DE102022106230B3 - Method for determining the aging of an oil and for indicating that an oil change is due - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Alterung eines Öls in einem Ölkreislauf unter Berücksichtigung der thermischen Belastung mittels des Arrhenius-Ansatzes. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in wenigstens zwei verschiedenen Abschnitten des Ölkreislaufs bestimmt wird, wonach anhand der bestimmten Temperatur die thermische Belastung des Öls in dem jeweiligen Abschnitt errechnet wird, wonach die Werte der thermischen Belastung anhand der Volumina des jeweils zugehörigen Abschnitts des Ölkreislaufs gewichtet aufsummiert werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Anzeigen eines fälligen Ölwechsels, wozu eine Ölalterung erfindungsgemäß ermittelt wird, wobei beim Erreichen eines ersten Grenzwerts eine Vorwarnung und eine abgeschätzte Restlaufzeit bis zum Erreichen eines zweiten Grenzwerts ausgegeben wird, und wobei beim Erreichen eines zweiten Grenzwerts eine Aufforderung zum Ölwechsel ausgegeben wird. The invention relates to a method for determining the aging of an oil in an oil circuit, taking into account the thermal load, using the Arrhenius approach. It is characterized in that the temperature is determined in at least two different sections of the oil circuit, after which the thermal load on the oil in the respective section is calculated based on the determined temperature, after which the values of the thermal load are calculated based on the volumes of the respective associated section of the oil circuit are summed up weighted. The invention also relates to a method for indicating that an oil change is due, for which purpose oil aging is determined according to the invention, with a warning being issued when a first limit value is reached and an estimated remaining running time until a second limit value is reached, and with a request for the Oil change is issued.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Alterung eines Öls in einem Ölkreislauf unter Berücksichtigung der thermischen Belastung mittels des Arrhenius-Ansatzes. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen eines fälligen Ölwechsels.The invention relates to a method for determining the aging of an oil in an oil circuit, taking into account the thermal load, using the Arrhenius approach. The invention also relates to a method for indicating that an oil change is due.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Öl in einem Ölkreislauf, insbesondere das Öl in einem Retarder. In der Praxis ist es dabei zumeist so, dass dieses Retarder-Öl nach einer festen Laufleistung des Retarders, welche typischerweise über die gefahrenen Kilometer des mit dem Retarder ausgestatteten Fahrzeugs abgeschätzt wird, getauscht wird. Zum Verfeinern kann es außerdem vorgesehen werden, dass dieses Ölwechselintervall abhängig von verschiedenen Qualitätsklassen des Öls und einer Einschätzung der das Fahrzeug nutzenden Person hinsichtlich der Belastung des Fahrzeugs im Betrieb vorgenommen wird. All dies ist wenig genau und führt entweder zu einem zu frühen Ölwechsel, was eine Ressourcenverschwendung verursacht, oder zu einem zu späten Ölwechsel, was zu einer Beschädigung der im Ölkreislauf eingesetzten Komponenten, insbesondere eines Retarders, führen kann.The invention relates to an oil in an oil circuit, in particular the oil in a retarder. In practice, it is usually the case that this retarder oil is replaced after the retarder has run for a fixed period of time, which is typically estimated based on the kilometers driven by the vehicle equipped with the retarder. For refinement, it can also be provided that this oil change interval is carried out depending on different quality classes of the oil and an assessment by the person using the vehicle with regard to the load on the vehicle during operation. All of this is imprecise and leads either to an oil change that is too early, which causes a waste of resources, or to an oil change that is too late, which can lead to damage to the components used in the oil circuit, in particular a retarder.
