DE3313387A1 - Verfahren und vorrichtung zur berechnung und anzeige des abnutzungszustandes des schmieroels eines motors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur berechnung und anzeige des abnutzungszustandes des schmieroels eines motors

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Description

,.Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren ' ' und eine Vorrichtung, die es gestatten, den Abnutzungs'zustand des Schmieröls eines Motors,'insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors zu bewerten und anzuzeigen.
In Ermangelung eines einfachen Kriteriums zur Bewertung des Motorölzustands empfehlen die Konstrukteure für eine gegebene Qualität, das Motoröl nach einer gegebenen Betriebsdauer (stationäre Motoren, Zugmaschinen, usw.) oder nach einer gegebenen Wegstrecke (Autos, Lastwagen, Omnibusse, usw.) zu ■-■ wechseln.
Besonders bei Fahrzeugen ist dieses Prinzip wegen der sehr variablen Bedingungen beim Gebrauch nicht zufriedenstellend.
Das Schmiermittel "ermüdet" wenig unter gemäßigten Bedingungen, sehr bei geringer Belastung, niedriger Temperatur und nach jeder Inbetriebnahme, während Perioden, in denen die Verbrennung minderwertig und der KraftstoffÜberschuß bedeutend ist,und sehr bei starker Belastung, hohen Temperaturen, bei denen Phänomene teilweiser Verdampfung und Oxidation merkbar werden.
Heutzutage, wo es unentbehrlich ist, bessere Produkte und■ Geräte zu. benutzen,, ist es .unerwünscht sowohl ein noch völlig brauchbares Schmiermittel wegzuwerfen als auch ein erschöpftes Schmiermittel lange Zeit zu benutzen und die Langlebigkeit des Geräts zu gefährden.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel die Abnutzung des Schmiermittels mit einer vernünftigen Annäherung unter Berücksichtigung seiner eigentlichen Qualität und des Dienstes, den es zu gewährleisten hat, zu bewerten und dann dem Benutzer den richtigen. Zeitpunkt zu melden, zu dem das Schmiermittel erschöpft ist.
Zur Zeit sind zwei Arten von Einrichtungen im Gebrauch oder vorgeschlagen, und zwar einfache Betriebsdäuerzähler oder Registrierapparate, die zugleich durch die Betriebsdauer und die Anzahl der Inbetriebnahmen beeinflußt werden.
Wegen ihres Prinzips können sie das Problem nicht korrekt lösen.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht" in einer elektrischen Nachbildung des Abnutzungsznstandes des Öls eines Motors unter Berücksichtigung der Anwesenheitszeit des Öls in dem Motor, der Betriebsdauer des Motors und der Perioden während derer das zu heiße oder zu kalte öl unnormal ermüdet..
Die Abnutzung des Öls wird durch das Integral eines elektrischen Stroms dargestellt, dessen Stärke eine Funktion der Motorbetriebsbedingungen ist, das Integral dieser Funktion löst ein Signal aus, wenn es einen gemäß der ursprünglichen ölqualität und möglicherweise der Motor und/oder der Fahrzeugeigenschaften gegebenen Wert erreicht.
Die integrierte Stromstärke ist die Summe der. Stärken von vier Strömen:
- ein Term, der während der ganzen Anwesenheitszeit des Öls in dem Motor konstant ist und der zu einem Wechsel des Öls z.B. alle ein oder zwei Jahre führt, wenn das Fahrzeug nicht gebraucht wurde,
- ein Term, der während der Betriebsdauer des Motors konstant ist und der den günstigsten Betriebsbedingungen für eine Langlebigkeit des Öls entspricht,
COPY '
- zwei Terme, die von den Benutzungsbedingungen des Öls abhängen. Es muß angemerkt werden, daß die öltemperatur ein einfaches Kriterium zum Messen und Kennzeichnen der
.Gebrauchsbedingungen dieses Öls bildet.
