DE4429234A1 - Verfahren zur Ermittlung des Ölverbrauchs eines Motors - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung
des Ölverbrauchs eines Motors nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
Um eventuelle Fehlfunktionen des Antriebsmotors eines
Kraftfahrzeuges frühzeitig feststellen zu können, kann
als Indikator der Verbrauch des Motors an Schmieröl
angesehen werden, das heißt wenn der Motor über eine
festgelegte Wegstrecke einen höheren Verbrauch an
Schmieröl hat als üblich, sollte der Motor von der
Werkstatt genauer untersucht und die Ursache festge
stellt werden.
Auch zur Vermeidung von Beschädigungen des Motors wäh
rend der Fahrt aufgrund eines drastischen Absinkens
des Ölstandes, z. B. durch ein Leck in der Ölwanne oder
in einer Leitung, sollte der Fahrer frühzeitig und zu
verlässig gewarnt werden, so daß er die Möglichkeit
hat, die nächstgelegene Werkstatt anzufahren und den
Schaden beheben zu lassen.
Bekannt sind übliche Schwimmerschalter, die dem Fahrer
über ein optisches oder akustisches Signal anzeigen,
ob sich noch genügend Öl im Kreislauf befindet. Nach
teilig bei derartigen Einrichtungen ist, daß dem Fah
rer relativ unzuverlässige Informationen über die im
Motor befindliche Ölmenge gegeben werden, da der Ölpe
gel bei konstanter im Motor befindlicher Ölmenge durch
innere und äußere Einflüsse stark schwankt.
Um diese Alarmmeldung an den Fahrer früh genug zu sen
den, kann zwar der Schwimmerschalter entsprechend ein
gestellt werden, allerdings wird dann dem Fahrer in
bestimmten Fahrsituationen, beispielsweise bei Stra
ßenunebenheiten oder bei Bergfahrten, ein zu niedriger
Ölstand angezeigt, obwohl sich noch ausreichend Öl im
Kreislauf befindet und die Veränderung des Ölstandes
nur durch die Lageänderungen des Fahrzeuges verursacht
wurde. Dasselbe gilt für bestimmte Motorbetriebspunk
te, bei denen sich ein großer Teil des Öls (z. B. bei
hoher Drehzahl oder kaltem Öl) nicht in der Ölwanne,
sondern im Umlauf befindet.
In der DE 35 40 806 A1 ist ein Verfahren und eine Vor
richtung zur Füllstandsmessung in wechselnden Be
schleunigungen unterworfenen Behältern offenbart. Da
bei werden zeitliche Bedingungen und Zustände (Signal
vom Ölstandsschalter) als sogenannte Ereignisse defi
niert. Treten diese Ereignisse in einer festgelegten
Zeitspanne gehäuft auf, so kann hieraus qualitativ
festgestellt werden, daß der Ölstand einen vorher
festgelegten Mindestpegel erreicht hat. Eine genaue
quantitative Ermittlung des Ölverbrauchs eines Motors
ist mit diesem Verfahren nicht möglich, da die Auswer
tung des Signales des Ölstandsschalters nur aufgrund
außermotorischer Einflüsse, wie Kurvenfahrt oder Be
schleunigung, erfolgt. Von den innermotorischen Ein
flüssen werden nur allgemeine Betriebsbedingungen be
rücksichtigt, wie der Ölstand vor und nach dem Start
des Motors und der Einfluß der verwendeten Ölsorte und
der eingefüllten Ölmenge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren vorzusehen, mit dem aufgrund innermotori
scher Einflüsse der Ölverbrauch des Motors bezogen auf
einen zurückgelegten Weg ermittelt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale
gelöst.
Durch das Abfragen der wichtigsten Motorbetriebsgrö
ßen, wie Drehzahl und Temperatur, zusätzlich zur Ab
frage des Zustands einer Meß- und/oder Schalteinrich
tung läßt sich der Ölverbrauch pro Wegeinheit unter
der Bedingung ermitteln, daß der mittlere Ölpegel hin
reichend nahe am Schaltpegel der Meß- und/oder Schalt
einrichtung liegt. Sinkt der Wert der ermittelten Öl
menge unter einen vorher festgelegten Minimalwert, so
erhält der Fahrer ein Warnsignal. Die Werkstatt kann
aufgrund der ermittelten Verbrauchswerte auf mögliche
Schäden am Motor, die zu einem höheren Ölverbrauch
führten, rückschließen.