Ferner beschreibt die
Ferner beschreibt die
Bei wasserhaltigen Hydraulikmedien ist ferner aus der
Aus der
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Weiterhin ist aus der
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung der Alterung eines Öls in einem Ölkreislauf anzugeben, welches eine einfache aber relativ exakte Abschätzung der Ölalterung ermöglicht. Ferner ist es die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, ein darauf basierendes Verfahren zum Anzeigen eines fälligen Ölwechsels anzugeben.The object of the present invention is now to specify an improved method for determining the aging of an oil in an oil circuit, which allows a simple but relatively exact estimation of the oil aging. Furthermore, it is the object of the present invention to specify a method based thereon for indicating that an oil change is due.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Bezüglich der Anzeige eines fälligen Ölwechsels ist die Lösung im Anspruch 15 angegeben.According to the invention, this object is achieved by a method having the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. With regard to the display of a due oil change, the solution is specified in
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt nun den Arrhenius-Ansatz, um die Alterung des Öls anhand der thermischen Belastung des Öls zu bestimmen. Anders als im Stand der Technik wird hier nun keine einzelne Messung einer Öltemperatur herangezogen, sondern die Temperatur wird innerhalb des Ölkreislaufs in wenigstens zwei verschiedenen Abschnitten bestimmt. Danach wird anhand der bestimmten Temperatur die thermische Belastung des Öls in dem jeweiligen Abschnitt errechnet. Die errechneten Werte der thermischen Belastung werden dann anhand der Volumina des jeweiligen zugehörigen Abschnitts des Ölkreislaufs gewichtet aufsummiert.The method according to the invention now uses the Arrhenius approach in order to determine the aging of the oil based on the thermal stress on the oil. Unlike in the prior art, no single measurement of an oil temperature is used here, but the temperature is determined within the oil circuit in at least two different sections. Then, based on the determined temperature, the thermal load on the oil in the respective section is calculated. The calculated values of the thermal load are then weighted and added up based on the volumes of the respective associated section of the oil circuit.
Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt also die Temperatur des Öls in verschiedenen Abschnitten zusammen mit den in diesem Abschnitt vorliegenden Ölvolumen innerhalb des Ölkreislaufs. Sind dabei einzelne Abschnitte mit sehr hoher Temperatur belastet aber in anderen, hinsichtlich des Volumens sehr viel größeren Abschnitten des Ölkreislaufs, ist die Öltemperatur deutlich niedriger, dann wird dies bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt und reduziert die berechnete Ölalterung. Das Verfahren zur Bestimmung der Alterung des Öls wird hierdurch sehr viel genauer, was sowohl zu ökonomischen als auch zu ökologischen Vorteilen führt.The method according to the invention therefore takes into account the temperature of the oil in various sections together with the oil volume present in this section within the oil circuit. If individual sections are exposed to very high temperatures but the oil temperature is significantly lower in other sections of the oil circuit that are much larger in terms of volume, this is taken into account in the method according to the invention and reduces the calculated oil aging. This makes the method for determining the aging of the oil much more precise, which leads to both economic and ecological advantages.
Die Volumina sollten dabei vorzugsweise zu jedem Zeitpunkt der Temperaturmessung für jeden Abschnitt bekannt sein und können dann direkt einfließen. Alternativ dazu können auch mittlere Volumenverteilungen für zumindest einige der Abschnitte angenommen werden oder es kann eine zeitliche Konstanz des Volumens in zumindest einem der Abschnitte angenommen werden.The volumes should preferably be known for each section at any point in time when the temperature is measured and can then be included directly. As an alternative to this, average volume distributions can also be assumed for at least some of the sections, or the volume can be assumed to be constant over time in at least one of the sections.
