DE19735374A1 - Device for measuring oil levels, esp. in sumps of motor vehicle IC engines - Google Patents

Device for measuring oil levels, esp. in sumps of motor vehicle IC engines

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Abstract

In the device, a measurement tube (1) communicates with the sump (4), and the mass of the oil vol. in the measurement tube is subjected to a displacement by its electromechanical drive. The oil vol. or mass is inferred from the reaction to this, esp. the time-dependent variation of the drive's voltage and/or current (I).

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Ölstandes, insbesondere zur Messung des Ölstandes in der Ölwanne von Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, wobei ein Meß­ rohr vorgesehen ist, das im Bereich seines Bodens eine rela­ tiv kleine Öffnung aufweist, die in kommunizierender Verbin­ dung mit dem das zu messende Ölvolumen aufnehmenden Behälter, insbesondere der Ölwanne steht.The invention is directed to a device for measurement the oil level, especially for measuring the oil level in the Oil pan of automotive internal combustion engines, one measuring Pipe is provided, a rela in the area of its bottom tiv small opening that communicates with the container holding the oil volume to be measured, especially the oil pan.

Die Einhaltung eines vorgegebenen Ölstandes bzw. die Vermei­ dung der Unterschreitung eines minimalen Ölstandes ist für die Betriebsfähigkeit und die Lebensdauer von Kraftfahr­ zeug-Verbrennungsmotoren von erheblicher Bedeutung.Compliance with a specified oil level or avoidance below the minimum oil level is for the operability and lifespan of motor vehicles Stuff internal combustion engines of considerable importance.

Es ist dementsprechend bekannt, den Ölstand im Zuge von War­ tungsarbeiten bei stehendem Fahrzeug mit Hilfe eines Ölmeß­ stabes zu bestimmen, der in das Ölvolumen eingeführt wird und aufgrund des anhaftenden Ölfilms beim Herausnehmen die Höhe des Ölstandes erkennen läßt. Weiterhin gibt es Schwimmersy­ steme, welche im Prinzip eine Messung des Ölstandes auch wäh­ rend der Fahrt im Prinzip gestatten, wobei jedoch die Meßge­ nauigkeit durch das Schwanken der Oberfläche beeinträchtigt wird. Andere Meßtechniken sehen eine Verwendung eines kapazi­ tiven Sensors vor, der für die Messung die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten von Öl und Luft ausnutzt. Bekannt sind auch thermische Sensoren, die darauf beruhen, daß der Wärmeübergang zwischen Sensor und Luft einerseits und Sensor und Öl andererseits unterschiedlich ist. Es gibt auch Meßsy­ steme unter Verwendung von Ultraschallsensoren, welche jedoch relativ kostenaufwendig sind.Accordingly, it is known the oil level in the course of War maintenance work with the vehicle stationary using an oil meter stabes, which is introduced into the oil volume and due to the adhering oil film when removing the height of the oil level. There is also Schwimmersy systems which in principle also measure the oil level rend in principle allow, but the Meßge accuracy is affected by the fluctuation of the surface becomes. Other measurement techniques see the use of a kapazi tive sensor that the different for the measurement Dielectric constant of oil and air exploited. Known  are also thermal sensors that are based on the fact that the Heat transfer between sensor and air on the one hand and sensor and oil, on the other hand, is different. There is also Meßsy systems using ultrasonic sensors, which however are relatively expensive.

Bei Industrietanks, also außerhalb der Kraftfahrzeugtechnik, wird der hydrostatische Druck gemessen oder Radar zur Messung der Füllstandshöhe verwendet. Die beiden letztgenannten Sy­ steme eignen sich aber nicht für einen Verbrennungsmotor, da im Zusammenhang hiermit der Öldruck stark schwankt und die auftretenden hydrostatischen Drucke bedingt durch den ver­ gleichsweise niedrigen Füllstand zu klein sind.For industrial tanks, i.e. outside of automotive engineering, the hydrostatic pressure is measured or radar for measurement the level is used. The latter two Sy systems are not suitable for an internal combustion engine, however in connection with this the oil pressure fluctuates strongly and the occurring hydrostatic pressures due to the ver equally low level are too small.

