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Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Korrosionszustands eines zum Führen eines Fluids ausgebildeten Bauteils für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Kraftwagen.
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Die
DE 10 2009 012 712 D3 offenbart eine Korrosionstestsonde zur Erfassung der Korrosionsrate von Leitungen, Rohren oder Behältern, welche von einem korrosiven Fluid um- oder durchströmt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensoreinrichtung bereitzustellen, mittels welcher ein Korrosionszustand eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug auf besonders einfache Weise ermittelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Korrosionszustands eines zum Führen eines Fluids ausgebildeten und somit von dem Fluid durchströmbaren Bauteils für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, zeichnen sich durch wenigstens eine an dem Bauteil gehaltene Sonde auf, welche wenigstens zwei Elektroden aufweist. Die Elektroden sind beispielsweise elektrische Leitungen und demzufolge dazu ausgebildet, elektrischen Strom zu führen bzw. zu leiten. Die Sonde weist ferner einen die Elektroden elektrisch miteinander verbindenden Korrosionsbereich auf, dessen gezielt zugelassene, mit zunehmender Lebensdauer des Bauteils zunehmende Korrosion zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden führt, wodurch der Korrosionszustand zu ermitteln ist. Mit anderen Worten sind die Elektroden, insbesondere in einem neuen und somit nicht korrodierten Zustand des Korrosionsbereichs, über den Korrosionsbereich elektrisch miteinander verbunden, sodass beispielsweise elektrischer Strom von einer der Elektroden über den Korrosionsbereich zu der anderen Elektrode fließen kann. Hierdurch ist beispielsweise ein Stromkreislauf, durch welchen der elektrische Strom fließt, geschlossen.
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Dabei wird eine Korrosion des Korrosionsbereichs gezielt zugelassen. Mit anderen Worten korrodiert der Korrosionsbereich mit zunehmender Lebensdauer des Bauteils bzw. mit zunehmender Betriebsdauer des Bauteils, da beispielsweise der Korrosionsbereich von dem das Bauteil durchströmenden und somit den Korrosionsbereich an- und umströmenden Fluid korrodiert wird. Dies bedeutet insbesondere, dass das insbesondere korrosive Fluid eine Korrosion des Korrosionsbereichs bewirkt bzw. unterstützt.
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Erreicht bzw. überschreitet beispielsweise die Korrosion des Korrosionsbereichs einen gewissen Zustand und somit einen gewissen Schwellenwert, so kann über den Korrosionsbereich kein Strom mehr von der einen Elektrode zu der anderen Elektrode bzw. umgekehrt übertragen werden, sodass die in dem neuen Zustand durch den Korrosionsbereich bewirkte elektrische Verbindung zwischen den Elektroden aufgehoben ist. Der zuvor genannte Stromkreis ist dadurch unterbrochen, wodurch erfasst werden kann, dass die Korrosion des Korrosionsbereichs den Schwellenwert erreicht bzw. überschritten hat.
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Da die Sonde an dem Bauteil gehalten ist, korrespondiert beispielsweise die Korrosion des Korrosionsbereichs mit einer Korrosion des Bauteils, sodass anhand der Korrosion des Korrosionsbereichs bzw. an anhand dessen, dass die Korrosion des Korrosionsbereichs den Schwellenwert überschreitet, auf den Korrosionszustand des Bauteils rückgeschlossen werden kann. Insbesondere ist es denkbar, dass der Korrosionsbereich und das Bauteil aus dem gleichen Werkstoff gebildet sind.
