DE102015223216A1

DE102015223216A1 - viscosity measurement

Info

Publication number: DE102015223216A1
Application number: DE102015223216.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Weber; Rico Glöckner; Marcus Hiemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem ersten Drucksensor (101), einem zweiten Drucksensor (103), einem Stromventil (111) und mindestens einer mindestens teilweise mit einem Fluid befüllbaren Kavität (105); wobei der erste Drucksensor (101) druckleitend der Kavität (105) verbunden ist. Der zweite Drucksensor (103) über das Stromventil (111) druckleitend mit der Kavität (105) verbunden ist; wobei zwischen der Kavität (105) und dem zweiten Drucksensor (103) kein Fluid entweichen kann.The invention relates to an arrangement having a first pressure sensor (101), a second pressure sensor (103), a flow valve (111) and at least one at least partially fillable with a fluid cavity (105); wherein the first pressure sensor (101) is pressure-conductively connected to the cavity (105). The second pressure sensor (103) via the flow control valve (111) is pressure-conductively connected to the cavity (105); wherein no fluid can escape between the cavity (105) and the second pressure sensor (103).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.

Es gibt unterschiedliche Öle, welche zum Betreiben eines Getriebes zugelassen werden. Häufig sind sowohl hoch-viskose als auch nieder-viskose Öle für ein einziges Getriebe zugelassen. Dies kann beim Betrieb des Getriebes zu Problemen führen. Daher sind Lösungen erforderlich, die Viskosität des in dem Getriebe befindlichen Öls zu ermitteln. There are different oils that are allowed to operate a transmission. Often, both high viscosity and low viscosity oils are permitted for a single transmission. This can lead to problems during operation of the transmission. Therefore, solutions are needed to determine the viscosity of the oil in the transmission.

Die Druckschrift DE 10 2007 048 812 B3 offenbart eine Anordnung mit einer Schmierstoffleitung, einem ersten Drucksensor und einem zweiten Drucksensor. Die Schmierstoffleitung ist mit einem Drosselventil versehen. Der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor sind auf unterschiedlichen Seiten des Drosselventils druckleitend mit der Schmierstoffleitung verbunden. Wenn Schmierstoff durch die Schmierstoffleitung fließt, ist der gemessene Druck vor dem Drosselventil größer als hinter dem Drosselventil. Diese Druckdifferenz nimmt mit steigender Viskosität des Schmierstoffs zu. Die Druckdifferenz lässt somit Rückschlüsse auf die Viskosität des Schmierstoffs zu. Von Nachteil ist allerdings, dass sich durch das Drosselventil der Volumenstrom des durch die Schmierstoffleitung fließenden Schmierstoffs verringert. The publication DE 10 2007 048 812 B3 discloses an arrangement with a lubricant line, a first pressure sensor and a second pressure sensor. The lubricant line is equipped with a throttle valve. The first pressure sensor and the second pressure sensor are pressure-conductively connected to the lubricant line on different sides of the throttle valve. When lubricant flows through the lubricant line, the measured pressure upstream of the throttle valve is greater than behind the throttle valve. This pressure difference increases with increasing viscosity of the lubricant. The pressure difference thus allows conclusions about the viscosity of the lubricant. The disadvantage, however, is that reduced by the throttle valve, the flow of the lubricant flowing through the lubricant line.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Viskosität eines Fluids unter Vermeidung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu ermitteln. Insbesondere soll es möglich sein, bei gleichbleibendem Volumenstrom die Viskosität eines eine Fluidleitung durchfließenden Fluids zu ermitteln. The invention has for its object to determine the viscosity of a fluid while avoiding the known from the prior art solutions inherent disadvantages. In particular, it should be possible to determine the viscosity of a fluid flowing through a fluid line at a constant volume flow.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Die Anordnung weist einen ersten Drucksensor, einen zweiten Drucksensor, ein Stromventil und mindestens eine Kavität auf. This object is achieved by an arrangement according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims. The arrangement comprises a first pressure sensor, a second pressure sensor, a flow control valve and at least one cavity.

