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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung bezieht sich auf und beansprucht die Priorität der am 10. September 2015 unter dem Titel
„ONBOARD LUBRICANT QUALITY CONDITION MONITO-RING WITH A FLUID PROPERTY SENSOR" durch Vaidya et al. eingereichten vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/216,708 und der am 29. April 2016 unter dem Titel
„IDENTlFYING VISCOSITY GRADE AND NEW OIL STATUS BASED ON DIELECTRIC AND VISCOSITY SENSOR" durch Vaidya et al. eingereichten vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/329,401 , welche beide durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit und für sämtliche Zwecke hierin eingeschlossen sind.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft Schmiersysteme und Überwachung des Schmierstoffzustands bei Verbrennungsmotoren.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren, die mit unterschiedlichen Brennstoffen wie etwa Diesel, Benzin, Ethanol, Erdgas usw. betrieben werden, schließen eines oder mehrere Paare an Kolben/Zylindern ein, welche sich auf- und abbewegen, um eine Drehbewegung zu erzeugen, die zur Verrichtung mechanischer Arbeit genutzt wird. Die Verbrennungsmotoren umfassen im Allgemeinen ein Schmiersystem, das Schmierstoff (z. B. Öl, synthetisches Öl usw.) auf die beweglichen Teile des Verbrennungsmotors (z. B. die sich in den Zylindern bewegenden Kolben) verteilt. Während der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, wird der Schmierstoff erhitzt und spaltet Nebenprodukte der Verbrennung, Schmutzpartikel und Wasser thermisch auf und absorbiert sie. Im weiteren Verlauf des Betriebs des Verbrennungsmotors lässt die Wirksamkeit des Schmierstoffs nach, was sich negativ auf die Motorleistung auswirkt. Altes, verunreinigtes und zersetztes Öl kann ernste Auswirkungen auf Leistung und Wirkungsgrad des Motors haben sowie zu vermehrten Emissionen führen.
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Entsprechend muss der Schmierstoff in regelmäßigen Abständen ersetzt werden, um Schäden am Motor zu vermeiden.
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Zahlreiche Hersteller von Verbrennungsmotoren geben grundlegende Leitlinien an, aus denen hervorgeht, wie oft der Schmierstoff ersetzt werden sollte. Zum Beispiel informieren einige Automobilunternehmen Kunden, dass der Schmierstoff alle x-Anzahl von Kilometern oder alle y-Anzahl von Monaten ersetzt werden sollte, je nachdem, was früher eintritt. Diese grundlegenden Leitlinien sind oft für Bedingungen durchschnittlichen Gebrauchs getroffene konservative Schätzungen. Entsprechend können die grundlegenden Leitlinien nicht extreme Betriebsbedingungen, geringe Nutzung, Schmierstofftyp, Umweltbedingungen, Funktionsstörungen von Motorkomponenten (z. B. interne Leckagen innerhalb des Motors und Ausfall von Komponenten wie Dichtungen, Dichtungsringen, Lagern und dergleichen, die sich auf die Schmierstoffeigenschaften auswirken können), und dergleichen berücksichtigen. Daraus ergibt sich, dass Schmierstoffe entweder lange vor Ablauf der Nutzungsdauer des Schmierstoffs (d. h. zu früh) oder lange nach Ablauf der Nutzungsdauer des Schmierstoffs (d. h. zu spät) gewechselt werden.
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KURZFASSUNG
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Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen Schmiersysteme für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zum Überwachen des Schmiersystems.
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Ein solches Schmiersystem schließt einen zur Aufnahme von Schmierstoff ausgestalteten Schmierstoffbehälter, ein einen Schmierstofffilter umfassendes Filtersystem und eine Pumpe in Fluidverbindung mit dem Schmierstoffbehälter ein. Die Pumpe ist so gestaltet, dass sie Schmierstoff vom Schmierstoffbehälter durch das Filtersystem zu einer Komponente und zurück zum Schmierstoffbehälter in Umlauf bringt. Das System schließt darüber hinaus einen Viskositätssensor ein, der zur Ausgabe eines Viskosität-Feedbacksignals ausgestaltet ist, mit dem die Viskosität des Schmierstoffs angegeben wird, sowie einen dielektrischen Sensor, der zur Ausgabe eines Dielektrizität-Feedbacksignals ausgestaltet ist, mit dem die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs angegeben wird. Das System umfasst eine Steuerung / ein Steuergerät, umfassend eine Sensor-Eingangsschaltung und eine Schmierstoff-Überwachungsschaltung. Die Sensor-Eingangsschaltung ist zum Empfangen des Viskosität-Feedbacksignals und des Dielektrizität-Feedbacksignals ausgestaltet. Die Schmierstoff-Überwachungsschaltung ist zur dynamischen Ermittlung des Zeitpunkts, zu dem der Schmierstoff ersetzt werden sollte, wenigstens teilweise basierend auf dem Viskosität-Feedbacksignal und dem Dielektrizität-Feedbacksignal, ausgelegt.
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Ein Beispielverfahren umfasst mithilfe einer Sensor-Eingangsschaltung einer Steuerung die Erfassung eines Viskosität-Feedbacksignals von einem die Viskosität eines Schmierstoffs angebenden Viskositätssensor und ein Dielektrizität-Feedbacksignal von einem die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs für einen Zeitraum angebenden dielektrischen Sensor. Der Schmierstoff wird durch ein Schmiersystem eines Verbrennungsmotors verteilt. Das Verfahren schließt darüber hinaus die Berechnung der durchschnittlichen Viskosität des Schmierstoffs für den Zeitraum und der durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs für den Zeitraum mittels einer Schmierstoff-Überwachungsschaltung der Steuerung ein. Das Verfahren schließt ein Bestimmen mithilfe der Schmierstoff-Überwachungsschaltung ein, ob die durchschnittliche Dielektrizitätskonstante sich außerhalb eines Schwellenwerts einer Dielektrizitätskonstante für ungenutzten Schmierstoff befindet. Das Verfahren schließt darüber hinaus das Vergleichen der durchschnittlichen Viskosität des Schmierstoffs für den Zeitraum mit einer Schwellenwert-Viskosität für den Schmierstoff mithilfe der Schmierstoff-Überwachungsschaltung ein. Das Verfahren schließt ein Bestimmen mithilfe der Schmierstoff-Überwachungsschaltung ein, ob der Schmierstoff ausgetauscht werden muss, weil die durchschnittliche Viskosität des Schmierstoffs sich jenseits des Schwellenwert-Viskosität befindet.
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Ein weiteres Beispielverfahren umfasst mithilfe einer Sensor-Eingangsschaltung einer Steuerung die Erfassung eines Viskosität-Feedbacksignals von einem die Viskosität eines Schmierstoffs angebenden Viskositätssensor und ein Dielektrizität-Feedbacksignal von einem die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs für einen Zeitraum angebenden dielektrischen Sensor. Der Schmierstoff wird durch ein Schmiersystem eines Verbrennungsmotors verteilt. Das Verfahren schließt darüber hinaus die Berechnung der durchschnittlichen Viskosität des Schmierstoffs für den Zeitraum und der durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs für den Zeitraum mittels einer Schmierstoff-Überwachungsschaltung der Steuerung ein. Das Verfahren schließt ein Bestimmen mithilfe der Schmierstoff-Überwachungsschaltung ein, ob sich die durchschnittliche Dielektrizitätskonstante innerhalb eines Schwellenwerts einer Dielektrizitätskonstante für ungenutzten Schmierstoff befindet. Das Verfahren schließt darüber hinaus mithilfe der Schmierstoff-Überwachungsschaltung die Ermittlung einer wenigstens teilweise auf der durchschnittlichen Viskosität des Schmierstoffs basierenden Viskositätsklasse des Schmierstoffs ein. Das Verfahren schließt mithilfe der Schmierstoff-Überwachungsschaltung das Einstellen eines oberen Viskositätsschwellenwerts und eines unteren Viskositätsschwellenwerts ein, die einen Bereich akzeptabler Viskositätswerte für den Schmierstoff definieren.
