DE3433017C2

DE3433017C2 -

Info

Publication number: DE3433017C2
Application number: DE19843433017
Authority: DE
Inventors: Rudolf Brandl; Thilo 8000 Muenchen De Hofmann; Hans 8192 Geretsried De Koehler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1989-11-30
Also published as: DE3433017A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Besonders im Ölkreislauf von Brennkraftmaschinen ist es wesentlich, daß das Öl nur einen bestimmten Luft- bzw. Gasanteil enthält. Ist zuviel Gas im Öl gelöst, so daß das Öl verschäumt, so ist die Gefahr von Lagerschäden gegeben. Aber auch bei Brennkraftmaschinen mit hydrau lischem Ventilspielausgleich ist es für das einwandfreie Funktionieren des Ventilspielausgleichs notwendig, daß nur eine ganz geringe Menge von Gas im Schmieröl vor handen ist.

Um den Anteil von Gas in Flüssigkeiten zu bestimmen, sind verschiedene Meßvorrichtungen bekannt. Eine nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs arbeitende Meßvor richtung beschreibt die DE-OS 30 29 693. Hierbei wird ein Meßzylinder über ein Bodenventil vom Kreislaufdruck entlastet, indem eine geringe Menge des Öls in einen weiteren Meßzylinder abgelassen wird. Sodann kann durch eine unmittelbare visuelle Beurteilung der im durch sichtigen Meßbehälter sich sammelnden Luft eine Quali tätsbeurteilung vorgenommen werden. Es handelt sich also um eine reine volumetrische Messung.

Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, daß durch die Druckentlastung eine bestimmte Ölluftmenge aus dem Meßzylinder herausgenommen wird. Hierbei ist nicht sichergestellt, daß diese abgelassene Menge in ihrer Zusammensetzung der Meßmenge entspricht. Vielmehr ist es dadurch möglich, daß sich an dem Bodenventil nahezu keine Luft sammelt, so daß praktisch entschäumtes Öl herausströmt bzw. umgekehrt. Dadurch wird das Verhältnis von Luft zu Öl im Meßzylinder verfälscht. Darüber hinaus eignet sich diese Vorrichtung nur zur visuellen Able sung.

Eine vom gerätetechnischen Aufwand ähnliche Vorrichtung zeigt die GB-PS 14 70 275. Hierbei wird jedoch nach einem vollständig anderen Meßprinzip der Gasgehalt von Flüssigkeiten bestimmt. Das in der GB-PS 14 70 275 vorgeschlagene Meßverfahren zum Bestimmen des CO₂- Gehaltes von Bier beruht auf einer statischen Methode der Dampfdruckmessung. Hierzu wird die Meßvorrichtung über einen Abzweig aus einer Versorgungsleitung mit einer gewissen Menge der zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllt. Im Anschluß daran erfolgt eine Trennung des in der Flüssigkeit gelösten Gasanteils von der Flüssigkeit, wozu eine evakuierbare Kammer, die höher angeordnet ist als der Behälter, bereitgestellt wird. Um die Trennung von Gas und Flüssigkeit, also die Ausbildung eines Dampfdruckgleichgewichts sicherzustellen, sind als wesentliche Merkmale Elektroden im Flüssigkeitsraum vorgesehen. Mit deren Hilfe werden durch das Elektro lyseverfahren Gasblasen freigesetzt, welche letztendlich der Bildung des Dampfdruckgleichgewichtes förderlich sind. Da der Druck dieses Gleichgewichtes also oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Bereich der evakuierbaren Kammer ermittelt wird, ist natürlich zu Beginn des Meßvorganges, also bei noch nicht evakuierter Kammer, keine Druckmessung erforderlich. Für das Meßergebnis ausschlaggebend ist letztendlich der effektive Dampf druck, welcher gegenüber einem Vakuum in Relation gesetzt wird.

Dieses Meßverfahren ist zeitaufwendig, da zu jedem Meßvorgang zuerst eine Evakuierung der Kammer gehört und dann aufgrund des Elektrolyseverfahrens die Trennung von Gas und Flüssigkeit durchgeführt werden muß.