Die Öltemperatur kann prinzipiell in den wenigstens zwei verschiedenen Abschnitten des Ölkreislaufs über wenigstens zwei Temperatursensoren gemessen werden. Sie kann jedoch auch anders bestimmt werden. Daher kann es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Temperatur an wenigstens einer Stelle in dem Ölkreislauf gemessen und in wenigstens einem der Abschnitte anhand des Messwerts bestimmt wird. Dieser Messwert kann nun innerhalb der Abschnitte und des Ölkreislaufs liegen oder kann prinzipiell auch einen Messwert außerhalb des Ölkreislaufs sein, beispielsweise bei einem Kühlölkreislauf ein Messwert aus dem Bereich des das Öl kühlenden Kühlmediums, welches einen Kühlwärmetauscher durchströmt. Anhand dieses Messwerts kann nun die Temperatur in wenigstens einem der Abschnitte, vorzugsweise im Bereich aller der Abschnitte, bestimmt werden, um so den Aufwand bezüglich der Anzahl der Sensoren möglichst zu minimieren.In principle, the oil temperature can be measured in the at least two different sections of the oil circuit using at least two temperature sensors. However, it can also be determined differently. Therefore, according to a very advantageous development of the invention, it can be provided that the temperature is measured at at least one point in the oil circuit and is determined in at least one of the sections using the measured value. This measured value can now lie within the sections and the oil circuit or can in principle also be a measured value outside of the oil circuit, for example in a cooling oil circuit a measured value from the area of the cooling medium cooling the oil, which flows through a cooling heat exchanger. The temperature in at least one of the sections, preferably in the area of all of the sections, can now be determined on the basis of this measured value, in order to minimize the effort with regard to the number of sensors as much as possible.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens kann es auch vorsehen, dass die Temperatur in wenigstens einen der Abschnitte aus Betriebszuständen des Ölkreislaufs bestimmt wird. Hierfür kann beispielsweise ein Druckwert, ein Drehzahlwert, ein Drehmomentwert oder dergleichen in dem Ölkreislauf oder eines in dem Ölkreislauf betreibbaren Aggregats, beispielsweise einer Förderpumpe, eines Retarders oder dergleichen, zum Einsatz kommen.A further advantageous refinement of the method can also provide for the temperature in at least one of the sections to be determined from operating states of the oil circuit. For example, a pressure value, a speed value, a torque value or the like in the oil circuit or a unit that can be operated in the oil circuit, for example a feed pump, a retarder or the like, can be used for this.
Sowohl basierend auf einem Messwert als auch basierend auf dem Betriebszustand kann es nun gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Temperatur entweder aus dem Messwert und/oder dem Betriebszustand anhand von Kennlinien, Kennfeldern, einem mathematischen Ersatzmodell und/oder mittels eines neuronalen Netzwerks, also unter Verwendung von Künstlicher Intelligenz, bestimmt wird. Hierfür können beispielsweise Erfahrungswerte in die Kennfelder oder das mathematische Ersatzmodell einfließen oder es können selbstlernende und auf entsprechende Parameter in der Umgebung reagierende Systeme in Form von neuronalen Netzen aufgebaut werden, um anhand von Betriebszuständen und/oder Messwerten in dem Ölkreislauf oder in der Umgebung des Ölkreislaufs die Temperaturen in den wenigstens zwei verschiedenen Abschnitten des Ölkreislaufs zu bestimmen, falls diese nicht direkt gemessen werden. Insbesondere kann dies in Kombination mit einem Temperatursensor im Bereich des Ölkreislaufs erfolgen, sodass für einen der Abschnitte ein direkter Messwert vorliegt und für die anderen der Abschnitte aus diesem Messwert und vorzugsweise ergänzt aus den Betriebszuständen die Temperaturwerte für den oder die weiteren Abschnitte zuverlässig bestimmt werden können.Both based on a measured value and based on the operating state, it can now be provided, according to an extremely favorable development of the method according to the invention, that the temperature is determined either from the measured value and/or the operating state using characteristic curves, characteristic diagrams, a mathematical substitute model and/or by means a neural network, i.e. using artificial intelligence. For this purpose, for example, empirical values can flow into the characteristic diagrams or the mathematical substitute model, or self-learning systems in the form of neural networks that react to corresponding parameters in the environment can be set up in order to use operating states and/or measured values in the oil circuit or in the environment of the oil circuit to determine the temperatures in the at least two different sections of the oil circuit if they are not measured directly. In particular, this can be done in combination with a temperature sensor in the area of the oil circuit, so that there is a direct measured value for one of the sections and for the other sections the temperature values for the other sections can be reliably determined from this measured value and preferably supplemented from the operating states .