Soweit im Vorstehenden von der Messung des Ölstandes die Rede ist, muß berücksichtigt werden, daß von primärem Interesse das vorhandene Ölvolumen ist und der Ölstand lediglich als mittelbares Maß für das Volumen herangezogen wird.So far in the foregoing of the measurement of the oil level is, it must be taken into account that of primary interest the existing oil volume is and the oil level is only as indirect measure of the volume is used.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestal­ ten, daß das in der Ölwanne vorhandene Ölvolumen elektronisch auch während der Fahrt und dementsprechend bei bewegter Ober­ fläche gemessen werden kann und die Vorrichtung dabei unter Erzielung der erforderlichen Meßgenauigkeit kostengünstig realisierbar ist.Proceeding from this, the object of the invention is to design a device of the type mentioned at the outset ten that the existing oil volume in the oil pan electronically also while driving and accordingly with a moving waiter area can be measured and the device under Achieving the required measurement accuracy inexpensively is feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Masse des Ölvolumens im Meßrohr durch einen elektromechani­ schen Antrieb einer Verlagerung unterworfen wird und aus der Reaktion hierauf, insbesondere aus der zeitabhängigen Verän­ derung von Spannung und/oder Strom des elektromechanischen Antriebs, auf das Ölvolumen bzw. dessen Masse geschlossen wird.This object is achieved in that the Mass of the oil volume in the measuring tube by an electromechanical drive is subjected to a shift and from the  Reaction to this, especially from the time-dependent change change in voltage and / or current of the electromechanical Drive, based on the oil volume or its mass becomes.

Die Öffnung wird dabei so dimensioniert, daß einerseits der Pegel stand im Meßrohr mit einer gewissen zeitlichen Verzöge­ rung dem Pegelstand des Ölvolumens entspricht, daß anderer­ seits aber das im Meßrohr befindliche Ölvolumen die schnellen Schwankungen des Ölvolumens in der Ölwanne nicht mitmacht. Elektronisch gesprochen hat dementsprechend die vorgesehene Öffnung den Charakter eines Tiefpaßes, indem sie auf Wellig­ keiten glättend einwirkt. Mit dem Ölvolumen im Meßrohr steht darüber hinaus ein gesondertes, kleines Volumen zur Verfü­ gung, welches zu Meßzwecken eigenständig angeregt werden kann.The opening is dimensioned so that the one hand Level was in the measuring tube with a certain time delay tion corresponds to the level of the oil volume that other On the other hand, the oil volume in the measuring tube is quick Fluctuations in the oil volume in the oil pan. Accordingly, electronically speaking, the intended one Open the character of a low pass by pointing to Wavy smoothing. With the oil volume in the measuring tube a separate, small volume is also available supply, which are independently excited for measurement purposes can.

Die kommunizierende Verbindung zwischen dem Meßrohr und dem zu messenden Ölvolumen, insbesondere der Ölwanne kann dadurch hergestellt werden, daß das Meßrohr in der Ölwanne angeordnet ist oder alternativ durch eine Leitung, die sich an die Öff­ nung im Meßrohr anschließt und in die Ölwanne führt.The communicating connection between the measuring tube and the Oil volume to be measured, especially the oil pan, can thereby be made that the measuring tube is arranged in the oil pan is or alternatively through a line that is connected to the public connects in the measuring tube and leads into the oil pan.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der elektromechanische Antrieb im einfachsten Fall durch eine Magnetspule gebildet ist, die auf die Membran oder den Kolben einwirkt. According to a first variant of the invention it is provided that the electromechanical drive in the simplest case by a Magnetic coil is formed on the membrane or the piston acts.  

Hierzu kann die Membran aus Metall bestehen oder metallisiert sein oder alternativ kann auf die Membran ein Stößel einwir­ ken, der durch den Strom in der Magnetspule verlagert wird.For this purpose, the membrane can be made of metal or metallized or alternatively, a plunger can act on the membrane ken, which is displaced by the current in the magnet coil.

Günstigerweise ist vorgesehen, daß die auf den Kolben oder die Membran einwirkende elektromagnetische Antriebskraft so geregelt ist, daß sie konstant ist bzw. daß mit einer Kon­ stantspannung gearbeitet wird. Hiervon ausgehend kann dann beispielsweise der Stromverlauf gemessen werden, wobei sich ein charakteristischer Peak beim Erreichen des Bewegungs-End­ punktes ergibt. Aus dem zeitlichen Abstand dieses Peaks vom Beginn der Bestromung der Spule kann auf die bewegte Mas­ se, d. h. auf die Höhe der Ölsäule im Meßrohr, geschlossen werden, weil der Endanschlag um so später erreicht wird, je mehr Masse bewegt werden muß.Conveniently, it is provided that the piston or the electromagnetic driving force acting on the membrane is regulated that it is constant or that with a Kon constant voltage is worked. Based on this, then For example, the current profile can be measured, whereby a characteristic peak when the movement end is reached point results. From the time interval of this peak from the beginning of the energization of the coil to the moving mas se, d. H. to the height of the oil column in the measuring tube, closed because the end stop is reached the later, ever more mass has to be moved.

