DE60026127T2

DE60026127T2 - Ölalterungssensor

Info

Publication number: DE60026127T2
Application number: DE60026127T
Authority: DE
Inventors: Stephanie Edet
Original assignee: SC2N SAS
Current assignee: SC2N SAS
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: FR2803038B1; DE60026127D1; ATE318410T1; EP1111383A1; FR2803038A1; ES2255962T3; EP1111383B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Vorrichtungen zur Kontrolle/Messung der Abnutzung von Schmiermitteln, besonders des Öls, das im Kraftfahrzeug benutzt wird.
Zahlreiche Vorrichtungen wurden bereits vorgeschlagen, besonders auf der Grundlage kapazitiver Systeme, um zu versuchen, bei der Messung der Abnutzung von Öl oder äquivalenter Schmiermittel voranzukommen.
Das Dokument WO 98/52 073 offenbart eine Vorrichtung zur Analyse von Strömungsmitteln durch Messung ihrer Impedanz, besonders der Phase der Impedanz.
Es schlägt insbesondere vor, die Entwicklung der Phase der Impedanz in Funktion der Erregungsfrequenz zu messen.
Indessen haben sich die bislang vorgeschlagenen Vorrichtungen als gleichzeitig kompliziert und wenig genau erwiesen.
In der Praxis sind die Benutzer bis heute dazu gezwungen, eine regelmäßige Kontrolle des Ölstandes vorzunehmen und neues Öl hinzuzufügen, wenn der Ölstand unter eine bestimmte Grenze abgefallen ist, mit regelmäßigen und vollständigen Ölwechseln, wenn ein gegebener Kilometerstand der Benutzung erreicht ist.
Nun hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein neues, einfaches, verläßliches und ökonomisches System vorzuschlagen.
Dieses Ziel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung dank einer Vorrichtung zur Messung der Phase erreicht, wie sie im beigefügten Anspruch 1 definiert ist.
Nach einem anderen, vorteilhaften Merkmal der Erfindung geht die Vorrichtung mit einer Überwachung der Phase der Impedanz und einem Vergleich der Phase der Impedanz mit einer spezifischen Schwelle zum Auslösen einer Warnung "Ölwechsel oder Wartung" vor, wenn diese spezifische Schwelle fehlerhaft durch die Phase der Impedanz überschritten wird.
Andere Merkmale, Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der Lektüre der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und angesichts der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die als nicht einschränkendes Beispiel vorgelegt sind und in denen:
1 eine schematische Ansicht einer Meßvorrichtung in Übereinklang mit der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 bis 11 experimentelle Kurven darstellen, die von mehreren Ölproben erhalten wurden und die Phase der Impedanz dieser Öle in Funktion verschiedener Parameter abbilden; genauer gesagt:
2 die Entwicklung der Phase der Impedanz eines Öls für einen Benzinmotor in Funktion der Zahl von Benutzungsstunden auf einem Motorprüfstand darstellt,
3 die Phase der Impedanz eines Öls eines Benzinmotors in Funktion der Kilometerleistung darstellt,
4 die Phase der Impedanz eines Öls für einen Dieselmotor in Funktion der Kilometerleistung darstellt,
5 die Phase der Impedanz eines Öls für einen Dieselmotor in Funktion der Fahrzeug-Kilometerleistung darstellt, ausgedrückt in jeweils tausend Kilometern,
6 die Phase der Impedanz von Ölwechselölen für verschiedene Familien von Ölen darstellt, deren Werte, die neuen Ölen entsprechen, unter dem Bezug HN klassifiziert sind, während die Werte der Öle, die benutzt wurden, Ölen entsprechen, die etwa 10 000 km auf verschiedenen Motoren benutzt wurden,
7 die Phase der Impedanz von Ölen darstellt, die durch Benzin verschmutzt wurden, in Funktion der Konzentration von Benzin in %,
8 die Phase der Impedanz von Ölen darstellt, die durch Gasöl verschmutzt wurden, in Funktion der Konzentration von Gasöl in %,
9 die Entwicklung der Phase der Impedanz in Funktion der Temperatur für ein neues und ein benutztes Öl darstellt,
10 und 11 für andere Typen von Ölen Kurven ähnlich 9 darstellen,
12 schematisch die Entwicklung der Phase der Impedanz eines Öles im Laufe der Zeit darstellt, in Funktion einer normalen Benutzung, und
13 die Entwicklung der Phase der Impedanz im Fall der versehentlichen Verschmutzung mit Brennstoff oder einem anderen, verschmutzenden Element darstellt, etwa Kühlflüssigkeit.
Die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung weist Mittel 10 auf, die dazu konzipiert sind, die Phase der Impedanz einer zu überwachenden Ölprobe zu messen.
