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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Ölqualität einer Brennkraftmaschine.
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Das Öl- bzw. Motoröl als Schmiermittel der Brennkraftmaschine unterliegt einer Alterung bzw. Qualitätsverschlechterung mit der Zeit. Um die Zuverlässigkeit der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, darf die Qualität jedoch nicht zu schlecht werden, weswegen in regelmäßigen Abständen ein Ölwechsel vorzunehmen ist. Die Geschwindigkeit der Qualitätsverminderung wird aber von mehreren Parametern bestimmt und ist daher individuell unterschiedlich und u.a. auch von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine abhängig.
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Aus der
DE 10 2006 038 968 A1 ist eine Überwachung des Zustandes eines Motoröls bekannt, bei der zu unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ein Viskositätsindex bestimmt wird. Die Veränderung der Viskositätsindizes über die Zeit dienen als Maß zur Bewertung des Motorölzustandes.
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In der
DE 101 21 186 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Notwendigkeit eines Ölwechsels beschrieben, bei dem eine Ausgangsspannung eines Ölzustandssensors gemessen wird. In Abhängigkeit der Messung und einer anschließenden Bewertung wird ein Zählerwert erhöht oder erniedrigt. Unter Verwendung des Zählerwertes kann ein Warnsignal ausgelöst werden.
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Die Ölqualität wird u.a. durch den Eintrag von Fremdstoffen in das Öl, beispielsweise Kraftstoff und/oder Wasser negativ beeinträchtigt. Diese Fremdstoffe können allerdings auch bei einer ausreichend hohen Erwärmung des Öl über eine bestimmte Zeitdauer wieder aus dem Öl ausgetragen werden. D.h. die Qualitätsminderung wird einerseits durch Kaltläufe beschleunigt, wobei andererseits eine ausreichende Ölerwärmung zu einer temporären Verbesserung der Ölqualität bzw. zu einer Regeneration des Öls führen kann.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Überwachen der Ölqualität einer Brennkraftmaschine und eine entsprechende Brennkraftmaschine anzugeben, bei denen zuverlässig und einfach eine Qualitätsminderung erkannt wird und ggf. erforderliche Maßnahmen eingeleitet werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, welches erfindungsgemäß die folgende Schritte aufweist:
- (a) Erfassen der Betriebszeit der Brennkraftmaschine und/oder der Öltemperatur;
- (b) Vergleichen der erfassten Betriebszeit und/oder Öltemepratur mit vorbestimmten Schwellenwerten, wobei zumindest ein Teil der Schwellenwerte mittels eines Modells zur Bestimmung von Ölzustandsparametern aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ermittelt wird;
- (c) Bewerten des aktuellen Betriebs als Kaltlauf, wenn beim Vergleichen die Schwellenwerte unterschritten werden;
- (d) Hochzählen eines Zählerwertes bei jedem Kaltlauf;
- (e) Erzeugen einer Warnung, wenn der Zählerwert einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
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Ferner wird die Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine gelöst, die eine Ölwanne mit Motoröl, an der mindestens ein Temperatursensor angeordnet ist, und eine Überwachungseinrichtung zur Duchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein aktueller Betrieb als Kaltlauf bewertet wird, wenn die Betriebszeit zu kurz und/oder die erreichte Öltemperatur zu gering ist. Da Kaltläufe die Alterung des Motoröls erheblich beschleunigen wird bei Erreichen einer bestimmten Anzahl von Kaltläufen eine Warnung erzeugt, um eine weitere Qualitätsminderung des Öls durch zusätzliche Kaltläufe zu vermeiden, die anschließend zu einem Motorschaden führen können.
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Ergänzend zur Bewertung als Kaltlauf wird ein aktueller Betrieb als Warmlauf bewertet, wenn beim Vergleichen die Schwellenwerte überschritten werden. Somit unterliegt jeder Betrieb der Brennkraftmaschine einer Bewertung.
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Um eine gewisse Ölregeneration durch ausreichende Erwärmung des Motoröls berücksichtigen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einem Warmlauf in Abhängigkeit von der erfassten Betriebszeit und/oder der erfassten Öltemperatur der Zählerwert unverändert bleibt oder heruntergezählt wird. Dies ermöglicht eine gestufte Rücksetzung des Zählerwertes in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen.
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In vorteilhafter Weise werden zumindest ein Teil der Schwellenwerte in einem oder mehreren Kennfeldern hinterlegt. Die Kennfelder können empirisch für jeden Motor spezifisch ermittelt werden und anschließend zur Verfügung gestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Teil der Schwellenwerte mittels eines Modells aus Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ermittelt, wodurch eine individuelle Berücksichtungung der speziellen Betriebsbedingungen ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
- 1 schematisch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine; und
- 2 ein Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In 1 ist stark vereinfacht eine Brennkraftmaschine 1 dargestellt, die ein Motorgehäuse 2 und eine Ölwanne 3 aufweist. Das Motorgehäuse 2 setzt sich beispielsweise aus einem Kurbelgehäuse, einem Zylindergehäuse, einem Zylinderkopf und einer Zylinderkopfhaube zusammen, die Mangels Notwendigkkeit hier nicht im Detail dargestellt sind. An dem Motorgehäuse 2 ist ein Temperatursensor 4 zur Erfassung der Kühlwassertemperatur angeordnet.
