärmungskurve ist) an einem Punkt zwischen 237 und 333 Stunden auf positiv, wie an dem Profil für 333 Stunden ausgedrückt ist. Es wird angenommen, dass eine derartige Änderung des Vorzeichens der Viskosität aufgrund des Beginns einer thermischen Polymerisierung des Motoröls auf mineralischer Basis SAE 5W-30 GF-4 erfolgt, die mit einer Zunahme der Menge an Öl Verschlechterungsprodukten korreliert, die in Pentan unlöslich sind, ein Phänomen, das allgemein mit dem Beginn einer Schlammbildung in Verbindung gebracht wird.
Nun Bezug nehmend auf 2B wurde eine separate (die 333-Stunden- oder Testende-)Probe des Öls auf mineralischer Basis SAE 5W-30 GF-4 über zwei aufeinander folgende thermische Zyklen 10A und 10B bewertet. Wie das Diagramm zeigt, waren die Viskositäten, die entlang der Erwärmungsviskositätskurve 12B und Kühlungsviskositätskurve 14B des späteren thermischen Zyklus 10B gemessen wurden, größer als die zugeordneten Viskositäten in der ersten Erwärmungsviskositätskurve 12A und der ersten Kühlungsviskositätskurve 12A. Überdies war die Größe der Hysterese in dem späteren thermischen Zyklus 10B größer, was als ein Hinweis auf eine beginnende Polymerisierungsreaktion angenommen wird.
Die beispielhaften Ausführungsformen hier verwenden diese Hysteresefaktoren, wie oben in den 1A, 1B, 2A und 2B graphisch dargestellt sind, um ein An-Bord-Verfahren bereitzustellen, das den Zustand einer Ölverschlechterung und den Beginn von Schlamm bestimmen kann, um eine Minderung der Motorleistungsfähigkeit zu verhindern oder zu minimieren. Die beispielhaften Ausführungsformen können in Systemen mit Ölen auf mineralischer Basis oder synthetischer Basis verwendet werden. Zusätzlich können, da als Tatsache angenommen wird, dass viele Einzelpersonen zusätzliches Motoröl in einen Motor einführen können, das nicht dieselbe Zusammensetzung wie das ursprüngliche Öl besitzt, die beispielhaften Ausführungsformen für Mischungen von Ölen auf mineralischer Basis oder Ölen auf synthetischer Basis mit variierenden Zusammensetzungen oder Verschlechterungszuständen verwendet werden.
Bei einem beispielhaften Verfahren und einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 3 gezeigt ist, kann ein Motor 20 vorgesehen sein, der eine Menge an Motoröl 22 aufweist. Das Motoröl 22 kann Motoröl 22 auf mineralischer Basis oder synthetischer Basis sein, ähnlich dem, das oben beschrieben und in den 1A, 1B, 2A und 2B gezeigt ist.
Ein oder mehrere Sensoren 24 können in dem Motor 20 an strategischen Positionen innerhalb der Strömung des Motoröls 22 gekoppelt sein. Diese Sensoren 24 können die Viskosität des Motoröls 22 messen. Es können auch ein oder mehrere Temperatursensoren 28 an strategischen Positionen in dem Motor 20 vorgesehen sein, um die Temperatur des Motoröls 22 zu messen. Die Viskositätssensoren 24 und die Temperatursensoren 28 können auch mit dem Prozessor 26 elektrisch gekoppelt sein. Wie in 3 gezeigt ist, kann bei einem Beispiel ein einzelner Viskositätssensor 24 und ein einzelner Temperatursensor 28 in der Ölwanne 40 gekoppelt sein und elektronisch mit dem Prozessor 26 gekoppelt sein.