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Ein weiteres Beispiel betrifft ein Schmierstoff-Qualitätsüberwachungssystem zum Bestimmen des Zustands eines Schmierstoffs in einem Motorsystem. Das System schließt einen Fluideigenschaftssensor ein. Der Fluideigenschaftssensor ist so angeordnet, dass er in Kontakt mit dem in dem Motor befindlichen Schmierstoff ist. Das System umfasst darüber hinaus eine Steuerung, die kommunikativ verbunden ist mit wenigstens einem aus folgendem: dem Fluideigenschaftssensor, einem Motorsteuerungsgerät und einer oder mehreren Telematikvorrichtung(en). Die Steuerung ist zur Interpretation wenigstens eines Ausgabesignals von dem Fluideigenschaftssensor konfiguriert, wobei das wenigstens eine Ausgabesignal auf wenigstens eine Schmierstoffeigenschaft hinweist. Die Steuerung ist darüber hinaus zum Bestimmen wenigstens eines Schmierstoffqualitätsparameters basierend wenigstens teilweise auf dem Ausgabesignal konfiguriert. Die Steuerung ist zur Anzeige wenigstens eines Schmierstoffqualitätsparameters für einen Nutzer konfiguriert.
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Diese und andere Merkmale sowie die Organisation und Art ihrer Betätigung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Elemente in den verschiedenen, nachstehend beschriebenen Zeichnungen durchgehend gleiche Bezugszeichen haben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Schmiersystems eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuerung des Schmiersystems von 1.
- 3 ist ein schematisches Flussdiagramm verschiedener Ausgabesignale der Fluideigenschaftssensoren des Schmiersystems von 1, die von der Steuerung empfangen und interpretiert werden.
- 4A, 4B und 4C zeigen gemeinsam ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung eines Schmiersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 5A und 5B zeigen Darstellungen verschiedener Schmierstoffeigenschaften eines Schmierstoffs, die mithilfe von den Fluideigenschaftssensoren von 1 bestimmter verschiedener Fluideigenschaften durch die Steuerung bestimmt werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Figuren im Allgemeinen werden ein Schmiersystem für einen Verbrennungsmotor und ein Verfahren zur Überwachung des Schmiersystems beschrieben. Das Schmiersystem bringt im Allgemeinen Schmierstoff von einem Behälter (d. h. einem Reservoir) durch ein Filtersystem in dem Verbrennungsmotor und zurück in den Behälter in Umlauf. Das Schmiersystem schließt eine Steuerung ein, die eine Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs und eine Viskosität des Schmierstoffs kontrolliert. Basierend auf der Dielektrizitätskonstante kann die Steuerung bestimmen, ob es sich bei dem durch das Schmiersystem fließenden Schmierstoff um neuen Schmierstoff (z. B. kürzlich ersetzten Schmierstoff) oder alten Schmierstoff (z. B. Schmierstoff, der schon ausreichend abgebaut wurde, um von neuem Schmierstoff unterschieden werden zu können) handelt. Falls alter Schmierstoff ermittelt wird, wird die Viskosität des Schmierstoffs mit Schwellwert-Viskositäten verglichen, um dynamisch zu bestimmen, wann der Schmierstoff ausgetauscht werden muss. Auf ähnliche Weise können die beschriebenen Systeme und Verfahren in manchen Implementierungen verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein geeigneter Schmierstoff zum Zeitpunkt der Wartung in den Behälter gegeben wurde. Wie im Falle eines alten Schmierstoffs können das System und das Verfahren Informationen zur Dielektrizitätskonstante und zur Viskosität nutzen, um die Zugabe oder Befüllung des Behälters mit einer ungeeigneten Flüssigkeit zu ermitteln, wie etwa wenn Kraftstoff, Wasser oder Schmierstoff einer unterschiedlichen Viskositätsklasse dem Behälter zugegeben wurde. In solchen Fällen kann die ungeeignete Zugabe durch die Steuerung festgestellt werden, um den Nutzer darauf aufmerksam zu machen und damit aufzufordern, die Flüssigkeit durch den korrekten Schmierstoff zu ersetzen.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Schmiersystem 100 für einen Verbrennungsmotor 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Allgemeinen zirkuliert das Schmiersystem 100 Schmierstoff (z. B. Öl) zu den beweglichen Teilen des Verbrennungsmotors 102.
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Bei dem Verbrennungsmotor 102 kann es sich zum Beispiel um einen Diesel-Verbrennungsmotor, einen Benzin-Verbrennungsmotor, einen Erdgas-Verbrennungsmotor, einen turbinenbetriebenen Motor, einen mit Biodiesel angetriebenen Motor, einen mit Ethanol betriebenen Motor, einen mit Flüssiggas (LPG (Liquid Petroleum Gas)) betriebenen Motor oder dergleichen handeln. In einigen Anordnungen stellt das Schmiersystem 100 anderen Komponenten (z. B. anderen Komponenten eines Fahrzeugs) wie einem Turbolader, einem Kompressor oder dergleichen Schmierstoff bereit.
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Das Schmiersystem 100 schließt einige Leitungen 104, einen Schmierstoffbehälter 106, eine Pumpe 108 und ein Filtersystem 110 ein. Die Leitungen 104 erleichtern die Verteilung des Schmierstoffs durch das Schmiersystem 100. Der Schmierstoffbehälter 106 ist ein Aufbewahrungsreservoir, in dem der Schmierstoff verwahrt wird. Die Pumpe 108 zieht Öl aus dem Schmierstoffbehälter 106 und leitet Öl über die Leitungen 104 durch das Filtersystem 110 an den Verbrennungsmotor 102 und zurück in den Schmierstoffbehälter 106. Der Schmierstoffbehälter 106 ist ein Aufbewahrungsreservoir (z. B. ein Tank), in dem nicht durch das Schmiersystem 100 verteilter Schmierstoff verwahrt wird. Das Filtersystem 110 schließt einen Schmierstofffilter ein, der zum Entfernen von Kontaminanten (z. B. Wasser, Staub, Schmutzpartikel usw.) aus dem Schmierstoff in die Schmierstofffließrichtung stromaufwärts des Verbrennungsmotors 102 ausgebildet ist.