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In der Ölwanne 3 befindet sich Motoröl 5, dessen Füllstand in der 1 durch eine unregelmäßige Linie angedeutet ist. Das Motoröl 5 befindet sich somit unterhalb dieser Linie. An der Ölwanne 3 sind weitere Sensoren 6 und 7 angeordnet, die zumindest teilweise in das Motoröl 5 hineinragen. Hierbei ist der Sensor 6 ein Temperatursensor zur Erfassuung der Motoröltemperatur und der Sensor 7 ist ein Schadstoffsensor, der beispielsweise den Wassergehalt des Motoröls 5 erfassen kann. Optional können weitere Sensoren vorgesehen sein, die beispielsweise den Füllstand, die Viskosität, die Alterung oder andere Ölzustandsparameter messen können.
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Der Temperatursensor 4 an dem Motorgehäuse 2 sowie die Sensoren 6 und 7 an der Ölwanne 3 sind mittels geeigneter Signalleitungen 8 mit einer Überwachungseinrichtung 9 verbunden. Ebenfalls über eine Signalleitung 8 ist an der Überwachungseinrichtung 9 ein weiterer Temperatursensor 10 zur Erfassung der Umgebungstemperatur angeschlossen. Die Überwachungseinrichtung 9 ist ausgebildet, die eingehenden Sensorsignale auszuwerten und das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen bzw. zu steuern. Schließlich ist die Überwachungseinrichtung 9 über eine geeignete Signalleitung 8 mit einem Motorsteuergerät 11 verbunden, um erforderlichenfalls einen Eingriff in die Motorsteuerung vornehmen zu können.
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Zur Qualitätsanalyse kann die Überwachungseinrichtung 9 sowohl auf die Sensorsignale als auch auf hinterlegte Kennfelder zurückgreifen. Die Kennfelder werden in an sich bekannter Weise motorspezifisch beispielsweise in Vorversuchen ermittelt. Die Überwachungseinrichtung 9 kann ferner auf weitere Sensorsignale von an der Brennkraftmaschine 1 vorgesehenen Sensoren und/oder auf Daten der Motorsteuerung zurückgreifen, beispielsweise der Kühlmitteltemperatur, der last- und drehzahlabhängigen Einspritzmenge, der Zylinderdrücke, der Umgebungstemperatur etc.
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2 zeigt ein Fließdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfingsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren beginnt bei 20 mit einem Starten der Brennkraftmaschine. Im Schritt 21 wird die Anzahl der bisherigen und abgespeicherten Kaltläufe abgefragt, die als Zählerwert Z hinterlegt ist. Im Schritt 22 beträgt der Zählerwert Z weniger als ein vorbestimmter Grenzwert X, der motorspezifisch die zulässige Anzahl von Kaltläufen angibt. Im Schritt 22 ist die Anzahl der Kaltläufe nicht kritisch und die Fahrt wird ohne weitere Maßnahmen fortgesetzt, bis sie im Schritt 23 beendet wird.
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Im Schritt 24 werden nun die für die aktuelle bzw. soeben beendete Fahrt geltenden Motorlaufbedingungen erfasst. Zu diesen Motorlaufbedingungen gehören beispielsweise die Betriebszeit bzw. -dauer, die Temperatur des Motoröls, die Umgebungstemperatur und/oder die Kühlwassertemperatur. Weiterhin können beispielsweise eine Motordrehzahl, eine Motorlast und/oder Fahrpedalwerte als Motorlaufbedingungen berücksichtigt werden. Ferner können ebenfalls die zeitlichen Verläufe der verschiedenen Temperaturwerte erfasst werden. Ist das Motoröl nicht über eine motorspezifische Schwellentemperatur Y hinaus erwärmt worden, wie im Schritt 25 angedeutet ist, so wird der aktuelle Betrieb als Kaltlauf bewertet und im Schritt 26 der Zählerwert Z um 1 erhöht. Der neue Zählerwert wird entsprechend abgespeichert. Im Schritt 27 wird nun die Erfassung der Motorlaufbedingungen abgeschlossen. Mit einem erneuten Starten des Motors beginnt das Verfahren erneut im Schritt 20.
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Wenn die Öltemperatur die Schwellentemperatur Y nach Abstellen des Motor erreicht bzw. überschritten hat, wie im Schritt 28 angedeutet ist, wird der aktuelle Betrieb als Warmlauf bewertet und im Schritt 29 der Zählerwert Z entsprechend zurückgesetzt. Dieser neue Zählerwert Z wird nun abgespeichert.
