DE3540806C2

DE3540806C2 -

Info

Publication number: DE3540806C2
Application number: DE3540806A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.-Ing. Habelmann (Fh); Wolfgang Dipl.-Ing. Zabel (Th), 6090 Ruesselsheim, De; Horst Ing.(Grad.) 6085 Nauheim De Beisenkoetter; Knut Dr.-Ing. 6087 Buettelborn De Gebhardt
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1985-11-16
Filing date: 1985-11-16
Publication date: 1988-10-06
Also published as: DE3540806A1; US4768377A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Füllstandsmessung in wechselnden Beschleunigungen unterworfenen, eine Flüssig keit enthaltenden Behältern nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Füllstandsmessungen in wechselnden Beschleunigungen unter worfenen Behältern werden z. B. in Kraftfahrzeugen zur Füll standskontrolle in Hydraulik-, Schmiermittel-, Kühlmittel- und Treibstoff-Flüssigkeitsbehältern vorgenommen.

Ein typisches Beispiel ist die Füllstandskontrolle des Schmieröles (Motoröles) in Brennkraftmaschinen. Diese ist derzeit auf zwei völlig unterschiedlichen Wegen möglich:

Im Fall der sogenannten "statischen Warnung" wird noch im Stillstand des Fahrzeuges, insbesondere vor dem Motorstart, eine einmalige Füllstandsmessung durchgeführt: Zum Beispiel wird in dem Augenblick, in dem die Zündung für den Motor eingeschaltet wird, die Füllhöhe, z. B. in der Ölwanne, gemessen. Zu diesem Zweck gibt es verschiedene geeignete Sensoren, z. B. optische Sensoren, Widerstandsgeber, Thermoelemente usw. Falls die Füllhöhe zu gering ist, wird nach dem Starten des Motors die Warnung, z. B. durch eine Warnlampe veranlaßt.

Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß mit dem selben Sensor ein während des Fahrbetriebes eintretender Motorölmangel nicht feststellbar ist, weil bei laufendem Motor der Ölstand in der Ölwanne niedriger als bei nicht laufendem Motor ist und außerdem schwankt.

Der andere - gattungsgemäße - Weg, einen Motorölmangel festzustellen und anzuzeigen beruht auf dem Prinzip der sogenannten "dynamischen Warnung", bei der die Füllstands messung nur bei laufendem, warmen Motor erfolgt und ein während der Fahrt auftretender Ölmangel angezeigt wird. Hierzu dient z. B. ein sogenannter Schwimmer-Schalter, der an geeigneter Stelle in der Ölwanne des Motors ange ordnet ist. Der Schwimmer-Schalter kann ein Reed-Kontakt in einem Dämpfungsbecher enthalten. Ein deratiger Füll standssensor kann bei bestimmten Fahrzuständen einen eigent lich nicht vorhandenen Ölmangel anzeigen. Dies muß verhindert werden.

Wenn nämlich durch Kurvenfahrt, Fahrgeschwindigkeitsände rungen oder das Fahren auf schiefen Ebenen das Motoröl auf grund der Beschleunigungs- oder Gewichtskräfte seine Lage im Motor ändert, kann am Ort des Füllstandssensors ein geringerer Ölstand auftreten, als bei beschleunigungsfreier Fahrt über eine horizontale Ebene oder bei stehendem Fahr zeug. Deshalb wird bei dem bekannten Verfahren der "dy namischen Warnung" der Warnsignalgeber, z. B. die Warnlampe, erst dann betätigt, wenn das dementsprechende Sensorsignal während einer bestimmten Mindestdauer ununterbrochen ansteht. Der Warnsignalgeber kann nach seiner Betätigung in seiner Warnposition verharren, oder er kann nach einer gewissen Zeit wieder abgeschaltet werden.

Dieses bekannte Verfahren zur Füllstandsmessung hat den Nachteil, daß vor Fahrantritt keine Messung und Warnung erfolgen kann. Bei Fahrtantritt steht das etwaige Signal des Sensors nämlich noch nicht aus reichend lange an, um den Warnsignalgeber zu betätigen. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt in der Schwierigkeit, einen geeigneten Einbauort für den Füllstandssensor und eine geeignete Mindestdauer zu finden, während der das Sensorsignal vor der Betätigung des Warn signalgebers anstehen muß.

Die Bestimmung der Mindestdauer unterliegt dabei zwei mit einander konkurrierenden Forderungen: Wegen der Möglichkeit, daß die auf das Füllgut des Behälters wirkenden Beschleuni gungen und Schräglagen gegenüber der Normallage längere Zeit andauern ist nämlich zur Vermeidung eines falschen Warnsignals eine möglichst lange Mindestdauer wünschenswert. Wird der vor bestimmte Mindestfüllstand aber während einer Phase unter schritten, in der das Füllgut keinen Beschleunigungen unter worfen ist, also bei geschwindigkeitskonstanter Fahrt auf horizontaler Ebene oder bei Stillstand des Fahrzeugs, so sollte die Mindestdauer, um Schäden zu verhüten, möglichst kurz sein, da in dieser Situation der niedrigste zulässige Füllstand tat sächlich und nicht nur scheinbar unterschritten ist.