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Überschreitet bzw. erreicht beispielsweise die Korrosion des Korrosionsbereichs den genannten Schwellenwert, so kann dies dadurch erfasst werden, dass der Stromkreis bzw. die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden unterbrochen wird. In der Folge kann auf eine entsprechende Korrosion des Bauteils an sich rückgeschlossen werden, sodass das Bauteil beispielsweise gewartet bzw. ausgetauscht werden kann, ohne das Bauteil zuvor einer umfangreichen beispielsweise manuellen und optischen Prüfung zu unterziehen. Mit anderen Worten ist es durch die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung möglich, das Bauteil dann und insbesondere erst dann warten bzw. austauschen zu müssen, wenn das Erreichen des Schwellenwerts auf die beschriebene Weise erfasst wird.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Sonde, insbesondere der Korrosionsbereich, an einer besonders korrosionsanfälligen bzw. für Korrosion signifikanten Stelle des Bauteils angeordnet ist. In der Folge können Leckagen, über welche das Fluid, das beispielsweise ein Gas oder eine Flüssigkeit ist, aus dem Bauteil austreten kann, vermieden werden, wobei gleichzeitig unerwünscht bzw. unnötig frühe Überprüfungs-, Wartungs- und Austauschvorgänge, in deren Rahmen das Bauteil überprüft, gewartet und/oder ausgetauscht wird, vermieden werden können.
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Beispielsweise ist die Sonde, insbesondere der Korrosionsbereich, an der in Fahrzeughochrichtung tiefsten Stelle des Bauteils angeordnet. Üblicherweise sammelt sich das Fluid, insbesondere schwerkraftbedingt, an der tiefsten Stelle des Bauteils, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt ist, sodass es insbesondere an dieser tiefsten Stelle zu Korrosion kommen kann. Mittels der Sonde kann die Korrosion des Bauteils an der Stelle präzise überprüft werden, ohne dass hierzu aufwendige, optische Überprüfungsmaßnahmen erforderlich sind.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hatte sich gezeigt, wenn die Sonde, insbesondere der Korrosionsbereich, an einer Senke angeordnet ist, in welcher sich während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs das Fluid, insbesondere schwerkraftbedingt, sammelt.
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Das Bauteil ist insbesondere ein Bauteil eines Antriebsmotors, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, mittels welchem bzw. welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass es durch den Betrieb eines Motors in abgas- und ladeluftführenden Bauteilen zur Korrosion kommen kann, da diese Bauteile von Abgas bzw. Luft, insbesondere Ladeluft, durchströmbar sind und in dem Abgas bzw. in der Ladenluft üblicherweise korrodierende bzw. korrosionsunterstützende Elemente wie beispielsweise Wasser aufgenommen sind. Die Korrosion kann derart stark ausfallen, dass mit Hilfe von im Automobilbereich üblichen Methoden wie beispielsweise Beschichtungen keine dauerhafte Korrosionsbeständigkeit des jeweiligen Bauteils erreicht werden kann. Ein solch starkes Korrosionsniveau, welches auch durch herkömmliche Methoden wie beispielsweise Beschichtungen nicht vermieden werden kann, wird beispielsweise bei einem Motorbetrieb mit Schlechtkraftstoffen erreicht, welche beispielsweise einen besonders hohen Schwefelgehalt aufweisen. Ein Korrosionsbedingter Schaden kann unerwünschte Leckagen, insbesondere Abgasleckagen, hervorrufen, durch welche Abgas aus dem jeweiligen Bauteil ausströmen könnte.