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Das Zurücksetzen kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Zunächst kann abhängig von den Motorlaufbedingungen der Zählerwert Z nicht erhöht werden, sondern zunächst unverändert bleiben. Bei einer höheren erreichten Temperatur kann der Zählerwert Z um einen bestimmten Betrag erniedrigt werden, um bei einer vorbestimmtne Höchsttemperatur des Motoröls bis auf Null zurück gesetzt zu werden.
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Es ist offensichtlich, dass zu den Motorlaufbedingungen auch die Fahrtdauer und weitere Sensorsignale gehören können, die eine Information über den Zustand bzw. die Qualität des Motoröls erlauben. Dann ist die Entscheidung bzw. Bewertung des aktuellen Motorbetriebs als Kaltlauf nicht nur temperaturabhängig, sondern hängt zusätzlich von der Fahrtdauer und den weiteren erfassten Sensorsignalen ab. So kann ein längerer Betrieb mit einer bestimmten Öltemperatur ggf. zu einer größeren Zurücksetzung des Zählerwertes Z führen als ein kurzer Betrieb mit einer höheren Öltemperatur. Beispielsweise kann der Zählerwert Z auch durch Berücksichtigung von Eintrag bzw. Austrag von Wasser und/oder Kraftstoff im Motoröl hoch- bzw. herunter gezählt werden.
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Nach einer Abfrage des Zählerwertes Z im Schritt 21 kann bei entsprechend häufigen, vorherigen Kaltläufen der Zählerwert Z den vorbestimmten Grenzwert X im Schritt 30 überschreiten. Dann wird im Schritt 31 eine Warnung in Abhängigkeit eines Warnschwellenwertes W erzeugt und ausgegeben. Entsprechend dem Warnschwellenwert W können Warnlichter aufleuchten und/oder Aufforderungen an den Fahrer angezeigt werden. Die Aufforderungen sind vorteilhaft gestuft und können beispielsweise den Text „Bitte den Motor warmfahren!“, „Bitte den Motor warmfahren und einen Ölwechsel vornehmen!“ oder „Achtung Ölwechsel vornehmen - Motorschaden droht!“ aufweisen. Neben diesen optischen Warnsignalen können zusätzlich akustische Warnmeldungen vorgesehen sein.
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Der Ölwechsel wird im Schritt 32 abgefragt und nach einem erfolgtem Ölwechsel kann im Schritt 33 eine entsprechende Eingabe erfolgen. Anschließend wird im Schritt 34 der Zählerwert Z auf Null gesetzt, da das Motoröl vollständig ersetzt wurde. Ferner kann die Warnstufe bzw. der Warnschwellenwert W angepasst werden. Die Fahrt kann nun im Schritt 35 beendet werden, woraufhin das Verfahren mit Schritt 24 fortgesetzt wird.
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Wurde allerdings kein Ölwechsel vorgenommen und ist im Schritt 36 eine entsprechende Eingabe erfolgt, wird im Schirtt 37 der Warnschwellenwert W erhöht. Ferner sind neben der Erhöhung der Warnschwelle Maßnahmen zum Schutz des Motors möglich, in dem über das Motorsteuergerät beispielsweise ein Notlaufbetrieb oder gar ein Abstellen des Motors vorgenommen werden kann.
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Obwohl das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel eine Bewertung des aktuellen Betriebs nach einem Beenden einer Fahrt vornimmt, kann alternativ permanent während des Motorbetriebes die entsprechenden Ölqualitätsparameter erfasst und bewertet werden. So können während der Fahrt der Zählerwert Z und /oder Warnschwellenwert W in Abhängigkeit der Motorparameter angepasst und korrigiert werden. So kann nach dem Starten der Brennkraftmaschine zunächst standardmäßig der aktuelle Betrieb als Kaltlauf bewertet werden. Bei entsprechender Betriebszeit und Erwärmung des Motoröls wird die Bewertung korrigiert und der aktuelle Betrieb wird als Warmlauf bewertet. In Abhängigkeit der Betriebszeit und/oder Ölerwämung und ggf. unter Berücksichtigung weiterer Parameter kann der Warnschwellenwert W und der Zählerwert Z korrigiert und anschließend neu abgespeichert werden.
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Die Zustands- bzw. Qualitätsüberwachung des Motoröls kann auf der Basis von gemessenen Sensorsignalen erfolgen, die an die Überwachungseintrichtung geleitet werden. Die Überwachungseinrichtung kann anhand der Messsignale den Zustand des Motoröls bewerten. Erfindungsgemäß werden weitere Ölzustandsparameter aus einem geeigneten Modell aus Motorbetriebsparametern ermittelt. Diese Motobetriebsparameter können beispielsweise die Öltemperatur, die Kühlwassertemperatur, die last- und drehzahlabhängige Einspritzmenge, die Außen- bzw. Umgebungstemperatur sowie die Laufzeit sein. So kann beispielsweise aus diesen Motorparametern ein Eintrag bzw. ein Austrag von Wasser und/oderKraftstoff im Motoröl ermittelt werden, der abgespeichert bei einem nächsten Betrieb als Basiswerte dienen.