Tatsächlich ermüdet das öl oder .Schmiermittel wenig bei _ Temperaturen zwischen z.B. 50 und 100 C bei stabilisiertem mittleren Gebrauch. Es ermüdet sehr bei Kälte zur Zeit der Inbetriebnahme bis seine Temperatur ungefähr 50° C erreicht hat oder wenn die besonderen Betriebsbedingungen (geringe Belastung, sehr niedrige Umgebungstemperatur) zu Temperaturen unter diesem Wert führen. Es ermüdet umso mehr als seine ■Temperatur über z.B. 100 C ansteigt.
Die vorliegende Erfindung zielt gleichfalls auf eine Vorrichtung, die es gestattet, den Zustand des Motoröls unter Be- "*'■ rücksichtigung der tatsächlichen Betriebs- und Ruhebedingungen des Motors zu bestimmen und dem Benutzer zu melden, wenn das erschöpfte öl gewechselt werden muß, und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes umfaßt:
- einen Meßfühler für die Motoröltemperatur,
- ein elektronisches Modul, das einen Schwellendetektor und eine Analogschaltung umfaßt, die ein Signal vom Temperaturmeßfühler empfängt und einen Strom (I3) liefert, der einer Abweichung von einer befriedigenden öltemperatur nach oben oder unten proportional ist,
- einen Zähler-Integrator, der durch einen Strom (i..) in Perioden der Nichtbenutzung und einen Strom (i2) in Perioden der Benutzung beaufschlagt ist, wobei die Summe der Str.öme
(i.. , i2, !3) integriert wird, und ' '
- ein Anzeigemittel, das in Beziehung mit dem Schwellendetektor steht, der das gesamte Anwachsen der Spannung an den Klemmen des Zählerintegrators mißt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 2 eine Kurve des aus der Analogschaltung K als Funktion der durch den Meßfühler C gemessenen Motoröltemperatur abgeleiteten Stroms.
Die Abnutzung des Öls seit seiner Inbetriebnahme kann durch eine Funktion vom Typ:
U = at1 + bt2 + c
( (50-th) dt + d J (th-i00) dt
dargestellt werden, worin
t- die Zeit der Anwesenheit des Öls im Motor ist, t_ die Zeit des Motorbetriebs,
t3 die Zeit des Betriebs bei niedriger Temperatur, t4 die Zeit des Betriebs bei hoher Temperatur, t, die Temperatur des Öls im Motor,
a, b, c, d Konstante für ein gegebenes öl und ein gegebenes Fahrzeug sind.
- Die beiden ersten Terme sind einleuchtend.
- Der dritte entspricht der zusätzlichen Ermüdung des Öls in Abhängigkeit eines Betriebs bei-einer sehr niedrigen Temperatur, hier unter 50 C genommen. Er integriert den Einfluß der Einsätze und berücksichtigt die Dauer, die zum Erreichen einer Temperatur ausgehend von der Motortemperatur im Moment seines Anlassens nötig ist. Man nimmt hier in erster Näherung eine Ermüdung des Öls proportional zum Abstand zwischen 50 C und der tatsächlichen öltemperatur an; der konstante Koeffizient c entspricht einem
linearen Temperaturanstieg als Funktion der Zeit für
eine mittlere Benutzung. Eine noch komplexere Funktion
kann benutzt werden gemäß der gesuchten Genauigkeit.
- Der vierte Term entspricht-der ergänzenden Ermüdung des
von.
Öls in Abhängigkeit/einer hohen Temperatur (hier über
100° C genommen) durch Geschwindigkeit und hohe Beanspruchung (z.B. Schleppen). Wie für den dritten Term nimmt
man hier an, daß die zusätzliche Ermüdung proportional zum Abstand zwischen der tatsächlichen öltemperatur und 100° C ist. Der Koeffizient d ist gleichfalls konstant.
Diese vier Terrae können durch analoge elektrische Ströme dargestellt werden, deren Summe integriert wird, z.B. in einem
elektrolytischen Zähler-Integrator zum ständigen Ablesen.
