DE19636422C2 - Verfahren zur Ölstandsbestimmung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ölstandsbe­ stimmung einer Brennkraftmaschine.

Bei herkömmlichen Verfahren zur Ölstandsmessung wird ein Ölpeilstab verwendet. Dieser Ölpeilstab befindet sich im Motorblock und muß vor der Messung aus einer entsprechenden Öffnung herausgezogen werden. Nach der Reinigung der Ölpeilstabspitze wird dieser wieder in die Öffnung eingeführt und nach dem nochmaligen Heraus­ ziehen kann der Ölstand abgelesen werden. Hierzu sind Markierungen an der Ölpeilstabspitze angebracht. Falls ein Nachfüllen notwendig war, muß zur Kontrolle, ob ausreichend Öl nachgefüllt wurde, die bereits beschrie­ bene Prozedur nochmals wiederholt werden. Dieses Ver­ fahren ist äußerst zeitaufwendig und umständlich. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich der Benutzer Hände und Kleidung beschmutzt. Aus diesem Grund führen viele Kraftfahrer eine Ölstandsbestimmung überhaupt nicht mehr selbst durch, sondern lassen sie z. B. beim regelmäßigen Kundendienst durchführen. Dadurch besteht aber die Möglichkeit, daß ein Ölverlust zu spät erkannt wird, mit den entsprechend nachteiligen Folgen für den Motor. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieses Ver­ fahrens besteht darin, daß es eine genaue Bestimmung des Ölstands nicht zuläßt und aufgrund der Ungenauig­ keit auch keine Rückschlüsse auf den Ölverbrauch ermög­ licht.

Weiterhin sind elektrische Sensoren zur Ölstandsbestim­ mung bekannt. Nachteilig an diesen Sensoren ist, daß sie nur einen momentanen Meßwert erfassen und empfind­ lich auf fahrsituationsbedingte Niveauschwankungen rea­ gieren. Deshalb werden verschiedene Vorrichtungen zur Dämpfung der Schwankungen eingesetzt. Trotzdem können diese Sensoren Meßwerte liefern, die nicht dem tatsäch­ lichen Ölstand entsprechen und damit zu einer Fehlin­ formation des Fahrers führen. Als Folge der Fehlinfor­ mation erfolgt dann möglicherweise ein unnötiges Nach­ füllen von Öl. Dies kann bei einem Überschreiten der maximalen Füllmenge zu einer Beschädigung des Motors, insbesondere des Katalysators, führen.

Um eine höhere Meßgenauigkeit zu erreichen, werden auch Verfahren angewendet, die eine Mittelung der Meßwerte über eine längere Wegstrecke durchführen. Ein Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß der Ölstand erst nach einer längeren Wegstrecke erkannt wird und damit auch ausgewertet werden kann. Im Kurzstreckenbetrieb, speziell im Stadtverkehr, reicht das zur Verfügung ste­ hende Streckenintervall nicht immer für eine Auswertung aus. Damit wird ein Nachfüllen gar nicht oder erst nach einem oder mehreren Motorstarts erkannt. Da der Ölfehl­ stand in der Motorsteuereinheit registriert wird, be­ steht die Schwierigkeit, wann eine entsprechende Infor­ mation des Fahrers erfolgen soll. Falls eine Daueran­ zeige "Öl nachfüllen" erfolgt, bleibt diese Anzeige auch nach dem Nachfüllen noch für längere Zeit stehen. Diese Fehlinformation ist für den Fahrer äußerst lästig und verwirrend. Falls die Anzeige auch beim nächsten Motorstart noch nicht gelöscht wurde, weil die Weg­ strecke für die Auswertung nicht ausreichend war, kann dies bei einem Fahrerwechsel zu einem erneuten Nachfül­ len und damit zu einem Überfüllen führen.

Erfolgt die Anzeige aber nur kurzzeitig, so kann die Notwendigkeit eines Nachfüllens insbesondere bei einem Fahrerwechsel in Vergessenheit geraten.

Mit diesem Verfahren kann auch ein größerer Ölverlust während des Stillstands des Fahrzeugs, z. B. bei einem Ölwannenriß, nicht rechtzeitig bemerkt werden.

