DE3703439C1 - Anticorrosion medium effectiveness monitor - has particle separator responding to density difference for cooling system of IC engine - Google Patents

Description

Die Kühlsysteme von Verbrennungsmotoren bestehen aus mehreren Baugruppen, nämlich dem Kühler, der Umlauf­ pumpe, Kanälen im Motorblock und zugehörigen Rohrlei­ tungen. Soweit das System aus Metallteilen besteht, ist es notwendig, die Korrosion dieser Teile durch die wässerige Kühlflüssigkeit zu inhibieren, um die Lebens­ dauer der Metallteile zu verlängern. Zu diesem Zweck ist es üblich, dem Kühlmittel chemische Substanzen zuzufügen, die die Korrosion der mit dem Kühlmittel in Kontakt stehenden Metallflächen zu unterdrücken. Diese Korrosionsinhibitoren sind in den handelsüb­ lichen Frostschutzmitteln enthalten und werden dem Kühlwasser zusammen mit diesen beigefügt. Im Laufe der Zeit verlieren die Korrosionsinhibitoren jedoch durch Alterung, Zersetzung oder Adsorption an Korrosions­ produkte ihre Wirkung. Es wird daher empfohlen, die mit dem Frostschutzmittel versetzte Kühlflüssigkeit periodisch gegen neue auszuwechseln. Wird diese Aus­ wechslung unterlassen, so kann es zu schweren Motor­ schäden kommen. Da Motorblöcke, Zylinderköpfe und Kühler aus Gewichtsgründen in verstärktem Maße aus Aluminium gefertigt werden, ist eine sorgfältige Über­ wachung der Wirksamkeit des Korrosionsschutzmittels erforderlich, da Aluminium bekanntlich wesentlich stärker zur Korrosion neigt als herkömmliche Teile, z.B. aus Grauguß oder Kupfer.

Aus DE-OS 28 00 326 ist bereits ein Verfahren zur Über­ wachung der Wirksamkeit des Korrosionsschutzes im Kühl­ system bekannt, bei dem die sich zwischen zwei in die Kühlflüssigkeit eintauchenden Elektroden einstellende Spannung gemessen wird. Dieses Verfahren ist jedoch ver­ hältnismäßig ungenau, da die Spannung abhängig ist von der Kühlwassertemperatur, von der Konzentration des Frostschutzmittels im Kühlwasser und von der Marke des Frostschutzmittels. Unterschiedliche Frostschutzmittel enthalten nämlich auch unterschiedliche Inhibitor- Systeme. In dem Kühlmittel sind im allgemeinen mehrere verschiedene Inhibitoren vorhanden, die bei den verschiedenen im Kühlsystem vorkommenden Metallen gezielt wirksam sind. Dadurch kann es vorkommen, daß ein Metall im Kühlkreislauf schon kräftig korrodiert, während der Korrosionsinhibitor, der auf die Elektroden wirksam ist, noch in ausreichendem Maße vorhanden ist. Obwohl somit die Korrosion bereits eingesetzt hat, wird dennoch eine ausreichende lnhibitorwirkung angezeigt.

Aus DE-OS 29 24 903 ist eine Anzeige eines nicht mehr aus­ reichenden Kühlwasserstandes durch Anwendung einer Leucht­ diode und einer photoelektrischen Zelle bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit des Korrosionsschutz­ mittels im Kühlsystem von Verbrennungsmotoren zu finden, das unabhängig vom verwendeten Korrosionsschutzmittel zuverlässig darüber Auskunft gibt, ob das Korrosions­ schutzmittel noch wirksam ist oder nicht.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 be­ schriebene Erfindung gelöst. Im Kühlsystem ist ein auf Dichteunterschiede ansprechender Teilchenabscheider mit Absetzraum vorgesehen, an dessen Boden sich eine licht­ empfindliche mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbin­ dung stehende photoelektrische Zelle befindet, die durch eine Lichtquelle beleuchtbar ist. Sobald das Korrosions­ schutzmittel seine Wirksamkeit zu verlieren beginnt, setzt im Kühlkreislauf Korrosion ein. Dabei bilden sich teilchenförmige Korrosionsprodukte. Ein Teil dieser Korrosionsprodukte wird in dem Teilchenabscheider abge­ schieden und sammelt sich auf dem Boden des Absetzraumes des Teilchenabscheiders. Auf dem Boden des Absetzraumes befindet sich die photoelektrische Zelle, die beleuchtet wird. Die sich am Boden des Absetzraumes absetzenden Korrosionsprodukte decken gleichzeitig die am Boden befindliche photoelektrische Zelle ab, so daß das auf sie fallende Licht abgeschwächt oder überhaupt nicht mehr durchgelassen wird. In der photoelektrischen Zelle ergibt sich dadurch eine Strom- und/oder Spannungs­ änderung, durch die ein optisches oder akustisches Warnsignal ausgelöst werden kann.