Viele verschiedene Typen von Viskositätssensoren 24, die elektronisch mit dem Prozessor 26 gekoppelt werden können, können einzeln oder in Kombination bei den beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden. Bei verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der Viskositätssensor 24 eine torsionsbasierte Vorrichtung (ähnlich dem Online-Viskosimeter Viscolite 1100LX1, erhältlich bei Hydramotion Ltd. in Malton, York, England), ein Vibrationsgabeltransmitter (ähnlich zu Solartron^® Visconic Industrial Viscosity Transmitter, erhältlich von Mobrey Inc. in Houston, Texas) oder ein Vibrationsleseviskosimeter sein. Selbstverständlich sollte der aktuelle Viskositätssensor 24 zum Gebrauch in dem Motor 20 von 3 robust genug sein, um in einer Motorumgebung zu funktionieren, und dementsprechend bemessen sein, um in eine gewünschte Größe und einen gewünschten Raum zu passen.
Bei den beispielhaften Ausführungsformen können viele Typen von Temperatursensoren 28, die elektronisch mit dem Prozessor gekoppelt werden können, einzeln oder in Kombination verwendet werden. Es existieren viele Typen und sie können alle Sorten von Formen besitzen. Beispielsweise kann ein Allzweck-Temperatursensor 28 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ein kleiner Zylinder sein (für einen Platintemperaturdetektor, auch bekannt als Pt RTD). Ein anderer Typ eines Allzweck-Temperatursensors 28 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine Schweißverbindung von zwei Drähten sein, die aus ungleichen Metallen bestehen (für ein Thermoelement). Ein noch weiterer Allzweck-Temperatursensor 28, der verwendet werden kann, ist ein kleiner temperaturabhängiger Widerstand, der auf einem flachen Keramiksubstrat abgeschieden ist, ansonsten bekannt als ein Thermistor. Selbstverständlich sollte der aktuelle Temperatursensor 28 zur Verwendung in dem Motor 20 von 3 robust genug sein, um in einer Motorumgebung zu funktionieren, und entsprechend bemessen sein, um in eine gewünschte Größe und Form zu passen.
Gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform können der Temperatursensor 28 und der Viskositätssensor 24 in einen Online-Viskosimeter mit integriertem Temperatursensor auf eine ähnliche Weise wie der Viscolite 1100LX1 Online-Viskosimeter, der oben offenbart ist, kombiniert sein, der einen in seinen Körper eingebauten Pt RTD mit 100 Ohm aufweist.
Der Prozessor 26 ist mit einem Algorithmus ausgestattet, der in der Lage ist, einen elektronischen Eingang von den Sensoren 24, 28 zu empfangen und entweder eine Größe der Hysterese oder ein Vorzeichen der Hysterese oder sowohl eine Größe als auch ein Vorzeichen der Hysterese zu vorbestimmten Zeitintervallen als eine Funktion der gemessenen Viskosität und Temperatur des Öls 22 zu bestimmen. Der Prozessor 26 kann auch einen Algorithmus aufweisen, um eine absolute Amplitude und/oder eine Viskositätsamplitude des Motoröls 22 zu bestimmen.
Der Prozessor 26 kann daher das Niveau der Ölverschlechterung berechnen und die Bildung von Schlammvorläufern zu einem gegebenen Zeitpunkt als eine Funktion der Größe der Hysterese oder des Vorzeichens der Hysterese oder sowohl einer Größe als auch eines Vorzeichens der Hysterese für einen gegebenen thermischen Zyklus detektieren. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor auch den Viskositätswert und die absolute Amplitude der Hysterese des Motoröls während eines bestimmten Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus einbeziehen. Wenn das Niveau an Ölverschlechterung in dem Motoröl 22 einen vorbestimmten Wert erreicht, wie durch die gemessene Viskosität und Temperatur bestimmt ist, oder der Beginn einer Schlammbildung durch eine Änderung des Vorzeichens der Hysterese detektiert ist, kann eine Benachrichtigung von dem Prozessor 26 an einen Bediener geliefert werden.