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Der Betrieb der Pumpe 108 wird durch eine Steuerung 112 gesteuert. In einigen Anordnungen umfasst die Steuerung 112 eine Motorsteuerungseinheit, die außerdem den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 steuert. In anderen Anordnungen ist die Steuerung 112 zum Empfang von Feedback in Bezug auf Motorbetriebsparameter von einem separaten Motorsteuerungsgerät („ECU“) konfiguriert, der mit dem Verbrennungsmotor 102 (z. B. über einen J1939 Fahrzeugbus-Datenlink) verbunden ist. Somit empfängt die Steuerung 112 verschiedene Motorbetriebsparameter, wie Motorarbeitszyklus, Motorkraftstoffinformationen, Motorkilometerstand, Motorleitungstemperatur, Motordrehzahl, Abgasparameter, Turboladerparameter und dergleichen. Wie nachstehend detaillierter in Bezug auf 2 und 3 beschrieben, ist die Steuerung 112 dazu ausgestaltet, den in dem Schmiersystem zirkulierenden Schmierstoff durch wenigstens einen Temperatursensor 114, einen dielektrischen Sensor 116 und einen Viskositätssensor 118 zu überwachen. In einigen Anordnungen kann das Schmiersystem außerdem einen Dichtesensor 117 einschließen. In einigen Anordnungen befindet sich jeder der beschriebenen Sensoren in Kontakt mit dem in dem Schmiersystem 100 zirkulierenden Öl. In einigen Anordnungen sind der dielektrische Sensor 116 und der Viskositätssensor 118 zu einem einzigen Sensor (z. B. in einem einzigen Sensorgehäuse) kombiniert. In weiteren Anordnungen ist ein einzelner Sensor so ausgestaltet, dass er als der Temperatursensor 114, der dielektrische Sensor 116, der Viskositätssensor 118 und/oder der Dichtesensor 117 fungiert (z. B. in einem einzigen Sensorgehäuse integriert). Der Temperatursensor 114, der dielektrische Sensor 116 und der Viskositätssensor 118 sind stromabwärts in Fließrichtung des Schmierstoffs des Filtersystems 110 und stromaufwärts des Verbrennungsmotors 102 angeordnet, wodurch gewährleistet wird, dass der an jedem der Sensoren vorbeifließende Schmierstoff sauber ist und dass er fließt (d. h. sich nicht ansammelt, wie das in dem Schmierstoffbehälter 106 geschieht). Die Steuerung 112 kann den Schmierstoff überwachen, um Folgendes zu bestimmen: (1) wann neuer Schmierstoff in das Schmiersystem 100 eingegangen ist, (2) welche Viskositätsklasse bzw. welchen Viskositätsindex der Schmierstoff aufweist, (3) eine dynamische Bestimmung, wann der Schmierstoff ersetzt werden sollte, und/oder (4) ob dem Schmiersystem 100 eine korrekte Flüssigkeit beigefügt (z. B. in den Schmierstoffbehälter 106 gegeben) wurde. In einigen Anordnungen überwacht die Steuerung 112 den Schmierstoff, um wenigstens einen Schmierstoffqualitätsparameter zu bestimmen. Der wenigstens eine Schmierstoffqualitätsparameter kann beispielsweise Öltyp, kinematische Viskosität, Oxidation, TAN, TBN, das Vorhandensein von Verschleißmetallen (z. B. Fe) oder einen Verschleißmetallindex, Eisengehalt, Oxidations- oder Nitrationsrate oder einen anderen Schmierstoffqualitätsparameter einschließen.
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In einigen Anordnungen stellt die Steuerung 112 Echtzeit-Feedback für eine Bedienvorrichtung 120 bereit. Bei der Bedienvorrichtung 120 kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeugarmaturenbrett oder eine Fahrzeugarmaturenanzeige (wie etwa eine Flüssigkristallanzeige oder Aktivmatrixanzeige), ein Smartphone, ein Ferndiagnosezentrum oder dergleichen handeln. Das Echtzeit-Feedback kann Motorbetriebsparameter, Schmierstoffeigenschaften, Schmierstoff-Lebensdauerindikatoren, Schmierstoffwechselhinweise, den wenigstens einen Schmierstoffqualitätsparameter und dergleichen betreffen. In anderen Anordnungen kann es sich bei der Bedienvorrichtung 120 um eine Fernbedienungsvorrichtung für Telematikdienste (z. B. einen Remote-Server) handeln, die mit einem Bediener des Verbrennungsmotors 102 (oder durch den Verbrennungsmotor angetriebene Ausrüstung) verbunden ist. In solchen Anordnungen kann mit der Bedienvorrichtung 120 über eine Mobilfunkdatenverbindung zwischen der Steuerung 112 und der Bedienvorrichtung 120 über das Internet kommuniziert werden.
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In einigen Anordnungen ist die Steuerung 112 kommunikativ verbunden mit und erhält ein Feedbacksignal von einem Ölstandssensor 119. Der Ölstandssensor 119 ist so konfiguriert, dass er den Stand (d. h. die Menge) an Öl in dem Schmierstoffbehälter 106 ermittelt und ein Feedbacksignal an die Steuerung 112 sendet, mit dem er den ermittelten Stand angibt. Die Steuerung 112 kann das Ausgangspegelsignal aus dem Ölstandssensor 119 auswerten, um den Stand (d. h. die Menge) des in dem Schmierstoffbehälter 106 enthaltenen Öls zu ermitteln. In einigen Anordnungen ist die Steuerung 112 so konfiguriert, dass sie einem Nutzer über die Bedienvorrichtung 120 anzeigen kann, dass Öl aufzufüllen ist, wenn der Ölstand in dem Schmierstoffbehälter 106 unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Blockdiagramm der Steuerung 112 dargestellt. Die Steuerung schließt eine Verarbeitungsschaltung 202 ein. Die Verarbeitungsschaltung 202 schließt einen Prozessor 204 und einen Speicher 206 ein. Bei dem Prozessor 204 kann es sich um einen Mehrzweckprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logik-Steuerung (PLC), eine oder mehrere feldprogrammierbare Gatteranordnungen (Field Programmable Gate Arrays, FPGAs), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine Gruppe von Verarbeitungskomponenten oder sonstige geeignete elektronische Verarbeitungskomponenten handeln. Der Speicher 206 kann beispielsweise RAM, NVRAM, ROM, Flash-Speicher, Festplattenspeicher oder dergleichen einschließen. Der Prozessor 204 ist zur Ausführung von in dem Speicher 206 gespeicherten Anweisungen ausgestaltet, die den Prozessor 204 veranlassen, den Betrieb der Steuerung 112 zu steuern. In einigen Anordnungen kann der Speicher 206 auch ein oder mehrere Speichermedien einschließen (z. B. Festplatten, Flash-Laufwerke, computerlesbare Medien usw.), welche entweder lokal oder entfernt von der Steuerung 112 angeordnet sind. Der Speicher 206 kann so konfiguriert sein, dass Lookup-Tabellen, Algorithmen oder Anweisungen gespeichert werden. Zum Beispiel kann der Speicher 206 der Steuerung 112 Algorithmen oder Anweisungen einschließen, die zur Verwendung der durch die Sensoren erzeugten Ausgabesignale konfiguriert sind, und verschiedene Datenaufbereitungsprozesse und kalibrierbare Übertragungsfunktionen zur Bestimmung des wenigstens einen Schmierstoffqualitätsparameters verwenden. Solche Algorithmen können zum Beispiel Datenfilterung, Temperaturaufbereitung und -korrektur, numerische Verfahren, Algorithmen der Entscheidungsfindung einschließen, welche eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Eingangsdaten zur Berechnung der gewünschten Ausgabe verarbeiten. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Speicher ein oder mehrere Module zur Auswertung des wenigstens einen Ausgabesignals aus dem Fluideigenschaftssensor einschließen und den einen oder die mehreren Schmierstoffqualitätsparameter davon bestimmen.
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Die Steuerung 112 schließt eine Sensor-Eingangsschaltung 208, eine Pumpensteuerschaltung 210, eine Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212, eine Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 und eine Motorsteuerschaltung 216 ein. In einigen Anordnungen sind die Sensor-Eingangsschaltung 208, die Pumpensteuerschaltung 210, die Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212, die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 und die Motorsteuerschaltung 216 jeweils unabhängig von der Verarbeitungsschaltung 202 (wie z. B. in 2 dargestellt). In anderen Anordnungen schließt die Verarbeitungsschaltung 202 einige oder alle der Sensor-Eingangsschaltung 208, der Pumpensteuerschaltung 210, der Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212, der Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 und der Motorsteuerschaltung 216 ein.
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Die Sensor-Eingangsschaltung 208 ist zum Empfang von Feedbacksignalen von dem Temperatursensor 114, dem dielektrischen Sensor 116, dem Viskositätssensor 118, dem Dichtesensor 117 und dem Ölstandssensor 119 ausgestaltet. Bei den Feedbacksignalen kann es sich um digitale Feedbacksignale oder analoge Feedbacksignale handeln. Der Temperatursensor 114 stellt ein Feedbacksignal bereit, das die Temperatur des Schmierstoffs anzeigt. Der dielektrische Sensor 116 stellt ein Feedbacksignal bereit, das die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs anzeigt. Der Dichtesensor 117 stellt ein Feedbacksignal bereit, das die Dichte des Schmierstoffs anzeigt. Der Viskositätssensor 118 stellt ein Feedbacksignal bereit, das die Viskosität des Schmierstoffs anzeigt. Der Ölstandssensor 119 stellt ein Feedbacksignal bereit, das den Ölstand in dem Schmierstoffbehälter 106 anzeigt. In einigen Anordnungen kann die Steuerung 112 zusätzliche Feedbacksignale von anderen externen Steuermodulen, verknüpften Telematikvorrichtungen, Temperatursensoren, NOx-Sensoren, Sauerstoffsensoren und/oder anderen Sensoren empfangen, welche in dem Schmiersystem 100 enthalten sind oder mit dem Verbrennungsmotor 102 funktionell verbunden sind.