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Um derartige, unerwünschte Leckagen zu vermeiden, ist es üblicherweise vorgesehen, von solchen hohen Korrosionsniveaus betroffene Bauteile präventiv, beispielsweise im Rahmen einer Wartung des Kraftfahrzeugs, zu überprüfen und gegebenenfalls vor dem Entstehen von Leckagen auszutauschen. Zur Überprüfung der jeweiligen betroffenen Bauteile müssen diese aufwendig demontiert werden, was einen hohen Zeit- und Kostenaufwand mit sich bringt. Zudem handelt es sich bei solchen Kontrollen um rein qualitative Sichtkontrollen, welche von Personen, sogenannten Prüfern bzw. Prüferinnen, durchgeführt werden. Somit sind Ergebnisse solcher Kontrollen stark von der jeweiligen Person, die die jeweilige Kontrolle durchführt, abhängig. Daher kann es dazu kommen, dass Bauteile unnötigerweise, d. h. zu früh getauscht werden, obwohl die Bauteile noch keine kritische Korrosion erreicht haben, wodurch eine unnötiger Zeit- und Kostenaufwand anfällt.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun vermieden werden, da das Bauteil dann und erst dann ausgetauscht werden kann, wenn die Sonde anschlägt, d. h. wenn der Korrosionsbereich derart korrodiert ist, dass die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden unterbrochen bzw. aufgehoben ist. Der Korrosionsbereich ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet bzw. dimensioniert, dass dann, wenn der Korrosionsbereich so stark korrodiert ist, dass die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden aufgehoben ist, das Bauteil an sich noch einen solchen Zustand aufweist, dass keine Leckagen auftreten.
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Um beispielsweise die Sonde einfach montieren und demontieren zu können, ist die Sonde beispielsweise mittels wenigstens einer Schraubverbindung an dem Bauteil gehalten, insbesondere ist die Sonde beispielsweise in das Bauteil eingeschraubt. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung ermöglicht die Vermeidung von unnötigen Demontagen des Bauteils. Ferner ermöglicht die Sensoreinrichtung die Realisierung einer eindeutigen Prüfung, sodass unnötige Prüfungs-, Wartung, – und Austauscharbeiten vermieden werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, bevorzugte Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannt sind und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch nur in den Kombinationen oder in der Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 aushilfsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Korrosionszustands eines zum Führen des Fluides ausgebildeten Bauteils für ein Kraftfahrzeug;
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2 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene Seitenansicht einer Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Korrosionszustands eines zum Führen eins Fluides ausgebildeten Bauteils für ein Kraftfahrzeug
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht einen ganzen mit 10 bezeichnete Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Korrosionszustands eines Bauteils 12 für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen ausgebildet und mittels eines auch als Antriebsmotor bezeichneten Motors antreibbar. Der Motor ist insbesondere als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet, welche auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Dabei ist das Bauteil 12 beispielsweise ein Bauteil des Motors. Ferner ist das Bauteil 12 dazu ausgebildet, ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas, zu führen. Dies bedeutet, dass das Bauteil 12 von dem genannten Fluid durchströmbar ist. Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um Luft, insbesondere Ladeluft, oder aber um Abgas der Verbrennungskraftmaschine. Unter der genannten Ladeluft ist insbesondere verdichtete Luft zu verstehen, welche beispielsweise wenigstens einem, insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.
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Beispielsweise weist das Bauteil 12 wenigstens einen von dem genannten Fluid durchströmbaren Kanal 14 auf, welcher durch wenigstens einen Wandungsbereich 16 des Bauteils 12 direkt begrenzt ist. Somit kann aus dem Kanal 14 durchströmende Fluid den Wandungsbereich 16 direkt anströmen und somit kontaktieren.
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Um nun Korrosionszustand des Bauteils 12, d. h. eine Korrosion des Bauteils 12 einfach und präzise erfassen zu können ohne das Bauteil 12 zeit- und kostenaufwendigen Lichtprüfungen unterziehen zu müssen, umfasst die Sensoreinrichtung 10 wenigstens eine an dem Bauteil 12 gehaltene Sonde 18, welche beispielsweise an einen Grundkörper 20 und einen sich daran anschließenden Schaft 22 aufweist. Der Schaft 22 durchdringt beispielsweise eine korrespondierende Durchgangsöffnung 24 des Bauteils 12 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig. Dabei ist die Durchgangsöffnung 24 beispielsweise als Gewindeloch ausgebildet und weist ein Innengewinde 26 auf. Der Schaft 22 weist ein mit dem Innengewinde 26 korrespondierendes Außengewinde 28 auf, welches in das korrespondierende Innengewinde 26 eingeschraubt ist. Hierdurch ist die Sonde 18 in das Bauteil 12 eingeschraubt und dadurch an dem Bauteil 12 gehalten.