Der Teilchenabscheider kann sowohl ein aufgrund der Schwerkraft als auch ein aufgrund von Fliehkraft wirk­ samer Teilchenabscheider sein. Ein mittels Schwerkraft wirksamer Teilchenabscheider besteht im einfachsten Fall aus einer Kammer im Kühlsystem, in der die Ge­ schwindigkeit des Kühlmittelstroms so verringert wird, daß die Korrosionsprodukte sich absetzen. Ein besonders einfacher und preiswert herzustellender Teilchenab­ scheider dieser Art besteht einfach aus einem vertikal angeordneten, unten geschlossenen Stutzen. Dieser Stutzen bildet gleichzeitig den Absetzraum. Der Stutzen steht an seinem oberen Ende mit dem Kühl­ kreislauf in Verbindung. Da in ihm keine Strömung herrscht, werden die Teilchen, die in sein oberes offenes Ende eintreten, nicht mehr von dem Kühlwasser­ strom mitgerissen, sondern sinken zu Boden.

Ein durch die Fliehkraft wirksamer Teilchenabscheider kann z.B. ein Zyklonabscheider darstellen, durch den der Kühlwasserstrom ganz oder teilweise geführt wird. Da ein solcher Abscheider dem Kühlwasserstrom im all­ gemeinen mehr Teilchen entnehmen kann als ein Schwer­ kraftabscheider, ist eine Überwachungseinrichtung unter Zuhilfenahme eines Fliehkraftabscheiders in der Regel empfindlicher und spricht schneller an.

Die durch die abgeschiedenen Korrosionsprodukte abge­ dunkelte photoelektrische Zelle kann aus einer Foto­ diode, einem Fototransistor, einem Fotowiderstand oder einem fotovoltaischen Element bestehen. Die Lichtquelle kann beliebig sein, z.B. eine Glühlampe oder eine licht­ emittierende Diode. Der von der photoelektrischen Zelle ausgehende Strom bzw. die Spannung kann direkt mittels eines ausreichend empfindlichen Anzeigeinstrumentes am Armaturenbrett des Fahrzeuges zur Anzeige gebracht werden. Günstiger ist es jedoch, wenn bei einer bestimmten vorge­ gebenen Verdunkelung der photoelektrischen Zelle ein Warnlicht aufleuchtet oder ein Warnton ausgesendet wird. Diese Warnsignale sollen den Fahrer veranlassen, umgehend eine Werkstatt aufzusuchen und sein Kühlwasser gegen solches mit frischem Inhibitor auszuwechseln.

Der Teilchenabscheider kann im Prinzip an jeder beliebigen Stelle im Kühlsystem abgeordnet werden. Bevorzugt werden natürlich solche Stellen, die leicht zugänglich sind, da der Teilchenabscheider bzw. der Absetzraum nach Ansprechen der Einrichtung ja wieder gesäubert werden muß. Da bei manchen Kühlertypen sich ein Teil der Korrosions­ produkte im Kühler niederschlägt, ist bei diesen Typen das Kühlwasser am Wassereintritt in den Kühler stärker mit Korrosionsprodukten belastet als am Kühlerausgang. In diesen Fällen empfiehlt es sich, den Teilchenab­ scheider vor dem Kühler anzuordnen. Günstig ist es auch, den Absetzraum so zu gestalten, daß er als Ganzes, d.h. einschließlich photoelektrischer Zelle und Lichtquelle ausgewechselt werden kann.

Die Einrichtung kann auch leicht nachträglich in ein Kühlsystem eingebaut werden, indem z.B. ein geeignetes, einen Teilchenabscheider enthaltendes Zwischenstück in einen der vom Motor zum Kühler führenden Kühlwasserschläuche eingebaut wird.

Ein besonderer Vorteil der Einrichtung besteht auch dar­ in, daß sie im Falle eines Systemfehlers, d.h. wenn die photoelektrische Zelle oder die Lichtquelle ausfallen, eine unzureichende Wirksamkeit des Korrosionsschutzes signalisiert. Dadurch wird sichergestellt, daß nicht bei unbemerktem Ausfall der Einrichtung unerkannt eine Korrosion auftreten kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung in beispiel­ hafter Form erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeug­ kühlsystems mit eingebauter Überwachungs­ einrichtung, und

Fig. 2 eine vergrößerte Abschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Teilchenab­ scheiders mit Absetzraum.

