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Vorrichtung zur Füllmengenbestimmung von Schmierölen in
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Antriebsaggregaten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur FUllmengenbestimmung von Schmierölen in Antriebsaggregaten.
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Derartige Bestimmungen werden heute in Form einer Füllstandsbestimmung
in der Regel manuell mit Hilfe eines Peilstabs vorgenommen. Daneben ist es bekannt,
mit Hilfe von insbesondere elektrischen Gebern, die kapazitiv oder mit Hilfe eines
Hitzdrahtelements arbeiten, den Füllstand selbsttätig zu bestimmen. Dabei erfolgt
die Bestimmung entweder während des Betriebs oder unmittelbar bei Betriebsende des
Antriebsaggregats. Beide Möglichkeiten haben den Nachteil, daß sie nur ein völlig
unzureichendes Bild von der tatsächlich vorhandenen Schmierölmenge liefern. Ursache
dafür ist, daß das Schmieröl während und bei Ende des Betriebs noch im Schmierölkreislauf
ist und der in der Regel in einem Sammelbehälter vorliegende Füllstand eine zu geringe
ölmenge simuliert. Häufig wird dabei der Schmierölstand auf das vermeintlich richtige,
in Wirklichkeit jedoch zu hohe Niveau durch Nachfüllen von Schmieröl gebracht. Die
Verwendung eines Gebers mit nur einem FUhlelement, in z.B. einem einzigen Hitzdrahtelement,
hat darüber hinaus den Nachteil, daß zwischen einer Unterschreitung des Soll- oder
Mindest-Fülistands durch einen Ölverlust und durch eine Schräglage des Kraftfahrzeugs
nicht unterschieden werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die eine sichere Aussage über die tatsächliche Schmierölmenge
zuläßt.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein Zeitglied eine vorgegebene
Zeit von einigen Minuten nach dem Abstellen des Antriebsaggregats einen Füllstands-Geber
wirksam schaltet, daß der Füllstands-Geber zwei benachbart übereinander angeordnete
Fühlelemente enthält und daß ein Ausgangssignal für einen anormalen Füllstand bei
unterschiedlichem Ansprechen der beiden Fühlelemente geliefert wird.
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Die Erfindung beruht darauf, daß erst eine gewisse Zeit nach Betriebsende
des Antriebsaggregats - bei angenommen nicht auftretenden Verlusten - der Schmierölstand
seinen ursprünglichen Wert erreicht. Erst dann soll die Füllhöhe bestimmt werden.
Erst zu diesem Zeitpunkt läßt sich ein Schmierölverlust auf einfache Weise erkennen.
Dieses Erkennen erfolgt zweifelsfrei mit Hilfe der beiden Fühlelemente, da bei einer
Schräglage des Kraftfahrzeugs beide Fünlelemente ein- oder ausgetaucht sind und
in derselben Weise ansprechen.
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Die Erfindung kann auf vielfältige Weise realisiert werden. So ist
es beispielsweise möglich, daß das Zeitglied eine konstante Schaltzeit besitzt.
Diese Ausführung zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus.
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Demgegenüber ergibt sich eine verbesserte Anpassung an den Verlauf
des Schmieröl-Niveaus nach Betriebsende des Antriebsaggregats dann, wenn die vorgegebene
Zeit von einer Betriebstemperatur des Antriebsaggregats abhängig ist.
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Dabei kann es sich beispielsweise um die Temperatur des Kühlmittels
oder des Schmieröls selbst handeln. Auf diese Weise läßt sich berücksichtigen, daß
Schmieröl bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Viskosität besitzt
und sofern keine Verluste auftreten, der ursprüng-
liche Füllstand
zu unterschiedlichen Zeiten erreicht wird.
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Durch diese Anpassung der Schaltzeit des Zeitglieds wird es möglich,
unabhängig von der Temperatur des Schmieröls dessen Niveau etwa zu dem Zeitpunkt
zu bestimmen, zu dem es den ursprünglichen Wert erreicht haben müßte. Diese Bestimmung
erfolgt damit gerade bei aufeinanderfolgenden Kurzzeitbetrieben des Antriebsaggregats
relativ häufig und bietet eine Gewähr dafür, daß ein Schmierölverlust sicher erkannt
werden kand.