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es dabei vorgesehen sein, dass der bestimmte Temperaturwert über einen Tiefpassfilter gefiltert wird, um die Trägheit des Systems bzw. des Öls bezüglich einer Temperaturänderung zu berücksichtigen und somit eine noch zuverlässigere Bestimmung zu ermöglichen.According to a very advantageous development of this idea, it can be provided that the determined temperature value is filtered using a low-pass filter in order to take into account the inertia of the system or the oil with regard to a temperature change and thus enable an even more reliable determination.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es nun ferner vorsehen, dass das Volumen des jeweiligen Abschnitts auf konstruktiven Daten basiert. Wenn bekannt ist, welche Leitungslängen mit welchem Leitungsdurchmesser zum Einsatz kommen und welches Volumen eventuell eingesetzte Zwischenelemente, Aggregate oder dergleichen fassen, dann lassen sich die Volumina der einzelnen Abschnitte grundlegend berechnen, sodass die zur Gewichtung genutzten Werte der Volumina auf solchen konstruktiven Daten basieren können.A further advantageous embodiment of the method according to the invention can now also provide that the volume of the respective section is based on design data. If it is known which line lengths with which line diameter are used and what volume any intermediate elements, aggregates or the like used hold, then the volumes of the individual sections can be calculated fundamentally, so that the values of the volumes used for weighting can be based on such design data.
Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung kann es dabei ergänzend vorgesehen sein, dass das Volumen des jeweiligen Abschnitts anhand des Betriebszustandes des Ölkreislaufs mittels wenigstens einem von diesem Betriebszustand abhängigen Korrekturwert angepasst wird. Ein solcher Betriebszustand könnte beispielsweise der Druck in dem Ölkreislauf sein. Je nach Druckverteilung in dem Ölkreislauf werden sich in den einzelnen Abschnitten unterschiedliche Mengen des Öls ansammeln. Diese Unterschiede in den in dem jeweiligen Bereich befindlichen Volumina hängen also von dem Betriebszustand ab. Alternativ zu dem Druck kann der Betriebszustand beispielsweise auch die Drehzahl einer Ölpumpe oder eines Retarders umfassen, ein entsprechendes Drehmoment oder ähnliches. Dabei lässt sich auch der Betriebszustand beispielsweise eines Retarders zwischen Leerlauf und voller Bremsleistung, welcher vorzugsweise als kontinuierlicher Wert erfasst werden kann, nutzen, um zu bestimmen, wieviel Öl in dem Ölkreislauf derzeit in welchen Bereichen der Leitungen ist und wieviel in einem Sammelbehälter oder Ölsumpf bevorratet ist. Damit lässt sich die Ölmenge und damit das für die Gewichtung der Ölalterung relevante Volumen des jeweiligen Abschnitts zuverlässig bestimmen. Auch hierzu kann insbesondere ein Kennfeld zum Einsatz kommen, welches zumindest Drehzahl und/oder Drehmoment des Retarders in dem Ölkreislauf berücksichtigt.According to an extraordinarily favorable further development, provision can additionally be made for the volume of the respective section to be adapted on the basis of the operating state of the oil circuit using at least one correction value dependent on this operating state. Such an operating state could be the pressure in the oil circuit, for example. Depending on the pressure distribution in the oil circuit, different amounts of oil will accumulate in the individual sections. These differences in the volumes in the respective area therefore depend on the operating state. Alternative to the pressure For example, the operating state can also include the speed of an oil pump or a retarder, a corresponding torque or the like. The operating state of a retarder, for example, between idling and full braking power, which can preferably be recorded as a continuous value, can also be used to determine how much oil is currently in which areas of the lines in the oil circuit and how much is stored in a collection container or oil sump is. This allows the oil quantity and thus the volume of the respective section that is relevant for the weighting of the oil aging to be reliably determined. For this purpose, too, a characteristic map can be used in particular, which takes into account at least the speed and/or torque of the retarder in the oil circuit.