Eine Kavität setzt das Vorhandensein einer Komponente voraus, welche die Kavität ausbildet. Bei der Kavität handelt es sich um einen mindestens teilweise mit einem Fluid befüllbaren Hohlraum, der mindestens teilweise von der Komponente umschlossen wird und vorzugsweise mindestens teilweise mit dem Fluid gefüllt ist. Vorzugsweise bildet ein Rohr die Kavität der erfindungsgemäßen Anordnung aus. Das Rohr wird von dem Fluid durchflossen, dient also als eine Fluidleitung. Das Innere des Rohrs stellt die mindestens teilweise mit dem Fluid gefüllte Kavität dar. A cavity requires the presence of a component that forms the cavity. The cavity is a cavity which can be filled at least partially with a fluid and which is at least partially enclosed by the component and is preferably at least partially filled with the fluid. Preferably, a tube forms the cavity of the arrangement according to the invention. The tube is traversed by the fluid, thus serving as a fluid line. The interior of the tube represents the at least partially filled with the fluid cavity.

Bei dem Fluid handelt es sich bevorzugt um einen Schmierstoff bzw. Öl. Vorzugsweise ist die Kavität vollständig mit dem Fluid gefüllt. The fluid is preferably a lubricant or oil. Preferably, the cavity is completely filled with the fluid.

Der erste Drucksensor ist druckleitend mit der Kavität verbunden. Ein in der Kavität herrschender Druck wird zu dem ersten Drucksensor übertragen. Entsprechend misst der erste Drucksensor einen in der Kavität herrschenden Druck. Ist die Kavität mindestens teilweise mit dem Fluid gefüllt, handelt es sich bei dem in der Kavität herrschenden Druck um einen Druck, mit dem das Fluid beaufschlagt ist. The first pressure sensor is pressure-conductively connected to the cavity. A pressure prevailing in the cavity is transmitted to the first pressure sensor. Accordingly, the first pressure sensor measures a pressure prevailing in the cavity. If the cavity is at least partially filled with the fluid, the pressure prevailing in the cavity is a pressure which is applied to the fluid.

Vorzugsweise ist der erste Drucksensor so mit der Kavität verbunden, dass zwischen der Kavität und der ersten Drucksensor kein Fluid entweichen kann. Es ist also nicht möglich, dass zwischen der Kavität und dem ersten Drucksensor Fluid entweicht. Eine fluid- und druckleitende Verbindung zwischen der Kavität und dem ersten Drucksensor weist keine Verzweigung auf. Preferably, the first pressure sensor is connected to the cavity such that no fluid can escape between the cavity and the first pressure sensor. It is therefore not possible for fluid to escape between the cavity and the first pressure sensor. A fluid and pressure conductive connection between the cavity and the first pressure sensor has no branching.

Erfindungsgemäß ist der zweite Drucksensor über das Stromventil druckleitend mit der Kavität derart verbunden, dass zwischen der Kavität und dem zweiten Drucksensor kein Fluid entweichen kann. Dies bedeutet, dass es nicht möglich ist, dass zwischen der Kavität und dem zweiten Drucksensor Fluid entweicht. Insbesondere kann zwischen dem Stromventil und dem zweiten Drucksensor kein Fluid entweichen. According to the second pressure sensor via the flow control valve is pressure-conductively connected to the cavity such that no fluid can escape between the cavity and the second pressure sensor. This means that it is not possible for fluid to escape between the cavity and the second pressure sensor. In particular, no fluid can escape between the flow control valve and the second pressure sensor.

Zwischen der Kavität und dem Stromventil besteht eine druck- und fluidleitende Verbindung. Eine weitere druck- und fluidleitende Verbindung besteht zwischen dem Stromventil und dem zweiten Drucksensor. Beide Verbindungen sind nicht verzweigt. There is a pressure and fluid connection between the cavity and the flow valve. Another pressure- and fluid-conducting connection exists between the flow control valve and the second pressure sensor. Both connections are not branched.

Durch die Anordnung des Stromventils zwischen der Kavität und dem zweiten Drucksensor kommt es innerhalb der Kavität zu keinem Druckabfall. Das Fluid kann ungehindert durch die Kavität hindurchfließen. Es kommt zu keiner Verringerung eines Volumenstroms. The arrangement of the flow control valve between the cavity and the second pressure sensor results in no pressure drop within the cavity. The fluid can flow through the cavity unhindered. There is no reduction in a volume flow.