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Ein derart erkannter Verlust kann auf unterschiedliche Weise kompensiert
werden. Es kann einerseits mit Hilfe des FAllstands-Gebersignals optisch auf die
Notwendigkeit hingewiesen werden, Schmieröl nachzufüllen. Das Gebersignal kann aber
auch einer an sich bekannten Schmieröl-Nachfülleinrichtung zugeführt werden.
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Durch eine derartige Einrichtung kann der Schnierölstand selbsttätig
auf das erforderliche Niveau gebracht werden.
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Die Arbeitsweise dieser Einrichtung kann so sein, daß stets eine definierte
Menge nachgefüllt wird. Dabei läßt sich ebenfalls einer der Grundgedanken er Erfindung,
das Zeitverhalten des Schmieröls zu berücksichtigen, benutzt werden. Dieses Verhalten
hat nämlich zur Folge, daß in der gleichen Zeit temperaturabhängig eine unterschiedliche
Schmierölmenge nachläuft. Um stets die gleiche Nachlaufmenge zu erreichen, ist es
daher vorteilhaft, die Zeitdauer, während das Schmieröl nachgefüllt wird, temperaturabhängig
zu steuern. Dabei kann der Nachlauf mit Hilfe einer an sich bekannten Schmieröl
pumpe vorgenommen werden.
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Die Nachfüllmenge kann so gering bemessen sein, daß ein überfüllten
mit größter Sicherheit ausgeschlossen wird Eine derart geringe Nachfüllmenge hat
aber zur Folge, daß der erforderliche Schmierölstand häufig nicht bei einmaligem
Nachfüllen erreicht wird. In diesem Fall soll die Nachfüllung iterativ vorgenommen
werden. In zeitlich regelmäßigen Abständen wird eine Füllstandsbestimmung nach
vorangegangenem
Nachfüllen solange vorgenommen, bis der erforderliche Schmierölstand erreicht ist.
Diese aufeinanderfolgenden Füllstandsbestimmungen sollen ebenfalls in einem vorgegebenem
zeitlichen Abstand vorgenommen werden, um mit relativ geringem Aufwand eine präzise
Aussage über die tatsächlich vorhandene Schmierölmenge zu erhalten.
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Hierzu kann wiederum das Zeitglied verwendet werden, das die aufeinanderfolgenden
Nachfüllvorgänge steuert.
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In der Zeichnung ist ein Ausfahrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Diese zeigt eine Nachfülleinrichtung für Schmieröl eines Antriebsaggregates.
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Ein Antriebsaggregat, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, in Form einer
Brennkraftmaschine oder eines Getriebes, enthält eine Schmieröl-Nachfülleinrichtung,
die eine vorgegebene Zeit von beispielsweise 8 Minuten nach dem Abstellen im Bedarfsfall
das Schmieröl ergänzt. Dies erfolgt mit Hilfe einer Pumpe 10, deren Steuerschaltung
im einzelnen gezeigt ist.
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Die Steuerschaltung enthält als zentrales Elements ein Zeitglied 1,
das 8 Minuten nach seiner Ansteuerung sein Ausgangssignal ändert. Die Ansteuerung
erfolgt über ein UND-Glied 2 das an den Zündstromkreis (15) und an den öldruck-Prüfkreis
3 angeschlossen ist. Der Ausgang 2' des UND-Glieds 2 ist mit einem Eingang 4 des
Zeitglieds 1 verbunden.
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Das Ausgangssignal des Zeitglieds 1 ist über ein NAND-Glied 5 auf
ein Monoflop 6 geführt, das einen Leistungstransistor 7 steuert. In dessen Kollektorkreis
liegt die Spule eines Relais 8, dessen Arbeitskontakt 9 die Schmieröl-Pumpe 10 steuert.
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Das Monoflop 6 besitzt eine Schaltzeit von beispielsweise 20 Sekunden.
Die Pumpe 10 fördert während dieser Zeit beispielsweise eine ölmenge, die bei betriebswarmer
Brenn-
kraftmaschine bei 0, 1 1 liegt. Das Ausgangssignal des Monoflops
ist ferner auf einen Reset-Eingang 11 des Zeitglieds 1 geführt. Ferner ist am NAND-Glied
5 ein Füllstands-Geber 12 angeschlossen, der schematisch dargestellt ist. Dabei
handelt es sich um einen Geber mit zwei Fühlelementen beispielsweise in Form von
zwei Hitzdrahtelementen 13, die übereinander beispielsweise längs bzw. an Stelle
eines üblicherweise vorhandenen Peilstabs angeordnet sind. Werden diese Elemente
definiert mit Strom versorgt, so ist ihr Widerstandsverhalten abhängig davon, ob
sie in öl eingetaucht sind. Unterschiedliche Widerstände lassen erkennen, daß eines
der beiden Elemente ausgetaucht ist und ein Nachfüllen von Schmieröl erforderlich
ist. Die Widerstänge der beiden Elemente können beispielsweise mit Hilfe eines Komperators
14 auf einfache Weise verglichen und in ein Ausgangssignal für das NAND-Glied 5
umgesetzt werden.