Wenn das Integral die gesamte Kapazität dieses Integrators
erreicht, weist ein Schwellendetektor die entsprechende
Spannungszunahme nach und meldet dem Benutzer (z.B. durch Aufleuchten eines Kontrollichts), daß das öl seines Motors, das erschöpft ist, ausgewechselt werden muß.
Zum einfachen Rücksetzen, wird dann der Zähler zum Zeitpunkt des Ölwechsels wieder auf Null gestellt und die Anordnung
ist bereit die Abnutzung einer neuen ölfüllung zu bestimmen.
Eine Analogvorrichtung gemäß der Erfindung, die es gestattet den Zustand des Motoröls unter Berücksichtigung der tatsächlichen Betriebs- und Ruhebedingungen zu bestimmen und dem
Benutzer zu melden, wenn das erschöpfte öl gewechselt .werden muß, umfaßt (Fig. 1):
- Zwei Anschlüsse an die elektrische Schaltung des Fahrzeugs: Der eine direkt an die Batterie A, der andere hinter dem
Motorbetriebsschalter I, .
- ein am Motor befestigter öltemperaturfühler, der z.B. eine allgemein verfügbare öffnung der Leitung benutzt, die das Schmieröl auf die einzelnen Bauteile des Motors verteilt,
- ein elektronisches Modul BE,
- ein Kontrollicht V und einen bekannten elektrolytischen Zähler-Integrator CI, 'diese zwei Bauteile sind am Armaturenbrett befestigt und für den Fahrer sichtbar und zugänglich.
Das elektronische Modul BE umfaßt zwischen der Versorgung und dem Zähler CI eine erste Schaltung R1, r.,0- und eine zweite Schaltung R-, r2, D-, r., D4. Es umfaßt gleichfalls eine Analogschaltung K, mit der der Temperaturmeßfühler C verbunden ist, einen Schwellwertdetektor D, mit dem das Kontrollicht V verbunden ist und einen regelbaren Widerstand Rh.
Das elektronische Modul BE funktioniert in.folgender Weise: Die direkt der Batterie entstammende und die Schaltung R., r.. , D1 durchfließende Versorgung liefert einen Strom i in den Zähler Ci, der so fließt wie bei nicht gebrauchtem Fahrzeug, dieser Zähler-Integrator ist z.B. in ungefähr einem Jahr gestättigt, was einen systematischen Schmiermittelwechsel einbezieht. ■
Die Versorgung liefert, nach Schließen des Kontaktes I und nach Durchfließen der Schaltung R2, r2, D2, r., D., einen Strom i2 in den Zähler CI, der der Sättigung des Zählers für die größe Wegstrecke entspricht, die das öl sichern kann, vorbehaltlich daß die Temperatur des Öls ständig in dem optimalen Betriebsbereich (z.B. zwischen 50 und TOO C) gehalten wird. · .
COPY '
Der Meßfühler C, der von irgendeiner Art sein kann (Thermoelement, Metallwiderstandssonde oder Halbleiter, usw.) liefert ein Signal an die Analogschaltung K, die einen Strom I3 liefert als Funktion der öltemperatur z.B. gemäß der in Fig. angezeigten Beziehung. Dieser Strom I3, der zu den Strömen I1 und i2 summiert wird, wird an den Zähler CI geliefert. Er entspricht dem Anwachsen der Ermüdung des Schmiermittels, wenn die öltemperatur -sehr niedrig oder sehr hoch für einen optimalen Betrieb des Motors ist.
Der. regelbare Widerstand leitet einen Teil der Ströme i2 und i3 vom Zähler integrator CI ab. Dadurch ist es möglich, die Empfindlichkeit der Anordnung gemäß der besonderen Festigkeit des Motors und der Qualität des benutzten Schmiermittels zu regeln. ■ " .