Es ist offensichtlich, daß die Berücksichtigung der
Öltemperatur und besonders der Motordrehzahl eine Be
stimmung der derzeit im Motor befindlichen Ölmenge er
möglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem
nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch den Aufbau und die Kommunika
tionswege des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Diagramm, bei dem die Häufigkeiten der
Schaltzustände EIN und AUS des Ölstandsschal
ters über der Drehzahl abgetragen ist,
Fig. 3 ein Ölmengenkennfeld, in dem jeder relativen
Häufigkeit des Schaltzustandes des Ölstands
schalters und jedem Drehzahlbereich eine be
stimmte Ölmenge zugeordnet ist,
Fig. 4 ein Diagramm, bei dem die ermittelte Ölmenge
über verschiedenen Drehzahlbereichen darge
stellt ist, und
Fig. 5 ein Diagramm, bei dem die ermittelten Ölmen
gen über gefahrenen Wegeinheiten aufgetragen
ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 sind schematisch der Aufbau
und die Kommunikationsleitungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt.
Von einem Motor 1 aus, in den eine Meß- und Schaltein
richtung, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Ölstandsschalter 2 ausgeführt ist, integriert ist,
führt eine Leitung zu einem Anzeigeinstrument 3. Von
dieser Leitung zweigt ein Strang zu einer Auswerteein
richtung 4 - vorzugsweise einer Motorsteuerelektronik
- ab. In die Auswerteeinrichtung 4 werden über zusätz
liche Leitungen mehrere Kenngrößen eingelesen: über
die beschriebene Leitung werden die Zustandssignale
des Ölstandsschalters (Signal EIN/AUS) und die Zeit
dauer des Anstehens des Signals eingelesen, über eine
weitere Leitung wird die von einem Temperatursensor 5
gemessene Öltemperatur im Motor 1 eingelesen und zu
sätzlich werden über weitere Leitungen die Wegimpulse
des Fahrzeuges (Leitung 8, zur Ermittlung des zurück
gelegten Weges und der Geschwindigkeit) sowie die
Drehzahl des Motors (Leitung 9) eingelesen. Das Dreh
moment kann aus weiteren, bei Motorsteuerelektroniken
in der Regel vorhandenen Meßgrößen, abgeleitet und da
her als bekannt vorausgesetzt werden.
Aufgrund der errechneten Daten werden die in einem Öl
mengenkennfeld 5 gespeicherten und empirisch ermittel
ten Ölverbrauchsmengen abgerufen und anschließend von
der Auswerteeinrichtung 4 der errechnete Wert an einen
Handheld-Tester 6 weitergegeben, auf dem dann der weg
bezogene Ölverbrauch, beispielsweise in Litern pro
1000 Kilometer, und/oder der gesamte Ölverbrauch abge
lesen werden kann, oder, wenn der Ölstand zu niedrig
ist, wird der Fahrer über das Anzeigeinstrument 3 in
formiert.
In dem Ölmengenkennfeld 5 sind auf der Abszisse ver
schiedene Drehzahlbereiche in U/min dargestellt, wäh
rend auf der Ordinate die relative Häufigkeit des
Schaltzustandes "EIN" des Ölstandsschalters 2 abgetra
gen ist.
Mit Hilfe des Handheld-Testers 6 können im Display Da
ten 7 angezeigt werden, wie beispielsweise der Ölver
brauch in Litern pro 1000 km, der gesamte Ölverbrauch
oder die nachgefüllte Ölmenge.
Anhand der Fig. 2 bis 5 soll nun genauer die Funk
tionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrie
ben werden.
Hierzu sollen nun die Verarbeitungsschritte in der
Auswerteeinrichtung 4 verdeutlicht werden. Die in Fig.
1 beschriebenen Meßgrößen, also die Öltemperatur, das
Wegimpulssignal, die aktuelle Drehzahl und das Signal
des Ölstandsschalters 2 werden in die Auswerteeinrich
tung 4 eingelesen und in äquidistanten Zeitabständen
- z. B. 1 Sekunde - abgetastet.
In Fig. 2 ist dargestellt, wie entsprechend den Werten
der Drehzahl und des Zustandes des Ölstandsschalters
die Speicherzellen einer zwei-dimensionalen Häufig
keitsmatrix im Abtastrhythmus hochgezählt werden (Ver
bundklassierung).