Das Stromventil bewirkt einen Druckabfall, der abhängig ist von der Viskosität des Fluids. Das Stromventil kann als ein Drosselventil oder ein Blendenventil ausgestaltet sein. Bevorzugt handelt es sich um ein Drosselventil. The flow valve causes a pressure drop, which is dependent on the viscosity of the fluid. The flow control valve may be configured as a throttle valve or an orifice valve. It is preferably a throttle valve.

Wenn die Kavität bzw. das in der Kavität enthaltene Fluid mit einem Druck beaufschlagt wird, liegt dieser Druck verzögerungsfrei an dem ersten Drucksensor an. Der Druckabfall hinter dem Stromventil bewirkt hingegen, dass der zweite Drucksensor zunächst einen geringeren Druck misst. Da zwischen der Kavität und dem zweiten Drucksensor kein Fluid entweichen kann, steigt der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck kontinuierlich an und erreicht schließlich den von dem ersten Drucksensor gemessenen Druck. Die bis dahin verstrichene Zeit ist ein Maß für die Viskosität des Fluids. Je höher die Viskosität des Fluids ist, desto mehr Zeit vergeht, bis der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck dem von dem ersten Drucksensor gemessenen Druck entspricht. If the cavity or the fluid contained in the cavity is subjected to a pressure, this pressure is instantaneously applied to the first pressure sensor. The pressure drop behind the flow valve, however, causes the second pressure sensor initially measures a lower pressure. Since no fluid can escape between the cavity and the second pressure sensor, that of the second increases Pressure sensor continuously measured pressure and finally reaches the pressure measured by the first pressure sensor. The time elapsed until then is a measure of the viscosity of the fluid. The higher the viscosity of the fluid, the more time passes until the pressure measured by the second pressure sensor corresponds to the pressure measured by the first pressure sensor.

In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Anordnung mindestens eine Auswerteeinheit, die eine Funktionalität zur Ermittlung der Viskosität des Fluids implementiert. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, zu registrieren, wann der von dem ersten Drucksensor gemessene Druck in einem ersten Zeitpunkt einen ersten Schwellwert überschreitet, und wann der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck in einem zweiten Zeitpunkt einen zweiten Schwellwert überschreitet, und/oder zu registrieren, wann der von dem ersten Drucksensor gemessene Druck in dem ersten Zeitpunkt den ersten Schwellwert unterschreitet, und wann der von dem zweiten Drucksensor gemessene Druck in dem zweiten Zeitpunkt den zweiten Schwellwert unterschreitet. Der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert sind vorzugsweise gleich. Die Auswerteeinheit ermittelt eine Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt. In a preferred embodiment, the arrangement comprises at least one evaluation unit, which implements a functionality for determining the viscosity of the fluid. The evaluation unit is configured to register when the pressure measured by the first pressure sensor exceeds a first threshold at a first time, and when the pressure measured by the second pressure sensor exceeds a second threshold at a second time, and / or to register when the pressure measured by the first pressure sensor in the first time falls below the first threshold value, and when the pressure measured by the second pressure sensor in the second time point falls below the second threshold value. The first threshold and the second threshold are preferably the same. The evaluation unit determines a difference between the first time and the second time.

In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ordnet die Auswerteeinheit dieser Zeitdifferenz unter Zugrundelegung des oben beschriebenen Zusammenhangs eine Viskosität des Fluids zu. In a further preferred embodiment, the evaluation unit assigns a viscosity of the fluid to this time difference on the basis of the relationship described above.

1 stellt eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung dar. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den 2 und 3 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt: 1 represents a known from the prior art solution. Preferred developments of the invention are in the 2 and 3 shown. Matching reference numbers identify identical or functionally identical characteristics. In detail shows:

1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung mit zwei Drucksensoren und einem Drosselventil; 1 a known from the prior art arrangement with two pressure sensors and a throttle valve;

2 eine Weiterbildung mit den Merkmalen von Anspruch 1; und 2 a development with the features of claim 1; and

3 einen Druckverlauf. 3 a pressure gradient.