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Die Pumpensteuerschaltung 210 ist zur Steuerung der Geschwindigkeit der Pumpe 108 ausgestaltet. Die Pumpensteuerschaltung 210 steuert die Geschwindigkeit der Pumpe 108 durch Senden von Steuersignalen an die Pumpe und/oder durch Verändern des Flusses von elektrischer Energie zu der Pumpe 108.
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Die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 ist zum Senden von Informationen (z. B. Echtzeit-Feedback von Motorbetriebsparametern, Schmierstoffeigenschaften, Schmierstoff-Lebensdauerindikatoren, Schmierstoffwechselhinweise usw.) an die Bedienvorrichtung 120 ausgestaltet. Darüber hinaus ist die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 zum Empfangen von Informationen von der Bedienvorrichtung 120 ausgestaltet. Die Informationen können Zündung-An-/Aus-Situationen (z. B. zum An- und Ausschalten des Verbrennungsmotors 102), Wartungsinformationen (z. B. Informationen zum Schmierstoffwechsel, Informationen zur Schmierstoffklasse, Wartungsrücksetz-Befehle usw.) und dergleichen betreffen. Die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 kann einen Transceiver (drahtgebunden oder drahtlos) umfassen, der zur Übertragung von Daten auf externe Vorrichtungen (z. B. die Bedienvorrichtung 120, ein Fernbedienungssystem für Telematik, ein Fahrzeugarmaturenbrett usw.) konfiguriert ist. Zum Beispiel kann die Steuerung 112 eine Anzeigelampe (z. B. eine Armaturenbeleuchtung) über die Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 einschalten.
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Die Motorsteuerschaltung 216 ist zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 102 ausgestaltet. Zum Beispiel kann die Steuerung über die Motorsteuerschaltung 216 den Verbrennungsmotor 102 starten oder ausstellen, die Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors 102 verändern, Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 102 verändern (z. B. das Luft- /Kraftstoffverhältnis ändern, Schub erhöhen bzw. verringern usw.) und dergleichen. Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotor 102 mithilfe der Motorsteuerschaltung 216 ein Echtzeit-Feedbacksignal bereitstellen, das sich auf Motorbetriebsparameter (z. B. Geschwindigkeit, Temperatur, Öldruck usw.) bezieht. In Anordnungen, in denen die Steuerung 112 nicht zusätzlich als Motorsteuerungseinheit fungiert, empfängt die Motorsteuerschaltung 216 Echtzeit-Feedback der Motorbetriebsparameter von einer unabhängigen Motorsteuerungseinheit, die den Betrieb des Verbrennungsmotors 102 steuert. In solchen Anordnungen befindet sich die Steuerung 112 über einen Datenlink (z. B. einen CANBUS-Link, einen J1939 Fahrzeugbus-Datenlink) über die Motorsteuerschaltung 216 in Kommunikation mit der Motorsteuerungseinheit.
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Die Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212 ist zum Überwachen verschiedener Eigenschaften des Schmiersystems 100 und zum Treffen von Entscheidungen aufgrund der überwachten Eigenschaften ausgestaltet. Insbesondere ist die Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212 zum Empfangen von Feedback von der Sensor-Eingangsschaltung 208, der Motorsteuerschaltung (z. B. die Echtzeit-Betriebsparameter des Verbrennungsmotors anzeigendes Feedback) und der Bediener-Eingabe-/Ausgabeschaltung 214 (z. B. Informationen zur Schmierstoffklasse) ausgestaltet, sodass die Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212 ermitteln kann: (1) wann neuer Schmierstoff in das Schmiersystem 100 eingegangen ist, (2) welche Viskositätsklasse der Schmierstoff aufweist, und (3) eine dynamische Ermittlung, wann der Schmierstoff ausgetauscht werden sollte. Der Betrieb der Steuerung 112 und insbesondere der Schmierstoff-Überwachungsschaltung 212 wird nachstehend in Bezug auf die 3, 4A, 4B und 4C eingehender beschrieben.
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3 ist ein schematisches Flussdiagramm von durch die Fluideigenschaftssensoren 114, 116, 117 und 118 erzeugten Ausgabesignalen, welche verschiedene Schmierstoffeigenschaften angeben und durch die Steuerung 112 ausgewertet werden, um eine Vielzahl von Schmierstoffqualitätsparametern zu ermitteln. Die Steuerung 112 verwendet anschließend die Schmierstoffqualitätsparameter, um die Qualität des Schmierstoffs zu ermitteln, was dem Nutzer angezeigt wird.
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Wie in 3 dargestellt, erzeugen die Fluideigenschaftssensoren 114, 116, 117 und 118 Ausgabesignale, welche die Dielektrizitätskonstante, Dichte, dynamische Viskosität und Temperatur des Schmierstoffs angeben. Die Steuerung 112 wertet die Ausgabesignale von den Sensoren 114, 116, 117 und 118 aus, um den Oxidations- und/oder Nitrierungsbereich, das Vorliegen/Fehlen/die Konzentration von Verschleißmaterialien in dem Schmierstoff (z. B. den Eisengehalt (Fe)) oder einen Verschleißmetallindex und einen TAN- und TBN-Bereich des Schmierstoffs zu ermitteln, da jeder dieser Faktoren Auswirkungen (d. h. Anstieg oder Abfall) auf die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs haben kann. In Anordnungen, in denen ein Verschleißmetallindex durch die Steuerung 112 ermittelt wird, kann die Steuerung 112 eine Kombination der Viskosität, der Dichte und des Dielektrikums des Schmierstoffs auswerten, um den Verschleißmetallindex zu ermitteln. Die Steuerung 112 wertet außerdem das Ausgabesignal entsprechend der Dichte des Schmierstoffs und der dynamischen Viskosität des Schmierstoffs aus und verwendet die Dichte des Schmierstoffs, die dynamische Viskosität des Schmierstoffs und die Temperatur, um einen kinematischen Viskositätsbereich des Schmierstoffs zu ermitteln. Darüber hinaus wertet die Steuerung 112 auch das Ausgabesignal entsprechend der dynamischen Viskosität des Schmierstoffs und der Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs aus und verwendet die dynamische Viskosität, die Dielektrizitätskonstante und die Temperatur des Schmierstoffs, um die Menge an in dem Schmierstoff vorhandenem Verschleißmetall abzuschätzen. Darüber hinaus wertet die Steuerung 112 die Ausgabe von dem Verbrennungsmotor 102 aus (entweder direkt bei Anordnungen, in denen die Steuerung 112 ebenfalls als ECU dient, oder indirekt bei Anordnungen, in denen die Steuerung 112 Feedback aus einem mit dem Verbrennungsmotor 102 verbundenen ECU erhält), was alle vorstehend besprochenen Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 102 einschließt.