Die Öltemperatur wird hierbei insofern berücksichtigt,
als die beschriebene Klassierung nur innerhalb eines
definierten Temperaturfensters durchgeführt wird.
In ähnlicher Weise ist hier optional der Einfluß des
Motordrehmomentes ("Last") denkbar, indem die Klassie
rung ebenfalls nur für hinreichend beruhigte "Fahrsi
tuationen", d. h. hinreichend kleine Änderungen der
Last pro Zeiteinheit, erfolgt.
Die Häufigkeiten des Schaltzustandes "EIN" oder "AUS"
des Ölstandsschalters 2 sind auf der y-Achse des Dia
grammes abgetragen. Die x-Achse zeigt die möglichen
Schaltzustände des Ölstandsschalters 2, während auf
der n-Achse die verschiedenen Drehzahlbereiche des Mo
tors 1 dargestellt sind. Die relative Häufigkeit "Öl
standschalter EIN" wird nun errechnet, indem der Quo
tient aus der absoluten Häufigkeit y (EIN) und der Ge
samthäufigkeit y (EIN und AUS) je Drehzahlklasse ge
bildet wird.
Fig. 3 zeigt Beispiele für Zuordnungen innerhalb des
in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichneten Öl
mengenkennfeldes. Hierbei wird jedem Drehzahlbereich
(auf der n-Achse dargestellt) mit seiner dazugehörigen
relativen Häufigkeit auf der y-Achse (siehe Fig. 2)
ein bestimmter festgelegter, zuvor empirisch ermittel
ter Ölmengenwert in Litern zugeordnet, der die Ölmenge
bei den derzeit eingelesen Meßgrößen darstellt.
Am Ende eines festgelegten Wegintervalls (z. B. 50 oder
100 km) wird aus dem beschriebenen Ölmengen-Kennfeld
für alle Drehzahlklassen die jeweils zugehörige Ölmen
ge ermittelt, wie in Fig. 4 dargestellt. Hierbei sind
auf der Abszisse die unterschiedlichen Drehzahlberei
che in U/min und auf der Ordinate die Ölmenge in Li
tern abgetragen.
In Fig. 4 wurde durch die in der Grafik aneinanderge
reihten Blöcke eine Gerade gelegt (gestrichelt ge
zeichnet). Auf diese Weise erhält man die für das be
trachtete Wegintervall (hier 50 km) gemittelte und von
den unterschiedlichen Drehzahleinflüssen bereinigte
Ölmenge.
Alternativ kann hier auch eine Gewichtung stattfinden,
bei der dichter besetzte Drehzahlfelder (in Fig. 2)
auf die gemittelte Ölmenge stärkeren Einfluß haben als
schwächer besetzte Drehzahlfelder.
In Fig. 5 ist dargestellt, wie aus den Ölmengen (auf
der Ordinate abgetragen) der gesamte Ölverbrauch für
eine gefahrene Strecke (auf der Abszisse abgetragen)
ermittelt wird.
Aus der hieraus gewonnenen Kenntnis der aktuellen Öl
menge kann der Fahrer, unabhängig vom derzeitigen
Fahrzustand des Kraftfahrzeuges, unter Berücksichti
gung der Geometrie der Ölwanne des Motors 1 über einen
eventuell zu niedrigen Öl stand rechtzeitig informiert
werden.
Über den in Fig. 1 dargestellten Handheld-Tester 6
werden die in der Auswerteeinrichtung 4 gespeicherten
Daten an das Wartungspersonal weitergegeben. Der Hand
held-Tester 6 wird über eine geeignete Schnittstelle
an die Auswerteeinrichtung 4 angeschlossen und die er
mittelten Daten werden auf dem mehrzeiligen Display
des Handheld-Testers 6 angezeigt. Der Handheld-Tester
6 hat somit die Funktion eines Kommunikationsgerätes
zwischen dem Wartungspersonal und der Auswerteeinrich
tung 4.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung kann die Meß- und/oder Schalteinrichtung 2
auch als Temperaturfühler (nicht dargestellt) ausge
führt sein. Alternativ kann jedoch auch der Tempera
tursensor 5 des beschriebenen Ausführungsbeispiels
verwendet werden.
Mit dem Temperaturfühler, der auf beliebige Art und
Weise ausgeführt sein kann, werden Temperatursprünge
der Öltemperatur in einer festgelegten Zeiteinheit er
mittelt.