Aus der DE 31 52 914 ist ein Kraftstoffmesser für ein Kraftfahrzeug bekannt. Der Füllstand wird durch Mitte­ lung laufend gewonnener Meßwerte gestimmt. Die Mitte­ lung erfolgt über unterschiedlich lange Zeitintervalle, die entsprechend dem Schwankungsverhalten des Füllstan­ des ausgewählt werden. Bei großen zu erwartenden Schwankungen wird immer über ein längeres Zeitintervall gemittelt. Mit diesem Verfahren ist eine schnelle Nach­ füllkontrolle nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ölstandsbestimmung anzugeben, das die oben genann­ ten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere unabhän­ gig von der momentanen Fahrsituation den Ölstand mit ausreichender Genauigkeit liefert, das ein Nachfüllen schnell und mit Sicherheit erkennt und das ohne großen Aufwand leicht mit vorhandenen Ölmeßvorrichtungen durchführbar ist.

Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren gemäß An­ spruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Meßwerte eines Ölfüllstandssensors in regelmäßigen Ab­ ständen aufzunehmen und je nach dem ob ein Minimumswert unterschritten wurde, über einen kürzeren oder längeren Zeitraum zu mitteln. Im Normalfall erfolgt eine Mittel­ wertbildung über einen längeren Zeitraum (Minimumserkennung). Dieser Mittelwert wird in einer Auswerteinheit mit einem Wert min verglichen und bei einer Unterschreitung wird ein Warnflag gesetzt. Das Warnflag ist ein Indikator dafür, daß ein Ölnachfüllen notwendig ist. Es kann unmittelbar über eine Hinweis­ vorrichtung zu einer Information des Fahrers führen. In vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen den Fahrer nicht permanent, sondern z. B. beim Ausschalten des Motors bzw. beim nächsten Motorstart zu informieren. Solange das Warnflag gesetzt ist, kann bzw. muß mit einem Nachfül­ len von Öl gerechnet werden. Um das Nachfüllen schnell zu erkennen, werden die Meßwerte des Ölfüllstandssen­ sors, solange das Warnflag gesetzt ist, über einen kür­ zeren Zeitraum gemittelt (Nachfüllkontrolle) und dieser neue Mittelwert mit einem zweiten Wert min+D vergli­ chen. Die Größe D hängt von der Genauigkeit der kurzen Mittelwertbildung ab.

Der wesentliche Vorteil des Verfahrens liegt in den beiden unterschiedlichen Mittelwertbildungen, so daß bei einer hohen Genauigkeit im Hinblick auf die Mini­ mumserkennung trotzdem eine schnelle und sichere Kon­ trolle, ob Öl nachgefüllt wurde, möglich ist. Somit wird eine Fehlinformation des Fahrers über ein nicht notwendiges Nachfüllen ausgeschlossen.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Flußdiagramms näher erläutert. Für das erfindungsgemäße Verfahren kann eine an sich bekannte Ölmeßvorrichtung verwendet werden, die in ei­ ner Ölwanne einen Ölstandssensor aufweist, der mit ei­ ner Steuereinheit verbunden ist und z. B. nach einem thermischen Meßprinzip arbeitet. Bei der Steuereinheit handelt es sich normalerweise um die Motorsteuerein­ heit, die mit verschiedenen Sensoren und Hinweisvor­ richtungen verbunden ist und die einen Speicher auf­ weist.