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Die Steuerung 112 verwendet anschließend jeweils die Schmierstoffqualitätsparameter und/oder die Motorbetriebsparameter, um einen qualitativen Zustand des Schmierstoffs oder die Qualität des Schmierstoffs zu prognostizieren und zeigt dem Nutzer die Qualität des Schmierstoffs an. Zum Beispiel kann die Steuerung 112 die Qualität des Öls mithilfe eines numerischen Codes anzeigen. In einer besonderen Ausführungsform kann der numerische Code die Qualität des Schmierstoffs als 0, 1 oder 2 anzeigen, wobei 0 bedeutet, dass der Schmierstoff (z. B. Öl) sich in gutem Zustand befindet und keine Maßnahme erforderlich ist, 1 bedeutet, dass der Schmierstoff langsam abgebaut wird und es für den Anwender ratsam ist, den Schmierstoff aufzufüllen und das Öl zu kontrollieren, und 2 bedeutet, dass das Öl potenziell abgebaut ist oder mit einer ungeeigneten Flüssigkeit (z. B. Diesel) kontaminiert wurde und ausgetauscht werden sollte. Auf der Grundlage der Qualität des Schmierstoffs kann die Steuerung 112 außerdem basierend auf der Ausgabe aus den Sensoren 114, 116, 117 und 118 und dem ECU eine mit dem Schmierstoff verbundene potenzielle Fehlfunktion ermitteln und anzeigen, was auf eine Grundursache hinter dem Schmierstoffabbau (z. B. Undichtigkeiten bei Kraftstoff oder Kühlmittel, Lagerverschleiß usw.) hindeuten kann. Darüber hinaus kann die Steuerung 112 einen Schätzwert bezüglich der Restlebensdauer eines Ölfilters und der prozentualen Auflast des Ölfilters in Verbindung mit dem Schmierstoff anzeigen. Ein solches Beispiel ist nachstehend eingehender in Bezug auf die 4A, 4B und 4C beschrieben.
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Bezugnehmend auf 4A, 4B und 4C ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Überwachen des Schmiersystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 wird durch die Steuerung 112 des Schmiersystems 100 durchgeführt. Das Verfahren 400 beginnt, wenn ein Motorzustand mit eingeschalteter Zündung von der Steuerung 112 unter 402 empfangen wird. In einigen Anordnungen wird der Motorzustand mit eingeschalteter Zündung über die Motorsteuerschaltung 216 empfangen. In anderen Anordnungen, in denen der Verbrennungsmotor 102 durch eine separate Motorsteuerungseinheit gesteuert wird, wird die Angabe des Motorzustands mit eingeschalteter Zündung von der Motorsteuerungseinheit empfangen. Der Motorzustand mit eingeschalteter Zündung bedeutet, dass ein Bediener des Verbrennungsmotors 102 (z. B. der Fahrer eines durch den Verbrennungsmotor 102 angetriebenen Fahrzeugs) den Verbrennungsmotor 102 gestartet hat.
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Eine anfängliche Systemprüfung wird unter 404 durchgeführt. Die Steuerung 112 führt eine anfängliche Systemprüfung des Schmiersystems 100 durch. Die Steuerung 112 überprüft, ob die Feedbacksignale von dem Temperatursensor 114, dem dielektrischen Sensor 116, dem Dichtesensor 117 und dem Viskositätssensor 118 normal sind. Die Steuerung 112 überprüft außerdem, ob die Motorbetriebsparameter an die Steuerung 112 kommuniziert werden (z. B. über die Motorsteuerschaltung 216 oder über ein Motorsteuermodul, das in Kommunikation mit der Steuerung 112 ist). Falls die Steuerung 112 einen Fehler in einem der Sensoren oder in dem Feedback von dem Verbrennungsmotor 102 ermittelt, kann die Steuerung 112 eine Fehlermeldung an die Bedienvorrichtung 120 ausgeben, und das Verfahren 400 wird beendet. Die Beschreibung des Verfahrens 400 wird jedoch in der Annahme, dass die anfängliche Systemprüfung positiv ausfällt, fortgesetzt.
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Ausgangsdaten werden unter 406 erfasst. Die Steuerung 112 erfasst Ausgangsdaten aus den Feedbacksignalen von dem Temperatursensor 114, dem dielektrischen Sensor 116, dem Dichtesensor 117 und dem Viskositätssensor 118 über die Sensor-Eingangsschaltung 208. Darüber hinaus erfasst die Steuerung 112 anfängliche Motorbetriebsparameter von dem Verbrennungsmotor 102 über die Motorsteuerschaltung 216. Die Betriebsparameter schließen Motordrehzahl, Blocktemperatur, Öldruck, Kilometerstand, Motorlaufzeit und dergleichen ein. Die Steuerung 112 ermittelt unter 408, ob eine Datenbereinigungsbedingung vorliegt. Eine Datenbereinigungsbedingung ist eine Bedingung, bei der sehr viel Rauschen (d. h. Inkonsistenz) in den Daten vorliegt. Zum Beispiel kann eine Datenbereinigungsbedingung unmittelbar nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 102 vorliegen oder bevor die durch den Verbrennungsmotor 102 fließenden Flüssigkeiten ihre optimalen Temperaturen erreicht haben (z. B. bevor der Schmierstoff auf eine optimale Betriebstemperatur erhitzt wurde). Falls unter 308 eine Bereinigungsbedingung ermittelt wird, werden die unter 406 erfassten Daten von der Steuerung 112 verworfen. Die Steuerung 112 wartet unter 412 anschließend eine vorgegebene Zeitspanne ab. Die vorgegebene Zeitspanne kann zum Beispiel zehn Minuten, zwanzig Minuten, eine Stunde oder dergleichen betragen. Durch Warten auf den Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne gestattet die Steuerung 112, dass die Bereinigungsbedingung, vor dem Versuch Daten zu erfassen, beendet wird. Nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne kehrt das Verfahren zurück zu 406, und es werden wieder Ausgangsdaten erfasst.
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In einigen Anordnungen können durch die Steuerung 112 während der Situationen mit eingeschalteter Zündung erfasste Informationen zu Viskosität und Temperatur genutzt werden, um einen Viskositätsindex zu ermitteln, für den Viskositätsdaten des Schmierstoffs für wenigstens zwei unterschiedliche Temperaturen erforderlich sind. Der Viskositätsindex ist ein Messwert der Veränderung an Viskosität des Schmierstoffs in Abhängigkeit von der Temperatur, welcher sich von der Viskositätsklasse des Schmierstoffs unterscheidet. Die Viskositätsklasse des Schmierstoffs betrifft die Viskosität des Schmierstoffs bei einer einzelnen Temperatur. Die Steuerung 112 kann den Viskositätsindex ermitteln, was hilfreich ist, wenn Schmierstoff mit Multi-Viskosität verwendet wird. Der Viskositätsindex des Schmierstoffs auf der Grundlage derselben Eingaben wie die zur Viskosität des Schmierstoffs ermittelt werden. Der Viskositätsindex wird unter Verwendung der Eingaben zu Viskosität und Temperatur während einer Zeitspanne nach einer Situation mit eingeschalteter Zündung ermittelt, wenn sowohl die Temperatur als auch die Viskosität sich ändern. Je nach den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors können Schmierstoffe mit verschiedenen Viskositätsindizes verwendet werden (z. B. je nach Klima und Wettersaison). Entsprechend kann der Viskositätsindex für unter Betriebsbedingungen bei extremem Wetter betriebene Ausrüstung als Indikator dafür dienen, wann der Schmierstoff ausgetauscht werden sollte. In solchen Anordnungen kann die Steuerung 112 den Viskositätsindex zusätzlich zu oder anstelle der Viskositätsklasse als Indikator für die Ermittlung nutzen, wann der Schmierstoff ausgetauscht werden sollte (z. B. wie nachstehend in Bezug auf 434 bis 436 beschrieben).
