DE4429234C2 - Verfahren zur Ermittlung des Ölverbrauchs eines Motors - Google Patents

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.

Aus der DE-PS 39 26 207 ist eine Meßanordnung zum Mes­ sen der Veränderung einer Flüssigkeitsmenge, insbeson­ dere der Ölmenge in einer Brennkraftmaschine, bekannt.

Bei der aus der genannten Druckschrift bekannten Vor­ richtung sind zwei mit dem Sumpf einer Ölwanne der Brennkraftmaschine verbindbare Meßkammern vorgesehen, wobei das Ölniveau in beiden Meßkammern vor Beginn der Messung dem Niveau im Sumpf der Ölwanne entspricht und die Veränderung des Ölniveaus in wenigstens einer Meß­ kammer über die Laufzeit von akustischen Signalen er­ mittelt und in einer Auswerteinrichtung verarbeitet wird.

Allerdings ist mit der beschriebenen Anordnung ledig­ lich eine qualitative Veränderung des Ölstandes bzw. der Ölmenge in der Brennkraftmaschine ermittelbar, nicht jedoch deren genauer Betrag.

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 der Häufigkeit und der Zeitdauer des Anstehens der Zustandssignale 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 2 (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 12 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 12 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 7 Da­ ten angezeigt werden, wie beispielsweise der Ölver­ brauch in Litern pro 1.000 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 äqui-distanten 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 12 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 Ölstand 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 7 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 (6)

1. Verfahren zur Ermittlung des Ölverbrauches eines Motors in einem Fahrzeug, mit einer in der Ölwanne des Motors angeordneten Meß- und/oder Schaltein­ richtung, wobei die Häufigkeit von Zustandssignalen der Meß- und/oder Schalteinrichtung und die Zeit­ dauer des Anstehens der Zustandssignale gemessen und in eine Auswerteeinrichtung eingelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit der Häufigkeit und der Zeitdauer des Anstehens der Zustandssignale der Meß- und/oder Schalteinrichtung (2) die gemessene Öltemperatur und Wegimpulse zur Ermittlung des zurückgelegten Weges und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges sowie die Drehzahl des Motors (1) in die Auswerteeinrich­ tung (4) eingelesen werden und unter Berücksichti­ gung der Ölwannengeometrie des Motors (1) die in der Ölwanne vorhandene Ölmenge ermittelt wird, wo­ nach die ermittelte Ölmenge mit Ölverbrauchsmengen verglichen wird, die in einem Ölmengenkennfeld (12) gespeichert sind, wonach der wegbezogene Ölver­ brauch des Fahrzeuges und/oder der gesamte Ölver­ brauch ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandssignale die Schaltzustände "EIN" der als Ölstandsschalter (2) ausgebildeten Meß- und/oder Schalteinrichtung gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandssignale Temperatursprünge der Öltempe­ ratur gemessen werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem in der Ölwanne des Mo­ tors angeordneten Ölstandsschalter und einer mit dem Ölstandsschalter verbundenen Auswerteeinrich­ tung, gekennzeichnet durch Meßglieder, welche die Motorbetriebsgrößen Öltempe­ ratur und Drehzahl sowie den zurückgelegten Weg des Fahrzeuges aufnehmen, wobei in der Auswerteeinrich­ tung (4) unter Berücksichtigung der Ölwannengeome­ trie des Motors (1) und der ermittelten Meßgrößen die in der Ölwanne vorhandene Ölmenge feststellbar ist, und wobei im Vergleich mit einer gefahrenen Wegstrecke daraus der Ölverbrauch pro Wegeinheit ermittelbar und anzeigbar ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, mit einer in der Ölwanne des Mo­ tors angeordneten Meß- und/oder Schalteinrichtung und einer mit der Meß- und/oder Schalteinrichtung verbundenen Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und/oder Schalteinrichtung als Temperatur­ fühler ausgebildet ist und daß Meßglieder, welche die Motorbetriebsgrößen Öltemperatur und Drehzahl sowie den zurückgelegten Weg des Fahrzeuges aufneh­ men, vorhanden sind, wobei in der Auswerteeinrich­ tung (4) unter Berücksichtigung der Ölwannengeome­ trie des Motors (1) und der ermittelten Meßgrößen die in der Ölwanne vorhandene Ölmenge feststellbar ist, und wobei im Vergleich mit einer gefahrenen Wegstrecke daraus der Ölverbrauch pro Wegeinheit ermittelbar und anzeigbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Ölstandes ein Anzeigeinstrument (3) und/oder ein Handheld-Tester (6) vorgesehen sind.