Wenn der Motor 22 in einem Kraftfahrzeug 40 gekoppelt ist, wie in 3 gezeigt ist, kann die Benachrichtigung von dem Prozessor 26 an eine Motorprüfleuchte 50 geliefert werden, die in dem Fahrgastraum 52 des Kraftfahrzeugs 40 angeordnet sein kann.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor 26 mit dem Motor 20 auf eine solche Weise gekoppelt sein, dass er in der Lage ist, Verbrennungsereignisse zu detektieren. Wenn diese Verbrennungsereignisse beginnen, wie beispielsweise, wenn der Motor das erste Mal eingeschaltet wird, liest der Prozessor 26 die Viskositäten, da die Öltemperatur zwischen zwei vorbestimmten Temperaturwerten zunimmt, auch bekannt als ein vorbestimmter Minimaltemperaturwert und ein vorbestimmter Maximaltemperaturwert. Beispielsweise können, wie in den 1 und 2 oben gezeigt ist, die Temperaturen zwischen etwa 20 und 105 Grad Celsius liegen und somit etwa der Erwärmungsviskositätskurve 12 der 1A und 2A entsprechen. Wenn der Motor 20 anschließend abgeschaltet wird, nimmt der Prozessor 26 eine Reihe von Viskositätsmessungen, wenn das Motoröl zwischen den beiden vorbestimmten Temperaturwerten abkühlt (d. h. ähnlich der Kühlungsviskositätskurve 14 der 1A und 2A). Dies vervollständigt einen Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus 10 auf eine Weise, die ähnlich der ist, die oben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
Der Prozessor 26 kann dann in der Lage sein, für diesen bestimmten thermischen Zyklus das Vorzeichen der Hysterese zu bestimmen und die Größe der Hysterese zu berechnen.
Somit kann bei einer beispielhaften Ausführungsform, wenn der Prozessor 26 bestimmen kann, dass eine Größe der Hysterese einen vorbestimmten Wert in einem thermischen Zyklus erreicht wird, was angibt, dass die Oxidationsrate und der Beginn der Bildung von Schlammvorläufern für das Motoröl einen vorbestimmten kritischen Wert erreicht hat, der Prozessor 26 ein Signal an den Bediener senden. Wie in 3 kann dies durch Senden eines Signals durchgeführt werden, um eine Motorprüfleuchte 50 zu beleuchten.
Ähnlicherweise kann bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform, bei der der Prozessor 26 bestimmen kann, dass das Vorzeichen der Hysterese von negativ zu positiv gewechselt ist, was den Start einer ernsthaften Ölverschlechterung und dem Beginn einer Schlammbildung für das Motoröl angibt, der Prozessor 26 ein Signal an den Bediener senden. Wie in 3 kann dies durch Senden eines Signals durchgeführt werden, um eine Motorprüfleuchte 50 zu beleuchten.
Bei einer anderen verwandten Ausführungsform kann der Prozessor 26 derart konfiguriert sein, dass er ein Signal an die Motorprüfleuchte 50 sendet, wenn entweder die Größe der Hysterese einen vorbestimmten Wert in einem einzelnen thermischen Zyklus erreicht hat oder wenn das Vorzeichen der Hysterese in aufeinander folgenden thermischen Zyklen gewechselt hat.
Bei einer noch anderen verwandten Ausführungsform kann der Prozessor 26 auch so konfiguriert sein, dass er den Viskositätswert zusätzlich zu entweder der Größe der Hysterese oder dem Wechsel des Vorzeichens der Hysterese oder sowohl der Größe als auch dem Wechsel des Vorzeichens der Hysterese bei der Bestimmung einbezieht, wann der Bediener benachrichtigt werden soll. Ähnlicherweise kann der Prozessor 26 auch so konfiguriert sein, dass er die relative Viskositätsänderung über zahlreiche Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen zu entweder der Größe der Hysterese oder dem Wechsel des Vorzeichens der Hysterese oder sowohl der Größe als auch dem Wechsel des Vorzeichens der Hysterese bei der Bestimmung mit einbezieht, wann der Bediener benachrichtigt werden soll. Auch kann der Prozessor 26 so konfiguriert sein, dass er den Viskositätswert und die relative Viskositätsänderung über zahlreiche Erwärmungs-Kühlungs-Zyklen zusätzlich zu entweder der Größe der Hysterese, dem relativen Hysteresewert oder dem Wechsel des Vorzeichens der Hysterese oder sowohl der Größe als auch der Änderung des Vorzeichens der Hysterese einbezieht.