Gemäß den 1 und 2 sind ein erster Drucksensor 101 und ein zweiter Drucksensor 103 druckleitend mit einer Schmierstoffleitung 105 verbunden. Der erste Drucksensor 101 nimmt einen Druck an einer ersten Messstelle 107 der Schmierstoffleitung 101 ab. Der zweite Drucksensor 103 nimmt entsprechend den Druck an einer zweiten Messstelle 109 der Schmierstoffleitung 101 ab. Von der ersten Messstelle 107 zu dem ersten Drucksensor 101 wird der Druck in beiden Anordnungen ohne einen Abfall übertragen. Der erste Drucksensor 101 misst also zu jedem Zeitpunkt den an der ersten Messstelle 109 herrschenden Druck. According to the 1 and 2 are a first pressure sensor 101 and a second pressure sensor 103 pressure-conductive with a lubricant line 105 connected. The first pressure sensor 101 takes a pressure at a first measuring point 107 the lubricant line 101 from. The second pressure sensor 103 accordingly takes the pressure at a second measuring point 109 the lubricant line 101 from. From the first measuring point 107 to the first pressure sensor 101 the pressure in both arrangements is transmitted without a drop. The first pressure sensor 101 Measures at any time at the first measuring point 109 prevailing pressure.

Bei der in 1 dargestellten Anordnung wird auch der Druck von der zweiten Messstelle 109 zu dem zweiten Drucksensor 103 ohne einen Druckabfall übertragen. Entsprechend misst der zweite Drucksensor 103 hier zu jeder Zeit den an der zweiten Messstelle 109 herrschenden Druck. At the in 1 The arrangement shown is also the pressure of the second measuring point 109 to the second pressure sensor 103 without transferring a pressure drop. The second pressure sensor measures accordingly 103 here at any time at the second measuring point 109 prevailing pressure.

Gemäß 1 weist die Schmierstoffleitung 105 eine Drosselventil 111 auf. Das Drosselventil 111 ist zwischen der ersten Messstelle 107 und der zweiten Messstelle 109 angeordnet. Wenn Schmierstoff durch die Schmierstoffleitung 105 von der ersten Messstelle 107 in Richtung der zweiten Messstelle 109 fließt, wird die zweite Messstelle 109 durch das Drosselventil 111 gegenüber der ersten Messstelle 107 abgeschattet. Das Drosselventil 111 bewirkt also bei fließendem Fluid in der zweiten Messstelle 109 einen permanenten Druckabfall gegenüber der ersten Messstelle 107. According to 1 indicates the lubricant line 105 a throttle valve 111 on. The throttle valve 111 is between the first measuring point 107 and the second measuring point 109 arranged. If lubricant through the lubricant line 105 from the first measuring point 107 in the direction of the second measuring point 109 flows, becomes the second measuring point 109 through the throttle valve 111 opposite the first measuring point 107 shadowed. The throttle valve 111 thus causes fluid flowing in the second measuring point 109 a permanent pressure drop compared to the first measuring point 107 ,

Demgegenüber herrschen in der ersten Messstelle 107 und der zweiten Messstelle 109 gemäß 2 gleiche Drücke. Hingegen schattet das Drosselventil 111 den zweiten Drucksensor 103 gegenüber der zweiten Messstelle 109 ab. Es kommt also in dem zweiten Drucksensor 103 zu einem Druckabfall gegenüber der zweiten Messstelle 109. By contrast, prevail in the first measuring point 107 and the second measuring point 109 according to 2 same pressures. On the other hand, the throttle valve shadows 111 the second pressure sensor 103 opposite the second measuring point 109 from. So it comes in the second pressure sensor 103 to a pressure drop compared to the second measuring point 109 ,

Die in einer Anordnung gemäß 2 gemessenen Drücke veranschaulicht 3. Eine erste Druckverlaufskurve 301 gibt den von dem ersten Drucksensor 101 gemessenen Druck in Abhängigkeit der Zeit t wieder. Entsprechend stellt eine zweite Druckverlaufskurve 303 den von dem zweiten Drucksensor 103 gemessenen Druck in Abhängigkeit der Zeit t dar. Weiterhin ist der Verlauf einer Drehzahl 305 eines Motors in Abhängigkeit der Zeit t dargestellt. The arrangement according to 2 illustrates measured pressures 3 , A first pressure curve 301 gives that of the first pressure sensor 101 measured pressure as a function of time t again. Accordingly, a second pressure curve 303 that of the second pressure sensor 103 measured pressure as a function of time t. Furthermore, the course of a speed 305 of an engine as a function of time t.