Ein dem vorherigen Verfahren ähnliches Meßverfahren beschreibt die DE-AS 21 23 375. Anstelle der Elektro lyseelektroden wird jedoch hier eine Umwälzpumpe vorge schlagen. Nachteilig hierbei ist das Fehlen einer Kombinationsmöglichkeit für verschiedene Systemtempera turen neben den bereits oben erwähnten Nachteilen, die allgemein für Meßverfahren unter Zuhilfenahme des Dampfdruckgleichgewichtes vorliegen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Meßver fahren und eine hiernach arbeitende Vorrichtung zum Messen von Gasgehalten in Flüssigkeiten bereitzustellen, welches schnell und problemlos arbeitet und insbesondere einen schnellen Meßzyklus erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich nenden Merkmale des ersten Anspruchs bzw. des zweiten Anspruchs gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt also keine Trennung von Gas und Flüssigkeit, sondern es wird vielmehr der Druck im System unter zwei verschiedenen Zuständen, nämlich vor und nach der Volumenvergrößerung ermittelt. Mit der sich daraus ergebenden Druckdifferenz kann unter Zuhilfenahme der weiter unten angegebenen Formel der Luftanteil im flüssigen Medium berechnet werden. Die Druckdifferenz kommt dadurch zustande, daß der Meßzylinder um ein bestimmtes Volumen vergrößert wird, so daß sein Innen druck sinkt.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun nicht mehr erforderlich zu warten, bis die Flüssigkeit entgast ist, um dann das Gasvolumen visuell zu bestimmen, sondern vielmehr kann die Druckmessung selbsttätig erfolgen, wobei die Werte direkt in einen Rechner eingegeben werden können. Dadurch ist es möglich, den Luftanteil im Ölvolumen bei unterschiedlichen Betriebs zuständen zu erfassen und aufzuzeichnen, ohne daß Bedienungspersonal anwesend sein muß. Mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren bzw. der nach diesem Verfahren arbeitenden Vorrichtung läßt sich die Bestimmung des Gasanteils in allen Flüssigkeiten, nicht nur in Druck flüssigkeiten, vornehmen.

Die Ansprüche 3 bis 5 beschreiben eine Möglichkeit, wie das Ventil und das einstellbare Zusatzvolumen verwirk licht werden können. Eine alternative Ausführungsform hierzu beschreiben die Ansprüche 6 bis 8. Bei beiden Ausführungsformen wurde darauf Wert gelegt, daß sie sich in einer Baueinheit verwirklichen lassen (Anspruch 9), so daß sichergestellt ist, daß während der Meßvorgänge immer eine gleiche konstante Temperatur des zu messenden Mediums vorhanden ist. Denn nur dann ist gewährleistet, daß durch Ermitteln der reinen Druckdifferenz der Luftanteil im Ölstrom zuverlässig errechnet werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der einzigen Abbildung ist ein schematischer Querschnitt durch die erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung zum Massen von Gasgehalten in Flüssigkeiten dargestellt.

Der Meßzylinder 1 weist einen Öleinlaßkanal 2 mit einem ersten Absperrventil 3 und ein Ölauslaßkanal 4 mit einem weiteren Absperrventil 5 auf. Die beiden Absperrventile 3 und 5 sind als hydraulisch oder pneumatisch verschiebbare Kolben ausgebildet und werden in an sich bekannter Weise von elektromagnetisch ansteuerbaren Ventilen betätigt.

Am Meßzylinder 1 ist an geeigneter Stelle ein Druckmeßge rät 6, beispielsweise eine Druckmeßdose angeordnet. Das Druckmeßgerät 6 kann aber auch als Druckfühler ausgebildet sein, welcher die gemessenen Werte in einen Rechner oder ein analog arbeitendes Anzeigeelement eingibt.