Das Verfahren beginnt nach dem Motorstart. Zuerst wird eine schnelle Meßwerterfassung durchgeführt, bei der das Einschwingverhalten des Ölstandssensors ausgewer­ tet wird. Der Meßwert M1 steht etwa nach einer bis fünf Sekunden zur Verfügung, damit werden rechtzeitig größere Ölverluste, die z. B. durch einen Ölwannenriß entstehen können, erkannt. Zusätzlich läßt sich auch feststellen, ob eine Ölüberfüllung vorliegt, die durch ein Nachfüllen von zuviel Öl während des letzten Motor­ stillstandes verursacht wurde. Falls der Meßwert M1 außerhalb eines Intervalls (min, max) liegt, erfolgt ein entsprechender Warnhinweis für den Fahrer in einer Hin­ weisvorrichtung. Liegt der Meßwert M1 unterhalb des Mi­ nimumwerts min. so erfolgt z. B. der Warnhinweis "Motor ohne Öl". Liegt der Meßwert M1 über dem Maximumwert max, so erfolgt z. B. der Warnhinweis "Ölüberfüllung". Liegt der Meßwert M1 im Intervall zwischen den Werten min und max, so wird geprüft, ob ein Warnflag WF in ei­ nem Speicher gesetzt ist. Das Warnflag WF ist dann ge­ setzt, wenn beim letzten Motorbetrieb der Minimumwert min unterschritten worden ist. Falls das Warnflag WF nicht gesetzt ist, wird zur Minimumserkennung ein Mit­ telwert M2 gebildet, bei dem N Meßwerte (MW) ausgewer­ tet werden. Die Mittelwertbildung wird nun solange wie­ derholt, bis der Mittelwert M2 kleiner als der Minimum­ wert min ist. Ist dies der Fall, so wird das Warnflag WF gesetzt und zur Nachfüllkontrolle ein Mittelwert M3 gebildet, bei dem nur n Meßwerte (MW) ausgewertet wer­ den. Zu diesem Programmschritt wird auch gesprungen, wenn bei der ersten Abfrage bezüglich des Warnflags WF festgestellt wird, daß das Warnflag WF gesetzt ist. Das Warnflag WF zeigt an, daß der Minimumswert min unter­ schritten wurde und damit ein Nachfüllen notwendig ist.

Überschreitet der Mittelwert M3 einen Wert min+D, so wird das Warnflag WF gelöscht und zum Programmschritt "Minimumerkennung M2" gesprungen. Andernfalls erfolgt ein Warnhinweis "Öl nachfüllen" und eine erneute Mit­ telwertbildung M3.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfah­ rens liegt darin, daß die Nachfüllkontrolle mit Hilfe des Mittelwerts M3 wesentlich schneller erfolgt als die Minimumserkennung über den Mittelwert M2, da für M3 nur n Meßwerte MW und für M2 jedoch N Meßwerte MW aus­ gewertet werden. Da der Mittelwert M2 über mehr Meß­ werte und damit einen längeren Zeitraum gebildet wird, ist eine fahrsituationsbedingte Minimumsunterschreitung (längere Berg- oder Talfahrt) ausgeschlossen.

Um möglichst rasch den Mittelwert M2 zu erhalten, soll n einem festen Zeitintervall und nicht einem Kilome­ terintervall entsprechen. Bevorzugt wird der Wert n so gewählt, daß er etwa einer Meßzeit von zwei bis zehn Minuten entspricht. Die Größe n und damit die Anzahl der Meßwerte MW liegt damit im Bereich zwischen 512 und 4096. Die so erreichte Genauigkeit ist ausreichend, um das Nachfüllen mit großer Sicherheit zu erkennen. Falls das Warnflag WF beim Motorstart gesetzt war, wird es nach dieser kurzen Zeitspanne von zwei bis zehn Minuten wieder gelöscht. Deshalb wird diese Zeitspanne abgewar­ tet, bis eine erstmalige Information des Fahrers nach dem Motorstart erfolgen würde. Wurde die richtige Menge Öl während des Motorstillstands aufgrund eines Warnhin­ weises nachgefüllt, so erfolgt jetzt kein Warnhinweis mehr. War dies jedoch nicht der Fall, so erfolgt der Warnhinweis nach der Abfrage (M3 < min+D). Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Warnhinweis nicht perma­ nent oder wiederholend anzuzeigen, um den Fahrer nicht unnötig mit Information zu konfrontieren. Denkbar ist, den Warnhinweis nach dem erstmaligen Setzen des Warn­ flags WF für ein gewisses Zeitintervall (z. B. 60 sec) anzuzeigen. Alternativ, ist ein zusätzlicher oder au­ schließlicher Warnhinweis immer nach dem Motorstart oder beim Motorstop zur Erinnerung des Fahrers möglich. Jede dieser Kombinationen läßt sich durch eine entspre­ chende Abfrage vor dem Programmschritt (Warnhinweis "Öl nachfüllen") bzw. nach dem Motorstop (Abfrage: Warnflag WF gesetzt?) realisieren. Denkbar ist, den Warnhinweis optisch oder akustisch zu geben.