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Etwa 8 Minuten nach dem Abstellen des Antriebsaggregats die beiden
Eingangssignale des UND-Glieds 2 ändern sich bei oder unmittelbar nach dem Abstellen
- ändert auch das Zeitglied 1 sein Ausgangssignal und schaltet damit den Füllstands-Geber
12 für das Schmieröl wirksam. Der Ölstand hat zu diesem Zeitpunkt aufgrund de bis
dahin aus dem Kreislauf wieder zurückgeflossenen öls einen Wert erreicht, der eine
präzise Aussage über die tatsächliche gesamte ölmenge ermöglicht. Liegt dieser Ölstand
über oder unter dem vorgegebenen Mindestniveau, so ändert das NAND-Glied 5 sein
Ausgangssignal nicht. Liegt er hingegen bei oder in der Nähe des Mindest-Niveau,
so andert das NAND-Glied sein Ausgangssignal. Das Monoflop 6 steuert für 20 Sekunden
über den Steuertransistor 7 die Pumpe 10 an.
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Gleichzeitig wird das Zeitglied 1 zurückgesetzt. Das Mindestniveau
liegt gerade zwischen den beiden Niveaus, auf denen die Fühlelemente liegen.
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Ist die geförderte Nachfüllmenge ausreichend, um das Mindest-Niveau
zu überschreiten, so erfolgt kein weiterer
fiJachfüllvorgang. Tst
die Menge jedoch nicht ausreichend, so erfolgt nach weiteren 8 Minuten ein erneuter
Nachfüllvorgang. Der schaltungsmäßige Ablauf ist hierbei wie beim Abstellen des
Antriebsaggregats. Acht Minuten nach dem Reset-Signal am Eingang 11 und weiterhin
ausgeschaltetem Antriebsaggregat - der Eingang 4 ist dann weiterhin durch das UND-Glied
2 angesteuert - wird durch das Zeitglied 1 und das unterhalb bzw. bei Mindest-Niveau
des Schmieröls durch den Geber 12 angesteuerte NAND-Glied 5 erneut das Monoflop
6 und damit die Pumpe 10 angesteuert. Dieses iterative Nachfüllen wird solange fortgesetzt,
bis das Mindest-Niveau überschritten ist.
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Die Zeit nach dem Abstellen des Antriebsaggregats bzw. dem Nachfüllen
von Schmieröl, nach dem ein (erneutes) Nachfüllen erfolgt, kann auch beispielsweise
einer Betriebstemperatur angepaßt sein. An Stelle des Zeitglieds 1 mit konstanter
Schaltzeit - im dargestellten Fall von 8 Minuten - können beispielsweise mehrere
Zeitglieder mit beispielsweise zwei Minuten Schaltzeit hintereinander geschaltet
werden, die entsprechend der Betriebstemperatur -beispielseise der Temperatur des
Schmieröls bzw. eines Kühlmittels - eingeschaltet bzw. überbrückt werden.
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Auf die gleiche Weise kann die Einschaltzeit der Pumpe 10 variiert
bzw. so angepaßt werden, daß die Nachfüllmenge unabhängig von der tatsächlichen
Temperatur des Schmieröls stets konstant ist. In diesem Fall ist beispielsweise
an Stelle des Monoflops 6 die Hintereinanderschaltung mehrerer derartiger Monoflops
vorzusehen, die entsprechend der Schmieröltemperatur eingeschaltet bzw. überbrückt
werden.
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In jedem Fall ergibt sich durch die Erfindung eine besonders einfache
und wirksame Vorrichtung zur Füllstandsbestimmung bzw. -korrektur von Schmieröl
eines Antriebsaggregats, die eine präzise Aussage über die tatsächliche Schmierölmenge
ermöglicht und in Verbindung nit einer Nachfülleinrichtung ein Überrüllen ausschließt.