In einem ersten Zeitpunkt t 307 wird der Motor gestartet. Daraufhin erhöht sich die Drehzahl 305 und infolge dessen auch der in der Schmierstoffleitung 105 herrschende Druck. Diese Druckerhöhung schlägt sich verzögerungsfrei in der ersten Druckverlaufskurve 301 nieder. In einem zweiten Zeitpunkt 309 überschreitet die erste Druckverlaufskurve 301 einen Schwellwert 311. Das Drosselventil 111 bewirkt, dass die zweite Druckverlaufskurve 303 zeitlich verzögert ansteigt. In einem dritten Zeitpunkt 313 überschreitet schließlich auch die zweite Druckverlaufskurve 303 den Schwellwert 311. At a first time t 307 the engine is started. Then the speed increases 305 and as a result, also in the lubricant line 105 prevailing pressure. This pressure increase is reflected without delay in the first pressure curve 301 low. In a second time 309 exceeds the first pressure curve 301 a threshold 311 , The throttle valve 111 causes the second pressure curve 303 delayed in time increases. In a third time 313 Finally, the second pressure profile curve also exceeds 303 the threshold 311 ,

Zwischen dem zweiten Zeitpunkt 309 und dem dritten Zeitpunkt 313 besteht eine zeitliche Verzögerung 315. Das Maß der zeitlichen Verzögerung 315 korreliert mit der Viskosität des Schmierstoffs. Between the second time 309 and the third time 313 there is a time delay 315 , The measure of the time delay 315 correlates with the viscosity of the lubricant.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

101 101: erster Drucksensor first pressure sensor
103 103: zweiter Drucksensor second pressure sensor
105 105: Schmierstoffleitung lubricant line
107 107: erste Messstelle first measuring point
109 109: zweite Messstelle second measuring point
111 111: Drosselventil throttle valve
301 301: erste Druckverlaufskurve first pressure curve
303 303: zweite Druckverlaufskurve second pressure curve
305 305: Drehzahl rotation speed
307 307: erster Zeitpunkt first time
309 309: zweiter Zeitpunkt second time
311 311: Schwellwert threshold
313 313: dritter Zeitpunkt third time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007048812 B3 [0003]

Claims

Arrangement with a first pressure sensor ( 101 ), a second pressure sensor ( 103 ), a flow control valve ( 111 ) and at least one at least partially fillable with a fluid cavity ( 105 ); the first pressure sensor ( 101 ) pressure-conducting the cavity ( 105 ) connected is; characterized in that the second pressure sensor ( 103 ) via the flow control valve ( 111 ) pressure-conducting with the cavity ( 105 ) connected is; being between the cavity ( 105 ) and the second pressure sensor ( 103 ) no fluid can escape.

Arrangement according to claim 1; characterized by at least one evaluation unit; wherein the evaluation unit is designed to register when one of the first pressure sensor ( 101 ) measured pressure ( 301 ) at a first time ( 309 ) a first threshold ( 311 ) and when one of the second pressure sensor ( 103 ) measured pressure ( 303 ) in a second time ( 313 ) a second threshold ( 311 ) and / or register when the first pressure sensor ( 101 ) measured pressure ( 301 ) at the first time ( 309 ) the first threshold ( 311 ) and when that of the second pressure sensor ( 103 ) measured pressure ( 303 ) in the second time ( 313 ) the second threshold ( 311 ) falls below; wherein the evaluation unit is formed, a difference between the first time ( 309 ) and the second time ( 313 ) to investigate.

Arrangement according to the preceding claim; characterized in that the evaluation unit is formed, the difference between the first time ( 309 ) and the second time ( 313 ) to associate a viscosity of the fluid.