Es besteht auch die Möglichkeit, daß Öl bei laufendem Motor nachgefüllt wird. Auch hier wird das Warnflag WF nach der kurzen Zeitspanne (2-10 min) wieder gelöscht. Falls der Warnhinweis erst beim Motorstop vorgesehen ist, ist auch in diesem Fall gewährleistet, daß der Warnhinweis nicht mehr erfolgt. Nur im Fall, daß Öl bei laufendem Motor nachgefüllt wird und der Motor danach weniger als zwei bis zehn Minuten läuft, würde der Warnhinweis erfolgen, obwohl ein Nachfüllen stattgefun­ den hat. Dieser Fall ist aber sehr unwahrscheinlich und der Fahrer wird den Warnhinweis mit Sicherheit ignorie­ ren, da er sich nach dieser kurzen Zeitspanne noch an das Nachfüllen erinnen wird. Dieser geringfügige Nach­ teil wird durch den Vorteil, daß ein Einplanen des Nachfüllens vor der nächsten Fahrt möglich wird, aufge­ wogen.

Der Mittelwert M2 ist ein sehr genaues Maß für den Öl­ stand. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Wert N nicht fest vorzugeben, sondern in Abhängigkeit von der gefahrenen Wegstrecke zu wählen, um so fahrsi­ tuationsbedingte Schwankungen auszugleichen. Günstiger­ weise entspricht N einer Wegstrecke von 100 Kilometern. Dies bedeutet, daß der Mittelwert M2 über eine Weg­ strecke von 100 Kilometern gebildet wird. Zur Auswer­ tung wird der Mittelwert M2 nach jeweils 100 Kilometern in einem Speicher abgelegt. Der hierbei benötigte Spei­ cherplatz ist vertretbar und für eine sinnvolle Auswer­ tung ausreichend. Der Speicherinhalt kann z. B. beim Kundendienst ausgelesen werden. Über die Serie von Meß­ werten läßt sich dann mit Hilfe einer Regression der Öl­ verbrauch sehr genau bestimmen und damit Rückschlüsse über den Motorzustand ziehen. Des weiteren können auf­ grund der genauen Rekonstruktion des Verlaufs des Öl­ stands die Minimal- bzw. Maximalwerte des Ölstands er­ kannt werden und dadurch auf Fehlerursachen geschlossen werden.

Bei einem schräg stehenden Fahrzeug sammelt sich das Öl in bestimmten Bereichen der Ölwanne. Dadurch kann die Ölstandsbestimmung verfälscht werden. Um eine solche Verfälschung der Meßwerte auszuschließen, wird vorge­ schlagen, nach dem Motorstart die Nachfüllkontrolle erst zu beginnen, wenn das Fahrzeug sich in Bewegung gesetzt hat.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine sehr genaue Ölstandsbestimmung durchführen, die eine zuver­ lässige Minimumserkennung ermöglicht und bei der trotz­ dem die Nachfüllkontrolle schnell und sicher erfolgt und die den bekannten Ölpeilstab erübrigt.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ölstandsbestimmung einer Brennkraftma­ schine, bei dem der Ölstand laufend als Meßwert MW erfaßt wird, mit den weiteren Merkmalen, daß zur Minimumserken­ nung Mittelwerte M2 über N Meßwerte MW und, falls der Mit­ telwert M2 kleiner als ein Minimumswert min ist, zur Nach­ füllkontrolle Mittelwerte M3 über n Meßwerte MW gebildet werden, wobei n kleiner als N ist und diese Mittelwert­ bildung M3 so lange beibehalten wird, bis der Mittelwert M3 größer als ein Wert min+D ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß n einem Zeitintervall entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß n einem Zeitintervall von zwei bis zehn Minuten entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß N von der gefahrenen Wegstrecke abhängt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß N einer Wegstrecke von 100 Kilo­ metern entspricht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, falls der Mittelwert M2 kleiner als der Minimumswert min ist, ein Warnflag WS gesetzt wird und, falls der Mittelwert M3 größer als ein Wert min+D ist, das Warnflag WS gelöscht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, falls der Mittelwert M3 nicht größer als der Wert min+D ist, ein Warnhinweis erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Warnhinweis nicht permanent erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Warnhinweis nach dem Motor­ start und/oder beim Motorstop erfolgt.

10. Verfahren nach einem der An­ sprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Warn­ hinweis optisch erfolgt.

11. Verfahren nach einem der An­ sprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Warn­ hinweis akustisch erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 5 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittelwerte M2 nach jeweils 100 km abgespeichert werden.