Da sich das Motoröl im Normalfall nur sehr langsam er
wärmt bzw. abkühlt, kann aufgrund derartiger Tempera
tursprünge auf das Ein-/Austauchen des Temperaturfüh
lers und somit über den Ölpegel auf die Ölmasse bzw.
den Ölverbrauch geschlossen werden.
Anstatt des Feststellens des Schaltzustandes "EIN" des
Ölstandsschalters 2 wird nun die Häufigkeit von Tempe
ratursprüngen der Öltemperatur über einen festgelegten
Zeitraum ermittelt. Die hierfür ermittelten Werte wer
den dann dem gleichen Auswerteverfahren unterzogen wie
die ermittelten Werte für den Schaltzustand "EIN" des
Ölstandschalters 2 bei dem bereits beschriebenen Aus
führungsbeispiel.
Somit läßt sich auch über schnelle Temperaturänderun
gen des Motoröles der Ölverbrauch und somit der ak
tuelle Ölstand feststellen, da aufgrund der Tempera
tursprünge auf bestimmte Belastungszustände des Mo
tors, insbesondere im Zusammenhang mit zusätzlichen
Meßgrößen, wie beispielsweise der Drehzahl des Motors,
rückgeschlossen werden kann.
Die Ermittlung des Ölverbrauches über Temperatursprün
ge kann unabhängig von einem anderen Verfahren zur Er
mittlung des Ölverbrauchs erfolgen, oder aber bei
spielsweise in Ergänzung zu dem im Zusammenhang mit
den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Verfahren, wobei bei
einer Kombination beider Möglichkeiten die statisti
sche Genauigkeit der Aussagen über den Ölverbrauch
oder Ölunter- bzw. Überfüllung höher wird. Wird der
Ölverbrauch des Motors nur mittels des Temperatursen
sors bestimmt, kann auf den Ölstandsschalter 2 ver
zichtet werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Ermittlung des Ölverbrauches eines
Motors in einem Fahrzeug, mit einer in der Ölwanne
des Motors angeordneten Meß- und/oder Schaltein
richtung
dadurch gekennzeichnet, daß
von der Meß- und/oder Schalteinrichtung (2) spezi
fische Zustandswerte des Öls und/oder das Unter
schreiten eines voreingestellten Niveaus ermittelt
werden, wonach die spezifischen Zustandswerte an
eine Auswerteeinrichtung (4) gegeben werden, wobei
wenigstens die wichtigsten Motorbetriebsgrößen be
rücksichtigt werden, wonach unter Berücksichtigung
der Ölwannengeometrie des Motors (1) die in der Öl
wanne vorhandene Ölmenge festgestellt und im Ver
gleich mit einer gefahrenen Wegstrecke daraus der
Ölverbrauch pro Wegeinheit ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine der Motorbetriebsgrößen die Drehzahl des Mo
tors ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine der Motorbetriebsgrößen die Öltemperatur ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
Temperatursprünge in der Betriebstemperatur des Öls
gemessen werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Ölstandschalter (2), eine Auswerteeinrichtung
(4) und Meßglieder (5) vorhanden sind, die die
wichtigsten Motorbetriebsgrößen aufnehmen und daß
in der Auswerteeinrichtung (4) unter Berücksichti
gung der Ölwannengeometrie des Motors und der er
mittelten Meßgrößen die in der Ölwanne vorhandene
Ölmenge feststellbar ist, und daß im Vergleich mit
einer gefahrenen Wegstrecke daraus der Ölverbrauch
pro Wegeinheit ermittelbar ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Temperaturfühler, eine Auswerteeinrichtung (4)
und Meßglieder (5) vorhanden sind, die die wichtig
sten Motorbetriebsgrößen aufnehmen und daß in der
Auswerteeinrichtung (4) unter Berücksichtigung der
Ölwannengeometrie des Motors und der ermittelten
Meßgrößen die in der Ölwanne vorhandene Ölmenge
feststellbar ist, und daß im Vergleich mit einer
gefahrenen Wegstrecke daraus der Ölverbrauch pro
Wegeinheit ermittelbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Anzeige des Ölstandes ein Anzeigeinstrument (3)
und/oder ein Handheld-Tester (6) vorgesehen sind.
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Family
ID=6510730
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