Gemäß einer weiteren außerordentlich günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es ferner vorgesehen sein, dass in die Berechnung der Ölalterung neben der thermischen Belastung ein beim Ölwechsel in dem Ölkreislauf verbleibender Altölanteil berücksichtigt wird. Bei typisch aufgebauten Ölkreisläufen ist es immer so, dass diese bei einem Ölwechsel nie vollständig entleert werden können. Im Allgemeinen ist ein aus der Konstruktion des Ölkreislaufs bekannter Volumenanteil von beispielsweise bis zu fünf Prozent so ausgestaltet, dass er beim Ölwechsel nicht entleert werden kann. Nach einem Ölwechsel besteht also ein gewisser Volumenanteil des dann in dem Ölkreislauf vorliegenden Öls aus Altöl. Dieser Anteil kann nun bei der Berechnung der Ölalterung berücksichtigt werden.According to a further extraordinarily favorable embodiment of the method according to the invention, it can also be provided that the calculation of the oil aging takes into account not only the thermal load but also a used oil portion remaining in the oil circuit when the oil is changed. In the case of typically structured oil circuits, it is always the case that these can never be completely emptied during an oil change. In general, a volume fraction of up to five percent, for example, which is known from the design of the oil circuit, is designed in such a way that it cannot be emptied when the oil is changed. After an oil change, a certain volume fraction of the oil then present in the oil circuit consists of used oil. This proportion can now be taken into account when calculating oil aging.
Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es dafür vorgesehen sein, dass der beim Ölwechsel vorliegende Wert der Ölalterung mit dem Volumenanteil des in dem Ölkreislauf verbleibenden Altöls am gesamten Ölvolumen herangezogen wird. Über einen auf diesen Eingangsgrößen basierenden Faktor kann Ölalterung nach dem Ölwechsel angepasst werden.According to an extraordinarily favorable embodiment of this variant of the method according to the invention, it can be provided that the value of the oil aging present during the oil change with the volume proportion of the used oil remaining in the oil circuit in the total oil volume is used. Oil aging after the oil change can be adjusted using a factor based on these input variables.
Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es ferner vorsehen, dass in die Ölalterung der Gehalt an Katalysatoren, wie z.B. Kupfer- oder Eisenpartikel, in dem Öl des Ölkreislaufs einfließt. Ein solcher Gehalt an Katalysatoren, welche sich im Laufe des Betriebs in dem Öl anreichern können, kann ebenfalls einen gewissen Einfluss auf die Ölalterung haben, sodass dieser Gehalt entsprechend der vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens mitberücksichtigt wird.Another very favorable embodiment of the method according to the invention can also provide that the content of catalysts, such as copper or iron particles, in the oil of the oil circuit is included in the oil aging. Such a content of catalysts, which can accumulate in the oil in the course of operation, can also have a certain influence on the aging of the oil, so that this content is also taken into account according to the advantageous embodiment of the method.
Ferner kann es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass in die Ölalterung die aufgetretenen Scherkräfte auf das Öl in dem Ölkreislauf mit einfließen. Solche Scherkräfte, welche beispielsweise in einer Ölpumpe oder einem Retarder auftreten können, lassen sich zumindest mittelbar aus den Betriebszuständen wie beispielsweise dem durch den Retarder aufgebrachten Bremsmoment in Verbindung mit Drücken und/oder Drehzahlen abschätzen und haben ebenfalls Einfluss auf die Ölalterung.Furthermore, according to a very advantageous development of the method according to the invention, it can also be provided that the shearing forces that have occurred on the oil in the oil circuit also flow into the oil aging. Such shear forces, which can occur in an oil pump or a retarder, for example, can be estimated at least indirectly from the operating conditions such as the braking torque applied by the retarder in connection with pressures and/or speeds and also have an influence on oil aging.