Aus der EP 00 94 298 A2 ist ein Verfahren zur Messung des Füllstandes in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein Füllstandssensor ständig den Füllstand im Kraftstoffbehälter mißt und entsprechende analoge Signale an eine elektronische Schaltung abgibt. Die Ausgangssignale des Füllstandssensor werden digitalisiert und es wird ein erster Mittelwert aus den digitalisierten Signalen gebildet, während das Fahrzeug eine bestimmte erste Wegstrecke zurücklegt. Aus den ersten Mittelwerten wird ein zweiter Mittelwert gebildet, während das Fahrzeug eine weitere, gegenüber der ersten Fahrtstrecke sehr große Fahrtstrecke zurück legt.

Dieses bekannte Verfahren mit doppelter Mittelwertbildung ist außerordentlich aufwendig. Außerdem ist es für die Er zeugung eines neue Ölmangel anzeigenden Warnsignals un geeignet, da nur der zweite Mittelwert, der über eine relativ lange Zeit entsprechend einer langen Fahrtstrecke ermittelt wurde, zur Anzeige verwendet wird. Da auch der zweite Mittel wert noch erheblichen Schwankungen unterworfen ist, kann es auch bei der Verwendung dieses bekannten Verfahrens zur Öl standskontrolle dazu kommen, daß ein Ölmangel angezeigt wird, der jedoch tatsächlich noch gar nicht eingetreten ist.

Aus der DE 31 26 544 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Füll standskontrolle für einen in Betrieb unter Druck stehenden Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für einen Kühler, bekannt, bei dem ein Füllstandssensor ein Warnsignal erzeugt, sobald der Füllstand unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Das Warnsignal bleibt dann solange gespeichert, bis eine Druck entlastung des Flüssigkeitsbehälters erfolgt ist. Bei diesem bekannten Verfahren werden keinerlei Maßnahmen vorgeschlagen, um die falsche Erzeugung eines Warnsignals bei kurzfristigem Unterschreiten eines Mindestfüllstands am Ort des Füllstands sensors zu verhindern.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das für alle Bewegungszustände des Behälters eine möglichst sichere Funktion des Warnsignalgebers bei möglichst weit gehender Vermeidung von falschem Alarm gewährleistet, wo bei mit demselben Füllstandssensor sowohl die sogenannte "dynamische Warnung" als auch die sogenannte "statische Warnung" gegeben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine frühzeitige, fehlerfreie Aktivierung der Warnvorrichtung, da die erste Mindestdauer für das ununterbrochene Anstehen des Sensor signals relativ kurz gehalten werden kann, so daß auch bei besonders ungünstigen Betriebsbedingungen, wie stark wechseln den Beschleunigungen, das Erreichen des Mindestfüllstandes im Behälter besonders frühzeitig angezeigt werden kann. Ferner läßt sich die Einbaulage des Füllstandssensors im Behälter freier als bei den bekannten Systemen wählen, da der Einfluß der Einbaulage durch eine entsprechende Wahl der ersten Mindest dauer, der Anzahl der zu registrierenden Ereignisse, die für die Erzeugung eines Warnsignals erforderlich ist, und der Re gistrier-Zeitspanne ohne weiteres ausgeglichen werden kann. Hierdurch läßt sich auch der Zeitpunkt der Warnsignalabgabe entsprechend den besonderen Betriebsbedingungen, denen der Behälter unterliegt, auswählen.

Durch entsprechende Wahl der Anzahl von zu registrierenden Ereignissen und der Registrier-Zeitspanne wird dabei er reicht, daß nur bei ganz bestimmten Häufungen von Beschleuni gungssituationen der Warnsignalgeber aktiviert wird. Einzelne relativ lang anhaltende Verlagerungen des Füllguts im Behälter führen nicht zu einer Falschwarnung, da die zweite Mindestdauer angemessen groß sein kann. Die relativ große Länge der zweiten Mindestdauer ist nunmehr unschädlich, weil durch einen Ölmangel bewirkte Zustände, in denen das Sensorsignal für eine kürzere Zeitdauer als die zweite Mindestdauer ansteht, ebenfalls erfaßt und gezählt werden. Das Erreichen oder Unterschreiten des erlaubten Mindestfüllstandes kann so mit unabhängig von den Betriebszuständen, denen der Be hälter unterworfen ist, rechtzeitig angezeigt werden.