Die beispielhaften Ausführungsformen hier können ein einfaches Verfahren zur Bestimmen des Beginns einer schnellen Ölverschlechterung und Schlammbildung bereitstellen, das auf der Schädigung des Motoröls 20 selbst in Echtzeit basiert, und nicht auf vorhersagenden Indikatoren, wie Zeit oder gefahrene Distanz (für Kraftfahrzeuganwendungen) oder lediglich basierend auf der Anzahl von Verbrennungsereignissen. Das Verfahren ist dahingehend robust, dass es sich auf interne Konsistenzprüfungen durch die Verwendung verschiedener Kriterien zur Herstellung des Ausmaßes an Ölverschlechterung verlässt. Das Verfahren kann eine erhöhte Motorhaltbarkeit, reduzierte Garantiekosten sowie eine reduzierte Ölwechselhäufigkeit bereitstellen.
Die obige Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und somit sind Abwandlungen derselben nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

SAE 0W-20 [0024]
SAE 0W-20 [0026]
SAE 0W-20 [0028]
SAE 5W-30 GF-4 [0029]
SAE 5W-30 GF-4 [0030]
SAE 5W-30 GF-4 [0031]
SAE 5W-30 GF-4 [0031]
SAE 5W-30 GF-4 [0032]

Claims

Verfahren, umfassend, dass: ein Motor bereitgestellt wird, der eine Menge an Motoröl aufweist; eine Größe der Viskositätshysterese der Menge von Motoröl in einem Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus als eine Funktion einer gemessenen Temperatur der Menge an Motoröl bestimmt wird; und ein Zustand einer Motorölverschlechterung in der Menge von Motoröl aus dem Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus als eine Funktion der bestimmten Größe der Hysterese für den Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Größe der Hysterese der Menge an Motoröl als eine Funktion einer gemessenen Temperatur der Menge an Motoröl umfasst, das: die Menge an Motoröl von einer ersten vorbestimmten Temperatur auf eine zweite vorbestimmte Temperatur erwärmt wird; ein erster Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Motoröl zwischen der ersten vorbestimmten Temperatur und der zweiten vorbestimmten Temperatur erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein zweiter Satz von Viskositätswerten für die Menge an Motoröl bei einer oder mehreren Temperaturen gemessen wird, wenn die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; eine Größe der Hysterese aus dem Absolutwert der Differenz zwischen dem ersten Satz von Viskositätswerten und dem zweiten Satz von Viskositätswerten bestimmt wird; und ein Bediener des Motors benachrichtigt wird, wenn die Größe der Hysterese ein vorbestimmtes minimales Niveau erreicht.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass: die Menge an Motoröl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt wird; ein dritter Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein vierter Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl anschließend von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein erstes Vorzeichen der Hysterese durch Vergleich des ersten Satzes von Viskositätswerten mit dem zweiten Satz von Viskositätswerten bestimmt wird; ein zweites Vorzeichen der Hysterese durch Vergleich des dritten Satzes von Viskositätswerten mit dem vierten Satz von Viskositätswerten bestimmt wird; das erste Vorzeichen der Hysterese mit dem zweiten Vorzeichen der Hysterese verglichen wird; und der Bediener benachrichtigt wird, wenn das erste Vorzeichen der Hysterese von dem zweiten Vorzeichen der Hysterese verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Benachrichtigen des Bedieners, wenn das erste Vorzeichen der Hysterese verschieden von dem zweiten Vorzeichen der Hysterese ist, umfasst, dass: der Bediener benachrichtigt wird, wenn das erste Vorzeichen der Hysterese verschieden von dem zweiten Vorzeichen der Hysterese ist und wenn die Größe der Hysterese ein vorbestimmtes minimales Niveau erreicht.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass: die Menge an Motoröl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt wird; ein dritter Satz von Viskositätswerten für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein vierter Satz von Viskositätswerten für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl anschließend von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; und ein Bediener benachrichtigt wird, wenn die Viskositätswerte bei einer vorbestimmten Temperatur von dem ersten Satz von Viskositätswerten, dem zweiten Satz von Viskositätswerten, dem dritten Satz von Viskositätswerten oder dem vierten Satz von Viskositätswerten einen vorbestimmten Viskositätswert erreichen oder wenn die Größe der Hysterese ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass: anschließend die Menge an Motoröl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur erwärmt wird; ein dritter Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl anschließend von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein vierter Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl anschließend von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; und ein Bediener benachrichtigt wird, wenn eine relative Viskositätsänderung bei einer vorbestimmten Temperatur oder einem gewählten Satz vorbestimmter Temperaturen zwischen dem ersten Satz von Viskositätswerten und dem dritten Satz von Viskositätswerten ein vorbestimmtes Niveau erreicht oder wenn eine relative Viskositätsänderung zwischen dem zweiten Satz von Viskositätswerten und dem vierten Satz von Viskositätswerten ein vorbestimmtes Niveau erreicht oder wenn die Größe der Hysterese ein vorbestimmtes Niveau erreicht.