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Falls unter 408 keine Bereinigungsbedingung vorliegt, fährt das Verfahren 400 mit 414 fort, wobei die Steuerung 112 für eine Zeitspanne weiterhin Daten erfasst und speichert. Die Steuerung 112 erfasst während der Zeitspanne weiterhin Motorbetriebsparameter und Sensor-Feedbacksignale. Die erfassten Daten schließen wenigstens die Temperatur des Schmierstoffs (z. B. über den Temperatursensor 114), die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs (z. B. über den dielektrischen Sensor 116), die Viskosität des Schmierstoffs (z. B. über den Viskositätssensor 118), die Dichte des Schmierstoffs (z. B. über den Dichtesensor 117) und Motorbetriebsparameter ein. Die Zeitspanne kann zum Beispiel zehn Minuten, zwanzig Minuten, eine Stunde, zwei Stunden oder dergleichen betragen. Die Daten können zu festgelegten Teilintervallen während der Zeitspanne ermittelt werden (z. B. alle zehn Sekunden während der Dauer der Zeitspanne). Die erfassten Daten werden in dem Speicher der Steuerung 112 gespeichert. Während der Datenerfassung unter 414 oder nach Ablauf der Zeitspanne können die Daten auf der Grundlage der gemessenen Temperatur des Schmierstoffs unter 418 angepasst werden. Zum Beispiel kann die Steuerung 112 eine normierte Viskosität des Schmierstoffs berechnen, die durch Referenzieren normierter Viskositäten in einer Referenztabelle für Viskositätstemperatur die Temperatur des Schmierstoffs berücksichtigt. Die Viskosität kann auf jede Temperatur normiert werden (z. B. 100 Grad Celsius).
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Nach der Umrechnung der Daten zur Anpassung für die Temperatur und nach dem Ablauf der Zeitspanne werden die durchschnittlichen Daten für den Zeitraum unter 418 berechnet. Die Steuerung 112 berechnet die Durchschnittswerte für die unter 414 erfassten und für die Temperatur unter 416 angepassten Daten. Durch Berechnung der Durchschnittswerte werden die Daten normiert, um während des Betriebs des Verbrennungsmotors 102 möglicherweise auftretendes Rauschen zu berücksichtigen. In einigen Anordnungen wird unter 420 die kinematische Viskosität berechnet. In solchen Anordnungen stellt der Viskositätssensor 118 ein Feedbacksignal bereit, das eine dynamische Viskosität des Schmierstoffs angibt. Die Steuerung 112 berechnet die kinematische Viskosität durch Dividieren der dynamischen Viskosität durch die Dichte des Schmierstoffs. Die Dichte des Schmierstoffs kann entweder mithilfe eines Dichtesensors, der zur Bereitstellung eines Feedbacksignals an die Steuerung 112 ausgestaltet ist, der die Dichte des Schmierstoffs angibt, oder durch eine über die Bedienvorrichtung 120 empfangene Eingabe des Bedieners. In Anordnungen, in denen der Viskositätssensor 118 ein Feedbacksignal bereitstellt, das eine kinematische Viskosität des Schmierstoffs anzeigt, wird Prozess 420 übersprungen.
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Die Steuerung 112 ermittelt unter 422 (4B), ob der Schmierstoff neu ist. Die Steuerung 112 analysiert das durchschnittliche Dielektrikum für den Zeitraum, wie unter 418 berechnet. Im Allgemeinen wird die gemessene Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs mit einer bekannten Dielektrizitätskonstante für neuen Schmierstoff und alten Schmierstoff verglichen. Im Verlauf des Abbaus von neuem Schmierstoff während der Anwendung nimmt die Dielektrizitätskonstante an Größe zu. Falls sich die gemessene Dielektrizitätskonstante innerhalb einer Schwellenanzahl der bekannten Dielektrizitätskonstante für ungenutzten Schmierstoff befindet, stellt die Steuerung 112 daraufhin fest, dass es sich bei dem Schmierstoff um neuen Schmierstoff handelt. Falls sich die gemessene Dielektrizitätskonstante außerhalb der Schwellenanzahl der bekannten Dielektrizitätskonstante für ungenutzten Schmierstoff befindet, stellt die Steuerung 112 fest, dass es sich bei dem Schmierstoff um alten Schmierstoff handelt. Wie hier verwendet, handelt es sich bei „neuem“ Schmierstoff um Schmierstoff, der erst kürzlich ersetzt wurde, und bei „altem“ Schmierstoff um Schmierstoff, der hinreichend abgebaut wurde, sodass die Dielektrizitätskonstante des Schmierstoffs über den Schwellenwertabstand von dem ungenutzten Schmierstoff hinaus ansteigt, aber nicht notwendigerweise ausgetauscht werden muss. In einigen Anordnungen ermittelt die Steuerung 112 außerdem, ob dem System 100 (z. B. in den Behälter 106) unter 422 zusätzliche (geeignete oder ungeeignete) Flüssigkeit zugegeben wurde. Aufgrund von Änderungen des Dielektrikums, der Viskosität und der Dichte in der Flüssigkeit kann die Steuerung 112 zum Beispiel ermitteln, ob etwas neuer Schmierstoff einer geeigneten Viskosität in das System 100 zugegeben wurde oder ob eine unterschiedliche Flüssigkeit (d. h. eine ungeeignete Flüssigkeit, wie etwa ein Schmierstoff einer falschen Viskositätsklasse, Kraftstoff, Wasser usw.) dem Schmiersystem 100 beigegeben wurde.
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Falls die Steuerung 112 unter 422 ermittelt, dass das Schmiersystem 100 neuen Schmierstoff zirkuliert, ermittelt die Steuerung 112 unter 424, ob es sich bei dem vorherigen Schmierstoffstatus (d. h. in dem vorherigen Zyklus des Verfahrens 400) um neuen Schmierstoff oder alten Schmierstoff gehandelt hat. Falls es sich bei dem vorherigen Schmierstoffstatus um alten Schmierstoff gehandelt hat, ermittelt die Steuerung 112, ob der Schmierstoff in dem Schmiersystem 100 kürzlich ausgetauscht wurde. Falls es sich bei dem vorherigen Schmierstoffstatus um neuen Schmierstoff gehandelt hat, so ermittelt die Steuerung 112, ob es sich bei dem Schmierstoff in dem Schmiersystem 100 um denselben Schmierstoff handelt, der während des vorherigen Zyklus des Verfahrens 400 nachgewiesen wurde. In einigen Betriebssituationen kann das Schmiersystem 100 mit zusätzlichem Schmierstoff „aufgefüllt“ werden, indem zusätzlicher Schmierstoff in das System 100 gegeben wird, ohne einen kompletten Schmierstoffwechsel durchzuführen. Solche Auffüllungen können sich auf das gesamte, in dem System 100 in Umlauf befindliche Dielektrikum des Schmierstoffs auswirken, aber in geringerem Maße als ein vollständiger Schmierstoffwechsel. Zum Beispiel kann ein Auffüllen bewirken, dass sich das Schmierstoffdielektrikum von alt zu neu verschiebt, falls sich der Schmierstoff gerade jenseits des alten Schwellenwertdielektrikums befindet und der neue Schmierstoff das Gesamtdielektrikum in den neuen Statusbereich verschiebt. Die Steuerung 112 ermittelt dennoch auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, ob der Schmierstoffstatus alt oder neu ist, und das Verfahren 400 wird wie beschrieben fortgesetzt.