Schließlich wird durch die Speicherung der Aktivierung der Warnvorrichtung auch die sogenannte "statische Warnung" ermöglicht, da eine einmal erfaßte Aktivierung der Warnvor richtung auch nach einer längeren Stillstandsphase des Be hälters bei einer erneuten Inbetriebnahme bestehen bleibt und zur Erzeugung eines Warnsignals führt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1a/b zwei Darstellungen der Zeitabhängigkeit von Schaltvorgängen des Füllstandssensors;

Fig. 2a eine Darstellung der Schalthäufigkeit der Füll standssensoren in Abhängigkeit von den Füll guteigenschaften und dem Füllstand;

Fig. 2b eine Darstellung der durchschnittlichen Ein schaltzeit der Füllstandssensoren in Abhängig keit von den Füllguteigenschaften und dem Füllstand;

Fig. 3a einen Programmablauf für "statische Ölstands warnung" beim Start einer Brennkraftmaschine;

Fig. 3b einen Programmablauf für die "dynamische" Öl standsüberwachung und -warnung während der Fahrt sowie

Fig. 3c einen Programmablauf für den Meßzeitzyklus bei "statischer und dynamischer" Ölstandsüber wachung und -warnung.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel der Füllstands messung von Motoröl in der Brennkraftmaschine eines Fahr zeuges erläutert: Es wird ein Ölstandssensor verwendet, wie er von den gattungsgemäßen Vorrichtungen für die "dy namische Warnung" bekannt ist, also z. B. ein Schwimmer- Schalter. Dieser Sensor wird, wie bekannt, bei vorüberge henden besonderen Fahrzuständen bzw. Schräglagen des Mo tors einen eigentlich nicht vorhandenen Ölmangel signalisie ren. Um eine dementsprechende Falschwarnung zu vermeiden, ist das Sensorsignal in geeigneter Weise auszuwerten ("zu klassieren"). Dabei macht man sich die Erkenntnis zunutze, daß bei fallendem Ölstand bei solchen besonderen Fahrzu ständen oder Motorschräglagen nicht nur - wie bekannt - die Einschaltzeiten des Füllstandssensors mit fallendem Öl stand länger werden, sondern man macht sich auch die wei tere Erkenntnis zunutze, daß bei solchen besonderen Fahr zuständen oder Motorschräglagen - also allgemein "Beschleu nigungen" - die Häufigkeit der Ein/Ausschaltvorgänge bei fallendem Ölstand zunimmt. Da also außer der Einschaltdauer des Sensorsignales auch die Häufigkeit der Schaltvorgänge erfaßt werden muß, ist die Festlegung eines Zeitfensters, also der Zeitspanne m, erforderlich, innerhalb der die Klassierung der Schaltsignale vorgenommen wird. Die Arbeitsabläufe wiederholen sich also immer wieder nach Ablauf der Zeitspanne m.

Wie sich aus Fig. 1a bis 2b ergibt, nehmen sowohl die Schalthäufigkeit als auch die Einschaltzeiten mit abnehmen dem Öl-Füllstand zu. Es ist ferner erkennbar, daß die Schalthäufigkeit bei Erreichen des erlaubten Mindestfüll standes plötzlich stark abnimmt, weil dann die mittlere Einschaltdauer des Ölstandssensors größer als der mittlere Zeitabstand zwischen zwei Ein/Aus-Schaltvorgängen ist. Schließlich ist auch erkennbar, daß die Viskosität des Füllgutes die Schalthäufigkeit und die durchschnittlichen Einschaltzeiten beeinflußt. Es ist daher erforderlich, entsprechend der Form und Betriebsart des Behälters, dem Anbringungsort und der Eigenschaften des Füllstandssensors sowie der physikalischen Eigenschaften des Füllgutes, eine geeignet lange erste Mindestdauer t ₁ für zu registrierende Ereig nisse sowie eine geeignete Anzahl n solcher Ereignisse und eine geeignete Länge der Registrier-Zeitspanne m zu ermitteln.

Werden nun innerhalb von m Minuten wenigstens n Schaltvor gänge der ersten Mindestdauer t ₁ registriert, dann wird die Warn vorrichtung aktiviert und eine dementsprechende Warnanzei ge veranlaßt. Diese Warnanzeige kann sofort und später erfolgen. Wird z. B. die Aktivierung der Warnvorrichtung als Aktivierungsereignis gespeichert, so kann die Warn anzeige z. B. dann veranlaßt werden, wenn z. B. der Motor bzw. die Zündung während einer bestimmten Zeit ab gestellt waren und anschließend die Zündung wieder einge schaltet wird. Hierdurch erhält man - wie bei der "stati schen Warnung" - beim Starten eines Motors einen Ölmangel signalisiert. Ebenso kann eine "statische Warnung" auch dann gegeben werden, wenn während der vorangehenden Be triebsphase die Warnvorrichtung aufgrund einer besonders lang anhaltenden Einschaltdauer des Füllstandssensors ak tiviert worden ist und dieses Aktivierungsereignis regi striert wurde.