Das Verfahren eignet sich dabei insbesondere für Öl, welches frei von Wasser ist. Öl, welches frei von Wasser ist, bedeutet im Sinne der Erfindung, dass das Öl einen Volumenanteil von weniger als 1 % Wasser, bevorzugt weniger als 0,2% Wasser, aufweist. Typischerweise wird ein solches Öl dann als wasserfrei bezeichnet. Es kann vorzugsweise in einem Ölkreislauf sein, welcher zumindest ein Sammelvolumen, einen Retarder sowie einen Ölwärmetauscher aufweist. Das Verfahren eignet sich also insbesondere zur Bestimmung der Ölalterung von Retarder-Öl, kann aber auch für andere Öle analog eingesetzt werden.The method is particularly suitable for oil that is free of water. For the purposes of the invention, oil which is free of water means that the oil has a volume fraction of less than 1% water, preferably less than 0.2% water. Typically, such an oil is then referred to as anhydrous. It can preferably be in an oil circuit which has at least one collecting volume, a retarder and an oil heat exchanger. The method is therefore particularly suitable for determining the oil aging of retarder oil, but can also be used analogously for other oils.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anzeigen eines fälligen Ölwechsels nutzt nun diese in einer der oben beschriebenen Varianten ermittelte Ölalterung und summiert diese während des Betriebs des Ölkreislaufs auf. Sobald die so ermittelte Ölalterung einen ersten Grenzwert erreicht, wird eine Vorwarnung zusammen mit einer abgeschätzten Restlaufzeit bis zum Erreichen eines zweiten Grenzwerts ausgegeben. Wird dann von der aufsummierten Ölalterung der zweite Grenzwert erreicht, dann wird eine Aufforderung zum Ölwechsel ausgegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln der Ölalterung kann also vorzugsweise dazu genutzt werden, Ölwechselintervalle zu optimieren und dementsprechend anzuzeigen, wann ein Ölwechsel fällig ist beziehungsweise wieviel Restlaufzeit für den Ölkreislauf bis zu einem fälligen Ölwechsel verbleibt.The method according to the invention for indicating that an oil change is due now uses this oil aging determined in one of the variants described above and adds this up during the operation of the oil circuit. As soon as the oil aging determined in this way reaches a first limit value, a pre-warning is issued together with an estimated remaining time until a second limit value is reached. If the second limit value is then reached by the accumulated oil aging, a request for an oil change is issued. The method according to the invention for determining oil aging can therefore preferably be used to optimize oil change intervals and accordingly indicate when an oil change is due or how much time is left for the oil circuit until an oil change is due.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren die Verfahren näher erläutern.Further advantageous refinements of the method according to the invention also result from the exemplary embodiments, which explain the methods in more detail below with reference to the figures.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Ölkreislaufs zur Erläuterung einer ersten möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 eine Darstellung analog zu der in1 zur Erläuterung einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
3 eine Darstellung zur Erläuterung der mittelbaren Bestimmung von Messwerten für das erfindungsgemäße Verfahren; und -
4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Errechnen eines fälligen Ölwechsels.
-
1 a schematic view of an oil circuit to explain a first possible embodiment of the method according to the invention; -
2 a representation analogous to that in1 to explain a further embodiment of the method according to the invention; -
3 a representation to explain the indirect determination of measured values for the method according to the invention; and -
4 a schematic representation of a device for calculating a due oil change.