Bei einer anderen Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß das Ölvolumen im Meßrohr piezoelektrisch bewegt wird.In another variant of the invention it is provided that the oil volume in the measuring tube is moved piezoelectrically.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, wie vorstehend be­ schrieben, eine einmalige Verlagerung vorzusehen. Anderer­ seits ist es auch denkbar, das Ölvolumen im Meßrohr zu peri­ odischen Schwingungen anzuregen und als Meßsignal die Fre­ quenz und/oder die Amplitude des Ölvolumens im Meßrohr heran­ zuziehen.Within the scope of the invention it is possible, as above wrote to provide a one-off relocation. Other on the one hand, it is also conceivable to peri the oil volume in the measuring tube to stimulate odic vibrations and the Fre quenz and / or the amplitude of the oil volume in the measuring tube move.

Da die Eigenschaften des Ölvolumens im Meßrohr teilweise tem­ peraturabhängig sind und die Öltemperatur im Kraftfahrzeugen ohnehin laufend gemessen wird, kann es vorteilhaft sein, bei der Bestimmung des Ölvolumens die Temperatur als Korrektur­ größe zu berücksichtigen.Since the properties of the oil volume in the measuring tube are partially tem are temperature-dependent and the oil temperature in the motor vehicle is measured continuously anyway, it can be advantageous at  the determination of the oil volume, the temperature as a correction size to consider.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher er­ läutert. Dabei zeigen:The invention based on a preferred Aus example in connection with the drawing he closer purifies. Show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Meßrohrs und Fig. 1 is a schematic representation of the measuring tube and

Fig. 2 den Stromverlauf durch die in Fig. 1 dargestellte Spule in Abhängigkeit von der Zeit bzw. von der Bewegung der in Fig. 1 dargestellten Membran. Fig. 2 shows the current profile through the coil shown in Fig. 1 depending on the time or the movement of the membrane shown in Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch ein Meßrohr 1 dargestellt, welches an seiner Unterseite eine Öffnung 2 aufweist, die eine kommu­ nizierende Verbindung mit einer Ölwanne 4 herstellt. Im Aus­ führungsbeispiel ist also das Meßrohr 1 in der Ölwanne 4 an­ geordnet. Statt dessen könnte das Meßrohr 1 auch gesondert von der Ölwanne angeordnet und mit dieser über die Öffnung und eine anschließende Leitung verbunden sein.In Fig. 1, a measuring tube 1 is shown schematically which has an opening 2 at its underside, which establishes a communi nizierende communicates with an oil pan 4. In the exemplary embodiment, the measuring tube 1 is arranged in the oil pan 4 . Instead, the measuring tube 1 could also be arranged separately from the oil pan and connected to it via the opening and a subsequent line.

Der Boden des Meßrohrs 1 ist als Membran 5 ausgebildet. Un­ terhalb dieser Membran 5 ist ein Stößel 6 angeordnet, der über eine Spule 7 in Richtung auf die Membran 5 zu verlager­ bar ist, wenn an die Spule 7 eine konstante Spannung angelegt wird, so daß in dieser ein Strom I fließt.The bottom of the measuring tube 1 is designed as a membrane 5 . Underneath this membrane 5 , a plunger 6 is arranged, which can be displaced via a coil 7 in the direction of the membrane 5 when a constant voltage is applied to the coil 7 , so that a current I flows in it.