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Die Sonde 18 weist des Weiteren Elektroden 30 und 32 auf, wobei die Elektrode 32 beispielsweise als Anode und die Elektrode 30 als Kathode ausgebildet ist. Die Sonde 18 weist ferner einen sich an den Schaft 22 anschließenden und die Elektroden 30 und 32 elektrisch verbindenden Korrosionsbereich 34, dessen gezielt zugelassene, beispielsweise durch das den Kanal 14 durchströmende Fluid bewirkte und mit zunehmender Lebensdauer des Bauteils 12 zunehmende Korrosion zu einer Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Elektroden 30 und 32 führt, wodurch der Korrosionszustand des Bauteils 12 ermittelbar ist. An dem Grundkörper 20 ist beispielsweise ein Vierkant, insbesondere ein Außenvierkant, mit mindestens vier Kanten vorgesehen, wobei der Vierkant insbesondere zwei weitere Kanten aufweist und als Sechskant ausgebildet ist. Über den Vierkant können Drehmomente von einem Werkzeug auf die Sonde 18 übertragen werden, um dadurch die Sonde 18 in das Bauteil 12 einschrauben zu können.
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Wie aus 1 erkennbar ist, ragt der Korrosionsbereich 34 in den Kanal 14 hinein, sodass das den Kanal 14 durchströmende Fluid den Korrosionsbereich 34 an- und umströmen kann. Das Fluid bewirkt dadurch eine Korrosion des Korrosionsbereichs 34 und eine Korrosion des Bauteils 12, insbesondere des Wandungsbereichs 16. Weist somit der Korrosionsbereich 34 eine solche Korrosion auf, das die zunächst durch den Korrosionsbereich 34 bewirkte elektrische Verbindung zwischen den Elektroden 30 und 32 aufgehoben ist, so weist auch das Bauteil 12, insbesondere im Bereich der Sonde 18, eine entsprechende Korrosion auf, sodass aus der Korrosion des Korrosionsbereichs 34 auf den Korrosionszustand bzw. an die Korrosion des Bauteils 12 selbst rückgeschlossen werden kann.
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Insbesondere ist ein Stromkreislauf geschlossen, wenn die Elektroden 30 und 32 über den Korrosionsbereich 34 elektrisch miteinander verbunden sind. Durch Korrosion wird der Korrosionsbereich 34 abgetragen, wodurch die elektrische Verbindung der Elektroden 30 und 32 aufgehoben bzw. unterbrochen wird. In der Folge wird der Stromkreislauf unterbrochen, was erfasst werden kann. Dann schlägt die Sonde 18 an, wodurch auf einen entsprechenden Korrosionszustand des Bauteils 12 rückgeschlossen werden kann. 1 veranschaulicht somit eine Ausführungsform der Sensoreinrichtung 10, wobei die Sensoreinrichtung 10 bzw. Sonde 18 bei dieser Ausführungsform eine elektrische Variante bzw. ein elektrischer Sensor ist.
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2 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Sensoreinrichtung 10, bei welcher die Sonde 18 eine rein manuelle Lösung bzw. eine rein manuelle Sonde ist. Beispielsweise im Rahmen einer planmäßigen Wartung des Kraftfahrzeugs wird die Sonde 18 gemäß der zweiten Ausführungsform aus dem Bauteil 12 auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise ausgeschraubt und, insbesondere optisch, auf Korrosion hin überprüft. Eine solche Demontage der Sonde 18 von dem Bauteil 12 ist wesentlich einfacher und somit zeit- und kostengünstiger durchführbar als eine Demontage des Bauteils 12 und somit eines kompletten Abgaspfades, der beispielsweise das Bauteil 12 umfasst.