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Falls die Steuerung 112 ermittelt, dass der Schmierstoff in dem Schmiersystem unter 424 ausgewechselt wurde, weist die Steuerung unter 426 einen neu geänderten Schmierstoffstatus zu. Hierbei aktualisiert die Steuerung 112 den Speicher mit dem neu geänderten Schmierstoffstatus und zeichnet die Zeit auf, zu der die Entscheidung zu dem neu geänderten Schmierstoffstatus getroffen wurde (z. B. in Motorlaufzeit, in Kilometern laut Kilometerstand usw.). Unter 428 wird die Viskositätsklasse ermittelt und Viskositätsgrenzwerte werden festgelegt. In einigen Anordnungen ermittelt die Steuerung 112 die Viskositätsklasse (z. B. 10w-30, 5w-30, SAE 30, SAE 40 usw.) aufgrund der ermittelten Viskosität des Schmierstoffs. In anderen Anordnungen erhält die Steuerung 112 die Viskositätsklasse von dem Bediener (z. B. von dem Techniker, der gerade den Schmierstoff des Verbrennungsmotors 102 ausgewechselt hat) über die Bedienvorrichtung 120. Aufgrund der Viskositätsklasse ermittelt die Steuerung 112 die Viskositätsgrenzwerte (z. B. den oberen Viskositätsgrenzwert und den unteren Viskositätsgrenzwert) durch Nachsehen in einer in dem Speicher 206 gespeicherten Lookup-Tabelle. Die Viskositätsgrenzwerte stellen die Messwerte der Schwellenviskosität zum Auslösen eines Warnhinweises an den Bediener über die Bedienvorrichtung 120 dar. Falls die Steuerung 112 unter 424 feststellt, dass der Schmierstoff in dem Schmiersystem nicht ausgewechselt wurde, werden die Prozesse 426 und 428 übersprungen.
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Der Viskositätswert wird unter 430 angegeben. Die Steuerung 112 gibt den ermittelten Viskositätswert des Schmierstoffs gegenüber der Bedienvorrichtung 120 an. Falls sich der Viskositätswert über oder unter einem der Viskositätsschwellenwerte befindet, kann die Angabe des Viskositätswerts durch das Auslösen einer Wartungswarnung (z. B. eine Lichtanzeige für Ölwechsel auf dem Armaturenbrett eines von dem Verbrennungsmotor 102 angetriebenen Fahrzeugs). Der Speicher wird unter 432 aktualisiert. Die Steuerung 112 setzt den Speicher 206 zurück, sodass ein neuer Datenbestand erfasst werden kann. In einigen Anordnungen wird nur der Abschnitt des Speichers 206 aktualisiert, der die unter 404 und 406 erfassten Daten enthält. In solchen Anordnungen kann der Abschnitt des Speichers 206 als First-in-First-out-Puffer dienen, der dazu ausgestaltet ist, nur ausreichend Platz zur Aufzeichnung der Daten für den in 414 angegebenen Zeitraum aufzuweisen. Nachdem der Speicher unter 432 aktualisiert wurde, kehrt das Verfahren zu 404 zurück (Rückkehr zu 4A).
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Falls die Steuerung 112 unter 422 feststellt, dass das Schmiersystem 100 alten Schmierstoff verteilt, stellt die Steuerung 112 bei Rückkehr zu 422 unter 434 (4C) fest, ob sich die gemessene Viskosität des Schmierstoffs (wie entweder unter 418 oder 422 berechnet) jenseits der Schwellengrenzwerte befindet. Die Schwellengrenzwerte für die Schmierstoffviskosität wurden während eines vorherigen Zyklus des Verfahrens 400 unter 428 festgelegt. Falls sich die gemessene Viskosität oberhalb des oberen Schwellenwerts oder unterhalb des unteren Schwellenwerts befindet, löst die Steuerung 112 einen Warnhinweis wegen nicht normaler Viskosität unter 436 aus. Die Steuerung 112 löst den Warnhinweis aus, damit er dem Bediener über die Bedienvorrichtung 120 (z. B. als Licht auf dem Armaturenbrett, als Push-Benachrichtigung, als akustische Warnmeldung, als Warnmeldung per E-Mail usw.) übergeben oder vorgelegt wird. Falls sich die gemessene Viskosität innerhalb des oberen Schwellenwerts und des unteren Schwellenwerts befindet, fährt das Verfahren 400, wie vorstehend beschrieben, mit Prozess 430 fort. Zusätzlich zu einer Warnmeldung bezüglich Viskosität kann die Steuerung 112 andere Warnhinweise auslösen, wie etwa die Benachrichtigung eines Bedieners, wenn dem System 100 eine ungeeignete Flüssigkeit zugeführt wurde (z. B. wenn Schmierstoff einer falschen Viskositätsklasse zugegeben wurde, wenn statt Schmierstoff Kraftstoff zugegeben wurde usw.). Eine solche Warnmeldung kann dem Bediener auch anzeigen, dass der Filter ausgewechselt werden muss, aufgrund einer potenziellen Beschädigung, die durch die Zirkulation einer ungeeigneten Flüssigkeit durch das System 100 verursacht wurde.
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Der Zyklus des Verfahrens 400 wird fortgesetzt, während der Verbrennungsmotor 102 läuft. Wenn der Verbrennungsmotor 102 ausgeschaltet wird (z. B. nachdem der Bediener des Verbrennungsmotors 102 die Zündung ausgeschaltet hat), wird das Verfahren 400 beendet.
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Unter Bezugnahme auf 5A und 5B werden Diagramme mit verschiedenen Parametern eines Motoröls für ein Fahrzeug dargestellt, für das die verschiedenen, hierin beschriebenen Schmierstoffeigenschaften mithilfe der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren ermittelt werden.
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Mit den vorstehend beschriebenen Systemen und Verfahren werden verschiedene Schmierstoffqualitätsparameter überwacht und ermittelt, die zum Treffen einer Vorhersage für eine geeignete Zeit zum Entleeren oder Auswechseln von Schmierstoff verwendet werden können. Mithilfe der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren kann außerdem die Klasse des verwendeten Öls ermitteln, welche gemäß den Lookup-Tabellen oder Algorithmen zum Nachweis der Qualität des Öls angepasst werden. Der Nutzer kann den Echtzeitstatus des Schmierstoffs erkennen, proaktive Messungen vornehmen, um Zeitspannen für die Motorwartung zu ermitteln, Angaben zu der aktuellen Ölqualität sowie „wie lange“ das Öl reichen wird und Wartungsereignisse aufgrund des Zustands des Schmierstoffs und anderer Betriebsstoffe synchronisieren. Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren genutzt werden können, um andere Systeme der Flüssigkeitszirkulation oder -zuleitung wie etwa hydraulische Flüssigkeitsumlaufsysteme, Kühlmittelkreislaufsysteme und dergleichen zu überwachen. In diesen Anordnungen kann die Flüssigkeit an eine Vorrichtung oder eine Maschine, die sich von einem Verbrennungsmotor unterscheidet, wie einem Hydraulikmotor oder einem Radiator zugeführt werden.
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Es sollte beachtet werden, dass der hierin verwendete Begriff „beispielhaft“ zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anzeigen soll, dass derartige Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein derartiger Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass derartige Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Abschnitten der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig geformt dargestellt werden, aus mehreren Teilen oder Elementen konstruiert werden, die Position der Elemente kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, und die Art oder Anzahl separater Elemente bzw. Positionen kann geändert oder variiert werden. Die Reihenfolge oder Abfolge von Verfahrensprozessen oder -schritten kann gemäß alternativen Ausführungsformen variiert oder neu geordnet werden. Darüber hinaus können Merkmale aus bestimmten Ausführungsformen mit Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden, was dem Fachmann klar sein dürfte. Weitere Ersetzungen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls bezüglich der Konstruktion, der Betriebsbedingungen und der Anordnung der diversen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Darüber hinaus sind das eingesetzte Format und die Symbole vorgesehen, um die logischen Schritte/Prozesse der schematischen Diagramme zu erläutern und als den Schutzbereich der durch die Diagramme illustrierten Verfahren nicht einschränkend anzusehen. Obwohl diverse Pfeiltypen und Linientypen in den schematischen Diagrammen verwendet werden können, sollen sie den Schutzbereich der entsprechenden Verfahren nicht einschränken. Tatsächlich können einige Pfeile oder andere Verbindungen verwendet werden, um nur den logischen Ablauf eines Verfahrens anzugeben. Zum Beispiel kann ein Pfeil eine Warte- oder Überwachungszeit von nicht spezifizierter Dauer zwischen aufgezählten Schritten oder Prozessen eines dargestellten Verfahrens angeben. Darüber hinaus kann die Reihenfolge, in der ein bestimmtes Verfahren abläuft, genau mit der Reihenfolge der entsprechenden gezeigten Schritte oder Prozesse übereinstimmen oder auch nicht. Es ist auch anzumerken, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagramme und jede Kombination von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammen durch hardwarebasierte Systeme für Sonderzwecke, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Hardware und Programmcodes für Sonderzwecke implementiert werden kann.