In der Darstellung der
Der Retarder 2 dient nun zum Abbremsen eines hier nicht dargestellten Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs. Er kann zwischen einem Leerlaufbetrieb und einer maximalen Bremsleistung, welche durch den Retarder 2 aufgebracht werden kann, kontinuierlich gesteuert werden. Je nach Bremsleistung beziehungsweise Bremsmoment im Bereich des Retarders 2 erwärmt sich das Öl dabei in unterschiedlichen Abschnitten des Ölkreislaufs 1 unterschiedlich stark. The
Für die erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens soll der hier dargestellte Ölkreislauf 1 der
Um nun möglichst exakt die thermische Belastung des Öls zu erfassen und damit möglichst exakt die Ölalterung zu bestimmen, werden nun zwei verschiedene Temperaturen Tn einmal im Abschnitt A und einmal im Abschnitt B des Ölkreislaufs 1 bestimmt. Für beide Temperaturen Tn wird dann die thermische Belastung des Öls in dem jeweiligen Abschnitt A, B für jeden Bestimmungszeitabschnitt Δt berechnet. Eine geeignete Formel kann beispielsweise auf dem sogenannten Arrhenius-Ansatz basieren, welcher ganz allgemein eine quantitative Temperaturabhängigkeit bei physikalischen und chemischen Prozessen beschreibt und sich deshalb zur Ermittlung einer temperaturbedingten Schädigungszahl des Öls eignet. Zudem wird für denselben Bestimmungszeitabschnitt Δt das Volumen der Abschnitte A, B bestimmt. Diese thermischen Belastungen werden dann für denselben Bestimmungszeitabschnitt Δt mit dem Volumenanteil des Abschnitts A einerseits und dem Volumenanteil des Abschnitts B andererseits gewichtet und aufsummiert. Die Summe über alle Bestimmungszeitabschnitte Δt ergibt die Schädigungszahl für das Öl wird als C-Oil bezeichnet und kann beispielsweise gemäß der Formel
Dabei bedeuten:
- C-Oil: Schädigungszahl/Ölalterung
- Δt: Bestimmungszeitabschnitt
- Vn,i: Volumen des jeweiligen Abschnitts n und der jeweiligen Bestimmung i Vges: Gesamtvolumen des Ölkreislaufs
- Tn,i: Temperatur des Öls in dem jeweilgen Abschnitt n und der jeweiligen Bestimmung i
- TRef: Referenztemperatur, hier z.B. 85°C
- b: Arrehnius Basis, z.B. 2i: Index der jeweiligen Bestimmung
- C-Oil: damage number/oil aging
- Δt: determination period
- V n,i : volume of the respective section n and the respective determination i V ges : total volume of the oil circuit
- T n,i : temperature of the oil in the respective section n and the respective destination i
- T Ref : Reference temperature, here for example 85°C
- b: Arrehnius basis, eg 2i: index of the respective determination
Dies ermöglicht über die Ermittlung in jedem der Abschnitte A, B und das über die Volumina gewichtete Aufsummieren eine Bestimmung der thermischen Belastung über der Temperatur- und Volumenverteilung zu quasi jedem Zeitpunkt in dem Ölkreislauf 1. Dies ermöglicht eine sehr genaue Bestimmung der Alterung des Öls durch thermische Effekte.This makes it possible to determine the thermal load over the temperature and volume distribution at virtually any point in time in the oil circuit 1 via the determination in each of sections A, B and the summation weighted over the volumes. This enables a very precise determination of the aging of the oil by thermal effects.
In der Darstellung der
Neben der thermischen Belastung, welche über die Volumina Vn der einzelnen Abschnitte A, B, C, D aufsummiert wird, wozu insbesondere das konstruktive Volumen des jeweiligen Abschnittes A, B. C, D verrechnet mit einem Korrekturwert aufgrund der Betriebsparameter des Retarders 2 zum Einsatz kommen kann.In addition to the thermal load, which is summed up via the volumes V n of the individual sections A, B, C, D, including in particular the structural volume of the respective section A, B. C, D offset with a correction value based on the operating parameters of the