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Bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform kann eine solche Demontage Sonde 18 und das Bauteil 12 vollständig entfallen. Bei entsprechender Korrosion des Korrosionsbereichs 34 werden die zunächst im Inneren der Sonde 18 aufgenommenen Elektroden 30 und 32 freigelegt, wodurch der auch als Sensorkreislauf bezeichnete Stromkreislauf unterbrochen wird. Die Sonde 18 schlägt dadurch an und weist auf eine übermäßige Korrosion des Korrosionsbereichs 34 und somit des Bauteils 12 hin. Bei der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform muss das Bauteil 12 somit nicht demontiert werden. Bei beiden Ausführungsformen ist eine eindeutige Überprüfung und Ermittlung des Korrosionszustands möglich, da die Ermittlung des Korrosionszustands an der Sonde 18 erfolgt und nicht mehr eine qualitative Einschätzung einer Person ist.
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Die Sonde 18 will insbesondere an einer für Korrosion anfällige bzw. signifikante Stelle S des Bauteils 12 angeordnet, sodass sich insbesondere der Korrosionsbereich 34 an der Stelle S befindet. Die Stelle S ist beispielsweise die tiefste Stelle bzw. der tiefste Punkt des Bauteils 12, an welchem sich beispielsweise Kondensationsflüssigkeit sammeln kann. Vorzugsweise ist das Material des Korrosionsbereichs 34 auf das Material des Bauteils 12 abgestimmt, sodass der Korrosionsbereich 34 und das Bauteil 12 gleich oder zumindest ähnlich korrodieren, insbesondere über der Zeit.
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Um bei der zweiten Ausführungsform den Korrosionszustand präzise ermitteln zu können, weist der Korrosionsbereich 34, insbesondere an einer dem Kanal zugewandten Stirnfläche 36, eine Diagnosefläche 38 auf. An bzw. auf der Diagnosefläche 38 ist beispielsweise eine feine aber charakteristische Oberflächenbearbeitung 40 vorgesehen, welche beispielsweise rautenförmig und/oder ähnlich einer Honung ausgebildet ist. Wird die Oberflächenbearbeitung 40 durch Korrosion abgetragen, verschwindet beispielsweise ein durch die Oberflächenbearbeitung 40 bewirktes Muster, was einfach optisch erkannt werden kann. Der Umstand, dass das Muster in Folge von Korrosion nicht mehr vorhanden und somit nicht mehr optisch wahrnehmbar ist, ist beispielsweise für eine Person ein Hinweis auf übermäßige bzw. überschrittene Korrosion der Sonde 18 und somit des Bauteils 12 insgesamt. Eine Tiefe der Oberflächenbearbeitung 40 sollte einem Korrosionsniveau und einem geplanten Überwachungszeitraum angepasst sein.
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Wird beispielsweise bei der ersten Ausführungsform der Stromkreislauf unterbrochen, so wird in der Folge beispielsweise ein optisches, akustisches und haptisches Signal ausgegeben, insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs. Durch dieses Signal kann beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs bzw. eine sich im Innenraum aufhaltende Person darauf aufmerksam gemacht werden, dass das Bauteil 12 einen entsprechenden Korrosionszustand erreicht hat, der beispielsweise eine Wartung oder einen Austausch des Bauteils 12 erfordert, um dadurch übermäßige bzw. unerwünschte Leckagen zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensoreinrichtung
- 12
- Bauteil
- 14
- Kanal
- 16
- Wandungsbereich
- 18
- Sonde
- 20
- Grundkörper
- 22
- Schaft
- 24
- Durchgangsöffnung
- 26
- Innengewinde
- 28
- Außengewinde
- 30
- Elektrode
- 32
- Elektrode
- 34
- Korrosionsbereich
- 36
- Stirnfläche
- 38
- Diagnosefläche
- 40
- Oberflächenbearbeitung
- S
- Stelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009012712 D3 [0002]