Verfahren, umfassend, dass: ein Motor bereitgestellt wird, der eine Menge an Motoröl aufweist; ein erstes Vorzeichen der Hysterese der Menge an Motoröl in einem ersten Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus der Menge an Motoröl bestimmt wird; ein zweites Vorzeichen der Hysterese der Menge an Motoröl in einem anschließenden Erwärmungs-Kühlungs-Zyklus der Menge an Motoröl bestimmt wird; und ein Zustand der Motorölverschlechterung für die Menge von Motoröl durch Vergleichen des ersten Vorzeichens der Hysterese mit dem zweiten Vorzeichen der Hysterese bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bestimmen eines ersten Vorzeichens der Hysterese umfasst, dass: die Menge an Motoröl von einer ersten vorbestimmten Temperatur auf eine zweite vorbestimmte Temperatur erwärmt wird; eine erste Viskosität der Menge an Motoröl bei einer oder mehreren Temperaturen gemessen wird, wenn die Menge an Motoröl zwischen der ersten vorbestimmten Temperatur und der zweiten vorbestimmten Temperatur erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; eine zweite Viskosität der Menge an Motoröl bei einer oder mehreren Temperaturen gemessen wird, wenn die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; und ein erstes Vorzeichen der Hysterese durch Vergleichen der ersten Viskosität mit der zweiten Viskosität bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bestimmen eines zweiten Vorzeichens der Hysterese umfasst, dass: die Menge an Motoröl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt wird; eine dritte Viskosität der Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur wieder gekühlt wird; eine vierte Viskosität der Menge von Motoröl bei einer oder mehreren Temperaturen gemessen wird, wenn die Menge an Öl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; und ein zweites Vorzeichen der Hysterese durch Vergleich der dritten Viskosität mit der vierten Viskosität bestimmt wird.
Verfahren, umfassend, dass: ein Motor bereitgestellt wird, der eine Menge an Motoröl aufweist; die Menge an Motoröl von einer ersten vorbestimmten Temperatur auf eine zweite vorbestimmte Temperatur erwärmt wird; ein erster Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Motoröl zwischen der ersten vorbestimmten Temperatur und der zweiten vorbestimmten Temperatur erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein zweiter Satz von Viskositätswerten für die Menge an Motoröl bei einer oder mehreren Temperaturen gemessen wird, wenn die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur erwärmt wird; ein dritter Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl von der ersten vorbestimmten Temperatur auf die zweite vorbestimmte Temperatur wieder erwärmt anschließend erwärmt wird; anschließend die Menge an Motoröl von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; ein vierter Satz von Viskositätswerten bei einer oder mehreren Temperaturen für die Menge an Motoröl gemessen wird, wenn die Menge an Öl anschließend von der zweiten vorbestimmten Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur gekühlt wird; bei einer vorbestimmten Temperatur der erste Satz von Viskositätswerten mit dem dritten Satz von Viskositätswerten verglichen wird und der zweite Satz von Viskositätswerten mit dem vierten Satz von Viskositätswerten verglichen wird, um eine relative Viskositätsänderung in aufeinander folgenden thermischen Zyklen bei der vorbestimmten Temperatur zu bestimmen; und ein Zustand einer Motorölverschlechterung in der Menge an Motoröl in den aufeinander folgenden thermischen Zyklen als eine Funktion der bestimmten relativen Viskositätsänderung bestimmt wird.