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Einige der in dieser Spezifikation beschriebenen, funktionellen Einheiten wurden als Schaltungen bezeichnet, um ihre Ausführungsunabhängigkeit noch stärker zu betonen. Beispielsweise kann eine Schaltung als Hardware-Schaltung implementiert sein, die benutzerdefinierte, hochintegrierte VLSI-Schaltungen oder Universalschaltkreise, gebrauchsfertige Halbleiter, wie logische Chips, Transistoren oder andere diskrete Komponenten aufweist. Eine Schaltung kann auch in programmierbaren Hardware-Einheiten implementiert sein, wie in feldprogrammierbaren Universalschaltkreisen, programmierbaren logischen Schaltungen, programmierbaren logischen Einheiten oder dergleichen.
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Wie vorstehend erwähnt, können Schaltungen auch in einem maschinenlesbaren Medium zur Ausführung durch verschiedene Prozessortypen wie dem Prozessor 204 der Steuerung 112 implementiert sein. Eine identifizierte Schaltung eines ausführbaren Codes kann zum Beispiel einen oder mehrere physische oder logische Blöcke von Computer-Anweisungen aufweisen, die beispielsweise als Objekt, Vorgang oder Funktion organisiert sein können. Dennoch müssen die ausführbaren Dateien einer identifizierten Schaltung nicht physisch zusammen lokalisiert sein, sondern können grundverschiedene Anweisungen aufweisen, die an verschiedenen Orten gespeichert werden, die, wenn sie logisch miteinander verknüpft werden, die Schaltung aufweisen und den angegebenen Zweck für die Schaltung erreichen. Tatsächlich kann es sich bei einer Schaltung von computerlesbarem Programmcode um eine Einzelanweisung oder viele Anweisungen handeln, und sie kann sogar über mehrere verschiedene Code-Abschnitte, über verschiedene Programme und über mehrere Speichervorrichtungen verteilt sein. Gleichermaßen können Betriebsdaten hierin innerhalb von Schaltungen ermittelt und veranschaulicht werden und können in jeder geeigneten Form ausgeprägt und innerhalb jedes geeigneten Typs von Datenstruktur organisiert sein. Die Betriebsdaten können als einzelne Datenreihe gesammelt werden oder können über verschiedene Orte, insbesondere über verschiedene Speichervorrichtungen, verteilt sein und können mindestens teilweise lediglich als elektronische Signale auf einem System oder Netzwerk existieren.
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Bei dem computerlesbaren Medium (hierin außerdem als maschinenlesbare Medien oder maschinenlesbarer Inhalt bezeichnet) kann es sich um ein konkretes computerlesbares Speichermedium handeln, das computerlesbaren Programmcode speichert. Das computerlesbare Speichermedium kann zum Beispiel ein System, ein Gerät oder eine Vorrichtung auf elektronischer, magnetischer, optischer, elektromagnetischer, Infrarot-, holografischer, mikromechanischer oder Halbleiter-Basis oder jegliche geeignete Kombination des Vorstehenden sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie vorstehend angedeutet, können Beispiele für ein computerlesbares Medium insbesondere eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen RAM-Speicher, einen ROM-Speicher, einen löschbaren programmierbaren Nur-LeseSpeicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen tragbaren CD-Speicher nur zum Lesen (CD-ROM), eine vielseitige Digitaldisk (DVD), eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, eine holografische Speichervorrichtung, eine mikromechanische Speichervorrichtung oder jede geeignete Kombination des Vorstehenden einschließen. Im Kontext dieses Dokuments kann ein computerlesbares Speichermedium jedes greifbare Medium sein, das einen computerlesbaren Programmcode zur Verwendung durch ein Anweisungsausführungssystem, ein Gerät oder eine Vorrichtung und/oder in Verbindung mit diesen enthalten bzw. speichern kann.
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Das computerlesbare Medium kann auch ein computerlesbares Signalmedium sein. Ein computerlesbares Signalmedium kann ein propagiertes Datensignal mit computerlesbarem Programmcode darin einschließen, z. B. auf Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches propagiertes Signal kann jede einer Vielzahl von verschiedenen Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, elektrische, elektromagnetische, magnetische, optische oder eine beliebige geeignete Kombination davon. Ein computerlesbares Signalmedium kann jedes computerlesbare Medium sein, bei dem es sich nicht um ein computerlesbares Speichermedium handelt und das einen computerlesbaren Programmcode zur Verwendung durch ein Anweisungsausführungssystem, ein Gerät oder eine Vorrichtung oder in Verbindung mit diesen kommunizieren, propagieren oder transportieren kann. Wie vorstehend außerdem angedeutet, kann ein in einem computerlesbaren Signalmedium eingebetteter, computerlesbarer Programmcode unter Verwendung jeglichen geeigneten Mediums übertragen werden, unter anderem drahtlos, verdrahtet, per faseroptischem Kabel, Hochfrequenz (RF) oder dergleichen oder jeglicher geeigneten Kombination des Vorstehenden. In einer Ausführungsform kann das computerlesbare Medium eine Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Speichermedien und einem oder mehreren computerlesbaren Signalmedien umfassen. Zum Beispiel kann ein computerlesbarer Programmcode sowohl als elektromagnetisches Signal durch ein faseroptisches Kabel zur Ausführung durch einen Prozessor übertragen als auch in einer RAM-Speichervorrichtung zur Ausführung durch den Prozessor gespeichert werden.
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Ein computerlesbarer Programmcode zum Ausführen von Vorgängen für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeglicher Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache, wie z. B. Java, Smalltalk, C++ oder dergleichen, und konventionellen prozeduralen Programmiersprachen, wie z. B. der Programmiersprache „C“ oder ähnlichen Programmiersprachen, geschrieben sein. Der computerlesbare Programmcode kann gänzlich auf einem Computer (wie etwa über die Steuerung 112 von 1), teilweise auf dem Computer, als computerlesbares Stand-Alone-Package, teilweise auf dem Computer und teilweise auf einem Remote-Computer oder gänzlich auf dem Remote-Computer oder Server ausgeführt werden. In dem letzteren Szenario kann der Remote-Computer mit dem Computer des Benutzers über eine beliebige Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzes (WAN), oder die Verbindung kann zu einem externen Computer erfolgen (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters). Der Programmcode kann auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert werden, das einen Computer, ein anderes programmierbares Datenverarbeitungsgerät oder andere Vorrichtungen derart steuern kann, dass sie in einer bestimmten Weise arbeiten, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellartikel einschließlich Anweisungen erzeugen, die die in den schematischen Flussdiagrammen und/oder dem Block oder den Blöcken der schematischen Blockdiagramme spezifizierte Funktion bzw. den entsprechenden Vorgang implementieren.
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Entsprechend kann die vorliegende Offenbarung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von ihrem Geist oder den wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen. Der Schutzumfang der Offenbarung wird daher von den beiliegenden Ansprüchen und nicht von der vorstehenden Beschreibung angegeben. Sämtliche Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs einer Gleichwertigkeit der Ansprüche hegen, sind als darin enthalten zu verstehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62/216708 [0001]
- US 62/329401 [0001]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „ONBOARD LUBRICANT QUALITY CONDITION MONITO-RING WITH A FLUID PROPERTY SENSOR“ durch Vaidya et al [0001]
- „IDENTlFYING VISCOSITY GRADE AND NEW OIL STATUS BASED ON DIELECTRIC AND VISCOSITY SENSOR“ durch Vaidya et al [0001]