In dem Programmablauf gemäß Fig. 3a kann während der Phase des Motorparameter-Lesens eine Abstimmung der gewünschten Mindestdauern t ₁, t ₂ und der Zeitspanne m erfolgen; eben so kann ein etwa vorhandener Ereignisspeicher gelöscht und auf Anfangsposition gesetzt werden. Die Entscheidungs phase, ob eine etwa gespeicherte statische Warnung gelöscht werden soll oder nicht, ist für solche Fälle gedacht, in denen z. B. die Motorzündung nur sehr kurzzeitig abgestellt war, bevor sie wieder eingestellt wird. Ist diese Zeit spanne z. B. kleiner als 2 sec, so wird die gespeicherte statische Warnung gelöscht und kommt folglich beim Wieder einschalten nicht zur Anzeige. Erst bei längeren Ausschalt dauern der Zündung, z. B. länger als 2 sec, so wird eine etwa gespeicherte statische Warnung weiterverarbeitet, d. h. eine als Warnsignalgeber dienende Lampe eingeschaltet.

Gemäß Fig. 3b sieht der Programmablauf für die Füllstands überwachung während einer Betriebsphase zunächst ein Ab fragen des Zustandes des Füllstandssensors vor. Ist z. B. der Ölstand zu tief, so ist ein entsprechender Schalter geöffnet und entsprechend der Antwort "ja" der weitere Programmablauf in Gang zu setzen. Ansonsten wird, bei ge schlossenem Schalter (also der Antwort "nein"), der Pro grammablauf wieder von vorne beginnen. Zur Ereignisspeiche rung wird das Ereignisregister umlaufend von einem Register zeiger R adressiert. Die Zahl der Register- oder Speicher plätze entspricht der Ereignisanzahl n. In der Prüfphase, ob n Ereignisse gespeichert sind, wird festgestellt, ob der Inhalt aller Ereignisregister ungleich null ist; be jahendenfalls wird dieses Aktivierungsereignis für die Warnvorrichtung registriert und beim nächsten Motorstart zur Anzeige gebracht.

Wie aus Fig. 3c im Detail ersichtlich, ist ein Unterpro gramm für das Zeitfenster erforderlich, denn nur wenn inner halb der vorgegebenen Zeitspanne m von z. B. 15 min alle Speicherplätze belegt werden, soll die Warnvorrichtung aktiviert werden. Andernfalls beginnt die Routine von neu em und wird so lange wiederholt, bis die Aktivierungsbe dingungen erfüllt sind.

Im übrigen erfolgt auch bei einem ununterbrochenen Anstehen des Sensorsignals von längerer Dauer als der zweiten Mindestdauer t ₂, die beispielsweise 120 sec lang sein kann, eine sofor tige Aktivierung der Warnvorrichtung und Anzeige des Warn signals (siehe Fig. 3b).

Claims

1. Verfahren zur Füllstandsmessung in wechselnden Be schleunigungen unterworfenen, eine Flüssigkeit ent haltenden Behältern,
bei dem mindestens ein Füllstandssensor das Unter schreiten eines bestimmten Mindestfüllstandes signalisiert und
bei dem eine Warnvorrichtung aktiviert wird, falls das Sensorsignal während einer bestimmten Mindest dauer ansteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes ununterbrochene Anstehen des Sensorsignals, das während einer längeren Zeit als einer vorbestimmten ersten Mindestdauer (t ₁) festgestellt wird, als Ereignis registriert wird,
daß die Warnvorrichtung aktiviert wird, falls eine be stimmte Anzahl (n) von Ereignissen während einer relativ zur ersten Mindestdauer langen Registrier-Zeitspanne (m) registriert wurde,
daß die Warnvorrichtung ebenfalls aktiviert wird, falls das Sensorsignal während einer vorbestimmten zweiten Mindestdauer (t ₂) ununterbrochen ansteht,
wobei die zweite Mindestdauer (t ₂) größer als die erste Mindestdauer (t ₁) ist,
daß eine Aktivierung der Warnvorrichtung als Akti vierungsereignis registriert wird und
daß die Aktivierung der Warnvorrichtung nach einer Stillstandsphase des Behälters entsprechend dem re gistrierten Aktivierungsereignis wiederholt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Motoranlage ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgut des Behälters ein Motoröl ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Mindestdauer (t ₁) 3 s bis 15 s, ins besondere etwa 11 s ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierzeitspanne (m) 10 min bis 20 min, insbesondere etwa 15 min ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Mindestdauer (t ₂) 31 s bis 127 s, insbesondere etwa 127 s ist.