Solange der Zähler CI nicht gesättigt ist (das Bläschen des Elektrolyten zwischen den beiden Quecksilbersäulen hat noch nicht eine der Elektroden erreicht), ist die Spannung an den Klemmen des Zählers gering. Für alle in Betracht zu ziehenden Werte der i.. + i2 + i . Jedoch, sobald die eine der Quecksilbersäulen aufgelöst ist, wächst diese Spannung plötzlich an. Dann läßt der Schwellwertdetektor D, der diese Spannung mißt, das. Kontrollicht V aufleuchten, was den Benutzer über die Notwendigkeit einer Erneuerung des Motoröls informiert.
Wenn dieser Zählerintegrator reversibel ist, dann genügt' es ihn umzudrehen, damit er .die Ermüdung einer neuen öl-.
füllung bestimmen kann. .
Zusätzlich'kann ein im Motor untergebrachter und mit obiger Schaltung verbundener ölstanddetektor dem Benutzer durch Aufleuchtenlassen eines anderen Kontrollichts anzeigen, daß
:■-;■·::.. O O I O O Ο /
das öl seines Motors, ohne an Qualität erschöpft zu sein, ergänzt werden muß, um den verbrauchten Teil zu ersetzen.
BAD ORIGINAL
' COPt

Claims (6)

Verfahren und Vorrichtung zur Berechnung und Anzeige des Abnutzungszustandes des Schmieröls eines Motors . Patentansprüche
1. Verfahren zur Berechnung und Anzeige des Abnutzungszustands des Schmieröls eines Motors, bei dem ein elektrischer Strom integriert wird, dessen aufgenommene Werte die Darstellung einer Variablen "Temperatur" sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Variable als ein charakteristisches Kennzeichen mehrerer unterschiedlicher Zustände der ölermüdung betrachtet wird, wobei die Variable für die~ Anwesenheitszeit des Öls im Motor, für die Betriebsdauer des.Motors und für Perioden, in denen das zu warme oder zu kalte öl unnormal ermüdet, spezifisch ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke die Summe von vier Strömen ist, und zwar eines konstanten Terms während der gesamten Anwesenheitszeit des Öls in dem nicht in Betrieb befindlichen
Motor, eines konstanten Terms während der Betriebsdauer des Motors und zweier Terme, die von den Betriebsbedingungen des Öls abhängig sind.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch' 1 -oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Meßfühler (C) für die MotorÖltemperatur vorgesehen ist» daß ein elektronisches Modul (BE) vorgesehen ist, das einen Schwellendetektor (D) und eine Analogschaltung (K) umfaßt, die ein Signal von dem Temperaturmeßfühler empfängt und einen Strom (i^) liefert, der einer Abweichung von einer befriedigenden öltemperatur nach oben oder unten proportional ist, daß ein Zähler-Integrator (CI) vorgesehen ist, der durch einen Strom (i-) in Perioden der Nichtbenutzung und einen Strom (i2) in Perioden der Benutzung beaufschlagt ist, daß die Summe der Ströme (i.., i~, i-,) integriert wird und daß ein Anzeigemittel (V), das in Beziehung mit dem Schwellendetektor steht, vorgesehen ist, der das gesamte Anwachsen der Spannung an den Klemmen des Zählerintegrators mißt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrolytischer Zählerintegrator vorgesehen ist, der sichtbar und dem Benutzer zugänglich ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein regelbarer Widerstand (Rh) vorgesehen ist, der es ermöglicht, einen Bruchteil der Ströme (i- und i^) vom Zählerintegrator abzuleiten und somit die Empfindlichkeit der Anordnung zu regulieren.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
• gekennzeichnet , daß eine ergänzende beigeordnete Schaltung vorgesehen ist, die einen ölstanddetektor bildet. ·
COPY
DE3313387A 1982-04-13 1983-04-13 Verfahren und vorrichtung zur berechnung und anzeige des abnutzungszustandes des schmieroels eines motors Withdrawn DE3313387A1 (de)

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