Weiterhin ist unmittelbar mit dem Meßraum im Meßzylinder 1 ein weiteres Ventil 7 verbunden. Dieses Ventil besteht aus einem in einem Gehäuse 10 verschiebbaren Kolben 8 mit einer fest angeordneten Kolbenstange 9. Die Kolbenstange ragt in den Meßraum des Meßzylinders 1 hinein. Der Kolben 8 des Ventils 7 ist ebenfalls hydraulisch oder pneumatisch über ein elektromagnetisch ansteuerbares Ventil verschieb bar. Der Verschiebeweg wird zum einen durch das von der Kolbenstange 9 durchsetzte vordere Ende des Gehäuses 10 und zum anderen durch eine Einstellschraube 11 begrenzt.

In dem Meßzylinder 1 ist an geeigneter Stelle eine Heiz einrichtung mit Temperaturfühler im Meßzylinder 12 ange ordnet. Mit der Heizeinrichtung wird sichergestellt, daß während des Meßvorganges das in dem Meßzylinder 1 einge schlossene Ölluftvolumen seine Temperatur nicht ändert.

Die eingangs beschriebene Vorrichtung arbeitet folgender maßen:

Um den Luftanteil im Öl zu bestimmen, wird die erfindungs gemäße Vorrichtung über die Einlaßleitung 2 und die Aus laßleitung 4 an den Ölkreislauf des zu messenden Motors angeschlosen. Zu Beginn eines Meßvorganges wird dann zuerst das Absperrventil 5 und danach das Absperrventil 3 betätigt. Zuvor war das Ventil 7 in die gezeigte Stellung verschoben worden, d. h., die Kolbenstange 9 ist ganz in den Meßzylinder 1 hineingefahren. Sobald die Absperrven tile 3 und 5 den Meßzylinder verschlossen haben, wird der Druck im Meßzylinder ermittelt. Sodann wird der Kolben 8 mit der Kolbenstange 9 zurückgefahren bis zu seinem Anschlag 11. Anschließend wird wiederum der Druck ermittelt. Auf grund der Druckdifferenz und des bekannten Volumens des Meßzylinders bei gänzlich herausgefahrenem Kolben 9 sowie aufgrund des bekannten Zusatzvolumens läßt sich der Luft anteil im Öl wie folgt ermitteln:

Hierbei steht A _L für Luftanteil, Δ V für Volumendifferenz im Meßzylinder, P₂ für den Druck bei herausgefahrenen Kolben, V₁ für Volumen des Meßzylinders zu Beginn der Messung und Δ P für die gemessene Druckdifferenz im Meß zylinder. Die vorgesehene Heizung 12 bezweckt, daß während des Meßvorganges, der nur einige Sekunden dauert, sicher gestellt ist, daß sich die Temperatur des Ölluftgemisches nicht ändert.

Claims

1. Verfahren zum Messen von Gasgehalten in Flüssigkeiten, mit einem Meßzylinder konstanten Volumens, der in einem Bypaß zum Strömungskreislauf der unter Druck stehenden Flüssigkeit ein- und ausgeschaltet werden kann und dessen Volumen um einen definierbaren Betrag vergrößert wird nach Ausschalten aus dem Bypaß, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der im Meßzylinder eingeschlossenen Flüssigkeit vor und nach der Volumenver größerung gemessen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend im wesentlichen aus einem Meßzylinder, der über Leitungen und Absperrventile in einem Bypaß zum Strömungs kreislauf der unter Druck stehenden Flüssigkeit eingeschaltet und durchströmt ist und über die Absperrventile vom Strömungs kreislauf für kurze Zeit abtrennbar ist und hierbei über ein Ventil um ein genau bestimmbares Zusatzvolumen vergrößerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Meßzylinder ein Druckmeß element zum Messen des Flüssigkeitsdruckes vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) aus einem Kolben (8) mit Kolbenstan ge (9) besteht, wobei das freie Ende der Kolbenstange (9) in den Meßraum des Meßzylinders hineinragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) in einem Zylinder (Gehäuse 10) geführt ist und über Druckmittel betätigbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinder (10) für den Kolben (8) ein einstellbarer Anschlag (Einstell schraube 11) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (1) den Durchfluß zu einem Nebenraum steuert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenraum von einem Kolben verschließbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit einer Gewindestange verbunden ist, die von außen betätigbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßzylinder (1) mit dem Ventil (7) eine Baueinheit bildet und von einem beheiz baren Gehäuse umschlossen ist.