Darüber hinaus ist es so, dass die Temperaturen Tn in den einzelnen Abschnitten A, B, C, D nicht zwingend gemessen werden müssen. Sie können ähnlich wie ein Korrekturwert für die entsprechenden Volumina Vn der Abschnitte A, B, C, D auch anhand von Betriebsparametern berechnet werden. Insbesondere kann hierzu kontinuierlich der Betriebsparameter des Bremsmoments M durch den Retarder 2 erfasst werden. Neben dem Bremsmoment M kann auch die Bremsleistung, der Druck p in einem oder mehreren bestimmten Abschnitten A, B, C, D des Ölkreislaufs 1 oder eine Drehzahl n berücksichtigt werden. Diese Werten erlauben es dann beispielsweise, wie es in der Darstellung der
Zur Ermittlung der Intervalle bis zum nächsten Ölwechsel kann nun ein in der Darstellung der
Während des Betriebs können weitere über die Box 22 angedeutete Eingangssignale zur Verfügung gestellt werden. Dies können insbesondere relevante Betriebsgrößen wie das Bremsmoment M, Drehzahlen n, Drücke p und Temperaturen T sein. Für die mindestens zwei Abschnitte A, B, C, D lassen sich so die relevante Temperaturen Tn bestimmen und die zum selben Teilpunkt t vorliegenden Volumina Vn des Öls innerhalb dieser Abschnitte A, B, C, D lassen sich über die Betriebsgrößen berücksichtigen.Further input signals indicated via the
Erfolgt nun über die Box 19 die Eingabe des Öltyps und ein Reset der Ölalterung beim Ölwechsel, dann kann basierend auf diesen Daten in dem Ölwartungsrechner 17 kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit anhand der zwischengespeicherten Messwerten die Ölalterung bzw. -belastung errechnet werden. Über den CAN-Bus 18 können dann über die Ausgabeeinheit 23 entsprechende Werte ausgegeben werden, beispielsweise in der mit 24 bezeichneten Box die Ölschädigung in Prozent und in der mit 25 bezeichneten Box eine Prognose der Fahrleistung bis zum nächsten Ölwechsel. In dem Ölwartungsrechner 17 können dafür entsprechende Grenzwerte hinterlegt werden, welche einerseits über einen ersten Grenzwert eine Vorwarnung für einen in Kürze benötigten Ölwechsel und außerdem über einen zweiten Grenzwert eine Aufforderung zu diesem Ölwechsel ausgeben können. Dazwischen kann eine Restlaufleistung des Fahrzeugs bis zu diesem Ölwechsel abgeschätzt und angezeigt werden, sodass eine das Fahrzeug nutzende Person entsprechend gut informiert ist, die Ölalterung gut abschätzen kann und den Ölwechsel zum genau richtigen Zeitpunkt einplanen kann.If the oil type is now entered via
Wie eingangs bereits erwähnt lassen sich dabei weitere Ölalterungsfaktoren wie beispielsweise der Einfluss von Restöl beziehungsweise Altöl, welches beim Ölwechsel nicht vollständig entfernt werden kann, ebenso berücksichtigen wie der Einfluss von Katalysatoren, wie z.B. Kupfer- oder Eisenpartikeln oder der Einfluss der auf das Öl wirkenden Scherkräfte in dem Ölkreislauf 1, insbesondere im Bereich des Retarders 2.As already mentioned, other oil aging factors such as the influence of residual oil or used oil, which cannot be completely removed during an oil change, can be taken into account, as can the influence of catalysts, such as copper or iron particles, or the influence of the shearing forces acting on the oil in the oil circuit 1, particularly in the area of the
Der Einfluss des in dem Ölkreislauf 1 beim Ölwechsel verbleibenden Altöls lässt sich berücksichtigen, indem ein vom konstruktiv bedingten Anteil an Altöl nach dem Ölwechsel, da der Ölkreislauf 1 typischerweise nie gänzlich entleert werden kann, und der Alterung dieses Altöls abhängiger Faktor gebildet und berücksichtigt wird.The influence of the used oil remaining in the oil circuit 1 during the oil change can be taken into account by a proportion of used oil after the oil change, which is due to the design, since the oil circuit 1 typically can never be completely emptied. and the aging of this waste oil dependent factor is formed and taken into account.
Die Einflüsse von Scherung lasen sich vorzugsweise über die Belastung innerhalb des Retarders 2, letztlich also mittelbar über das von dem Retarder 2 aufgebrachte Bremsmoment, abschätzen. Der Anteil an Katalysatoren im Öl lässt sich messen oder vorzugsweise anhand von Erfahrungswerten beispielsweise über Kennlinien, Kennfelder abschätzen.The influences of shearing can preferably be estimated via the load within the
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