In der Zeichnung ist schematisch ein Fahrzeugkühlsystem dargestellt (Fig. 1), bestehend aus einem Kühler 1, einem Motorblock 2 sowie Verbindungsleitungen 3 und 4 die dem Transport des Kühlwassers vom Motorblock 2 zum Kühler 1 und zurück dienen. Es handelt sich somit um ein ganz normales herkömmliches Kühlsystem. Die in solchen Systemen vorhandene Wasserpumpe, Thermostat usw. sind in der Abbildung weggelassen. Am Abfluß des Kühlers 1 ist mit der beleuchteten photoelektrischen Zelle ausgerüstete Abscheider 5 angeordnet. Der Abscheider 5 ist über ein Gewinde 7 mit einem Gewindestutzen 6 im Abfluß des Kühlers verschraubt. Die Wasserdichtheit zwischen Stutzen 6 und Abscheider 5 wird durch die Dich­ tung 8 sichergestellt. Der Abscheider 5 besitzt eine mit dem Kühlwasserstrom in Verbindung stehende vertikal ange­ ordnete Kammer 9, auf deren Boden der Fotowiderstand 10 angeordnet ist. Seitlich oberhalb des Fotowiderstandes ist die Lichtquelle 11, bestehend aus einer Leuchtdiode angeordnet. Die elektrischen Anschlüsse von Fotowider­ stand 10 und Leuchtdiode 11 sind zu drei Kontaktstiften 22, 23 und 24 geführt, die mit den Leitungen 12, 13 und 14 in Verbindung stehen. Über die Leitung 13 wird so­ wohl der Leuchtdiode 11 als auch dem Fotowiderstand 10 eine z.B. von der Fahrzeugbatterie stammende positive elektrische Spannung zugeführt. Über die Leitung 12 ist der andere Pol der Leuchtdiode 11 mit der Fahrzeug­ masse verbunden. Das von der Leuchtdiode 11 ausgehende Licht fällt auf den Fotowiderstand 10. Der dem Foto­ widerstand über Leitung 13 und Kontaktstift 23 zuge­ führte Strom fließt über Kontaktstift 24 und Leitung 14 durch das Meßgerät 15 zur Masse. Der von dem Meß­ gerät 15 angezeigte Strom ist proportional der Be­ leuchtungsstärke durch die Leuchtdiode 11. Setzen sich nun Korrosionsprodukte aus dem Kühlwasser auf dem Fotowiderstand 10 ab, so nimmt die von diesem wahrgenommene Beleuchtungsstärke ab und es erfolgt eine Anzeige in dem Anzeigegerät 15. Außer dem An­ zeigegerät 15, das direkt den durch den Fotowiderstand fließenden Strom anzeigt, kann auch mittels einer ein­ fachen elektrischen Schaltung bei Unterschreiten einer bestimmten Beleuchtungsstärke auf dem Fotowiderstand ein akustisches oder optisches Warnsignal abgegeben werden. Der Abscheider 5 besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff, in den der Fotowiderstand, die Leucht­ diode, die Leitungen sowie die Kontaktstifte einge­ spritzt oder eingegossen sind. Geeignete Eingieß­ materialien, die elektrisch nicht leitend sowie gegen­ über dem Kühlwasser inert sind, sind in großer Anzahl bekannt. Durch das Gewinde 7 kann der Abscheider 5 bei Bedarf leicht ausgewechselt werden. Auch ist es denkbar, daß bei Auswahl eines geeigneten Kunststoffmaterials auf die Dichtung 8 verzichtet werden kann, wenn das Kunst­ stoffmaterial eine ausreichende Plastizität zur sicheren Anpassung an die Dichtfläche besitzt.

Da in elektrischen Fahrzeugbordnetzen mitunter stark schwankende Spannungen auftreten, kann es zur Erzie­ lung einer besseren Anzeigegenauigkeit vorteilhaft sein, die Lichtquelle und die photoelektrische Zelle mit einer stabilisierten Spannung zu versorgen.

Claims (3)

1. Einrichtung zur Überwachung der Wirksamkeit des Korrosionsschutzmittels im Kühlsystem von Verbrennungs­ motoren, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlsystem ein auf Dichteunterschiede ansprechender Teilchenabscheider mit Absetzraum vorgesehen ist, an dessen Boden sich eine lichtempfindliche, mit einer Anzeigeeinrichtung in Verbindung stehende photoelektrische Zelle befindet, die durch eine Lichtquelle beleuchtbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchenabscheider aus einem vertikal ange­ ordneten, unten geschlossenen Stutzen besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchenabscheider aus einem Zyklonabscheider besteht.