In Fig. 2 ist der Verlauf dieses Stroms I in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen, wenn zu einem Zeitpunkt 0 die Span­ nung angelegt wird. Dementsprechend steigt der Strom zunächst an und nach dem Aufbau eines hinreichend starken Magnetfeldes wird der Stößel 6 verlagert und drückt gegen die Membran 5 und lenkt diese aus, bis diese ihre Maximalauslenkung er­ reicht. In diesem Augenblick bricht der Strom durch Selbstin­ duktion oder durch einen Prellvorgang ein, wobei die Zeit zwischen dem Einschalten und der Erfassung eines derartigen Stromeinbruches gemessen und als Maß für das bewegte Ölvolu­ men im Meßrohr herangezogen werden kann, da bei konstanter angelegter Spannung bzw. konstanter auf den Stößel 6 einwir­ kende Bewegungskraft der Endanschlag um so später erreicht wird, je höher die Ölsäule ist. So wird beispielsweise bei der Darstellung in Fig. 2 bei minimalem Ölstand die maximale Auslenkung nach einer Zeit a und bei maximalem Ölstand nach einer Zeit b erreicht.In Fig. 2, the course of this current I is plotted as a function of time when the voltage is applied at a time 0. Accordingly, the current initially rises and after the build-up of a sufficiently strong magnetic field, the plunger 6 is displaced and presses against the membrane 5 and deflects it until it reaches its maximum deflection. At this moment, the current breaks down by self-induction or by a bouncing process, the time between switching on and the detection of such a current drop being measured and used as a measure of the moving oil volume in the measuring tube, since with a constant applied voltage or constant on the plunger 6 acting movement force the end stop is reached later, the higher the oil column. For example, in the illustration in FIG. 2, the maximum deflection is reached after a time a at a minimum oil level and after a time b at a maximum oil level.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Messung des Ölstandes bzw. Ölvolumens, insbesondere zur Messung des Ölstandes in der Ölwanne eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors, wobei ein Meßrohr (1) vor­ gesehen ist, das im Bereich seines Bodens eine relativ kleine Öffnung (2) aufweist, die in kommunizierender Verbindung mit dem das zu messende Ölvolumen aufnehmenden Behälter, insbe­ sondere der Ölwanne (4), steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des Ölvolumens im Meßrohr (1) durch einen elektro­ mechanischen Antrieb einer Verlagerung unterworfen wird und aus der Reaktion hierauf, insbesondere aus der zeitabhängigen Veränderung von Spannung und/oder Strom (I) des elektromecha­ nischen Antriebs, auf das Ölvolumen bzw. dessen Masse ge­ schlossen wird.1. Device for measuring the oil level or oil volume, in particular for measuring the oil level in the oil pan of a motor vehicle internal combustion engine, wherein a measuring tube ( 1 ) is seen before, which has a relatively small opening ( 2 ) in the region of its bottom, which in communicating connection with the container to be measured for the oil volume to be measured, in particular the oil pan ( 4 ), is characterized in that the mass of the oil volume in the measuring tube ( 1 ) is subjected to a displacement by an electro-mechanical drive and from the reaction thereto, in particular From the time-dependent change in voltage and / or current (I) of the electromechanical drive, the oil volume or its mass is inferred. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlagerung des Ölvolumens im Meßrohr (1) der Boden des Meßrohres (1) wenigstens teilweise als Kolben oder Membran (5) ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that for the displacement of the oil volume in the measuring tube ( 1 ) the bottom of the measuring tube ( 1 ) is at least partially designed as a piston or membrane ( 5 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Antrieb durch eine Magnetspule (7) ge­ bildet ist, die auf die Membran (5) oder den Kolben einwirkt.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the electromechanical drive is formed by a magnetic coil ( 7 ) GE, which acts on the membrane ( 5 ) or the piston. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (5) aus Metall besteht oder metallisiert ist. 4. The device according to claim 3, characterized in that the membrane ( 5 ) consists of metal or is metallized. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Membran (5) ein Stößel (6) einwirkt, der durch den Strom (I) in der Magnetspule (7) verlagert wird.5. The device according to claim 3, characterized in that a plunger ( 6 ) acts on the membrane ( 5 ), which is displaced by the current (I) in the magnetic coil ( 7 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kolben oder die Membran (5) einwirkende elektro­ magnetische Antriebskraft so geregelt ist, daß sie konstant ist bzw. daß mit einer Konstantspannung gearbeitet wird.6. The device according to claim 2, characterized in that the electro-magnetic driving force acting on the piston or the membrane ( 5 ) is controlled so that it is constant or that a constant voltage is used. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom (I) durch die Magnetspule (7) und insbesondere der Stromeinbruch nach Erreichen der maximalen Auslenkung der Membran (5) erfaßt und die Zeit zwischen Einschalten und Ein­ bruch im Stromverlauf als Maß für das im Meßrohr (1) befind­ liche Ölvolumen herangezogen wird.7. The device according to claim 6, characterized in that the current (I) through the magnetic coil ( 7 ) and in particular the current drop after reaching the maximum deflection of the membrane ( 5 ) and the time between switching on and a break in the current curve as a measure of the oil volume in the measuring tube ( 1 ) is used. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölvolumen im Meßrohr (1) piezoelektrisch bewegt wird.8. The device according to claim 1, characterized in that the oil volume in the measuring tube ( 1 ) is moved piezoelectrically. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölvolumen im Meßrohr (1) zu periodischen Schwingungen an­ geregt wird und als Meßsignal die Frequenz und/oder die Amplitude des Ölvolumens im Meßrohr (1) herangezogen wird.9. The device according to claim 1, characterized in that the oil volume in the measuring tube ( 1 ) is excited to periodic vibrations and the frequency and / or the amplitude of the oil volume in the measuring tube ( 1 ) is used as a measurement signal. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öltemperatur gemessen und als Korrekturgröße berücksich­ tigt wird.10. The device according to claim 1, characterized in that the oil temperature is measured and taken into account as a correction variable is done.
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