Diese Mittel 10 umfassen bevorzugt Mittel, die geeignet sind, eine bekannte, wechselbare Spannung, zum Beispiel eine sinusförmige, zwischen zwei elektrisch leitfähigen Elektroden 20, 22 anzulegen, die in eine Probe des betrachteten Öls getaucht sind, und Mittel, die geeignet sind, die Phasenverschiebung zwischen der vorgenannten Spannung und dem resultierenden Strom zu messen.
Die Phase der Impedanz hängt, wohlgemerkt, vom Wert der resistiven, induktiven und kapazitiven Bestandteile des Öls ab, das heißt, zunächst der fundamentale Bestandteile bildenden Elemente des betrachteten Öls, aber auch ebenso der Elemente, die in der Lage sind, sich aus einer Benutzung oder Verschmutzung des Öls zu ergeben, wie etwa der Ergebnisse von Oxidierung, einer Verschmutzung durch einen Brennstoff (Benzin oder Diesel, einer Kühlflüssigkeit, von Wasser oder von jedem anderen, äquivalenten Fremdkörper.
Nach der Ausführungsform, die in 1 schematisch dargestellt ist, sind die beiden Elektroden 20, 22 von kreisförmiger Rotationsform und konzentrisch.
Die Erfindung ist jedoch, worauf ausdrücklich hingewiesen wird, nicht auf diese genaue Ausführungsform beschränkt.
Als nichteinschränkendes Beispiel können die beiden Elektroden 20, 22 als parallele Platten geformt sein.
Die zahlreichen Versuche, die von der Anmelderin durchgeführt wurden, und die in den beigefügten 2 bis 11 teilweise aufgeführt sind, haben ein erstes Phänomen offengelegt: die Oxidierung des Öls, die sich aus seinem normalen Gebrauch ergibt, führt zu einer fortschreitenden Verringerung der Phase der Impedanz (siehe 2 bis 6).
Die 2 bis 6 offenbaren zum Beispiel eine Entwicklung der Phase der Impedanz in einem Bereich, der etwa zwischen –55° und etwa –85° für ein gebrauchtes Öl liegt, über einem Bereich der Frequenz. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß, wie man in den beigefügten Figuren ersieht, die Entwicklung der Phase der Impedanz nicht integriert diesen Bereich abdecken kann.
Dieses Phänomen ist in 12 schematisch dargestellt, in der man durch das Bezugszeichen S1 eine Schwelle identifiziert hat, diesseits deren man das Öl als außer Gebrauch ansehen kann.
Hierzu weisen bevorzugt die der vorliegenden Erfindung entsprechenden Mittel 10 Mittel auf, die geeignet sind, die Phase der Impedanz der Ölprobe mit der Schwelle S1 zu vergleichen, und Mittel, die geeignet sind, einen Alarm "Ölwechsel oder Wartung" zu erzeugen, wenn die Phase der Impedanz durch eine Störung diese Schwelle S1 überschreitet. Die Erzeugung dieses Alarms signalisiert dem Benutzer die Notwendigkeit, das Öl durch neues Öl zu ersetzen.
Die Versuche, die durch die Anmelderin durchgeführt wurden, haben im übrigen offenbart, daß die Amplitude der Phase der Impedanz der betrachteten Ölprobe von einem Öl zum anderen variieren kann. Infolge dieser Tatsache ist die Messung differentiell oder relativ durchgeführt und nicht Sache des absoluten Wertes. Anders ausgedrückt, die benutzte Schwelle S1 entspricht bevorzugt einem Prozentsatz des für die Phase gemessenen Anfangswertes und ist nicht Sache eines festen und standardisierten Wertes, gleichgültig, um welches Öl es sich handelt.
Die von der Anmelderin durchgeführten Versuche haben ein zweites Phänomen offenbart: im Fall der Verschmutzung des Öls durch einen Fremdkörper wie einen Brennstoff des Typs Benzin oder Diesel, ja sogar durch eine Kühlflüssigkeit oder durch Wasser, der bzw. die zum Bespiel zu einem mechanischen Ausfall führt, erhöht sich die Impedanz der Ölprobe (siehe besonders die beigefügten 7 und 8).
Noch genauer, die von der Anmelderin durchgeführten Versuche haben vor der Verschmutzung eine Steigung mit negativem Vorzeichen, doch dann nach dieser mit positivem Vorzeichen offenbart.
Dieses Phänomen ist schematisch in 13 dargestellt, in der man einerseits die Entwicklung der Phase der Impedanz φ und andererseits die Entwicklung der Steigung dieser Phase dφ/dt abgebildet ist.
In diesem Kontext weisen die Mittel 10, die der vorliegenden Erfindung entsprechen, Mittel auf, die geeignet sind, die Steigung der Phase der Impedanz zu messen, und Mittel, die geeignet sind, die Entwicklungen dieser Steigung mit einem Schwellenwert zu vergleichen, um einen Alarm "mechanischer Ausfall" zu erzeugen, wenn die Änderung der Steigung der Phase der Impedanz eine zweite bestimmte Schwelle überschreitet. Die Erzeugung dieses Alarms "mechanischer Ausfall" regt den Benutzer an, sich rasch an eine Servicestation zu wenden, wobei diese Art von Alarm im Prinzip eine mechanische Störung anzeigt, die zu einer schweren Verschmutzung des Öls durch einen Fremdkörper führt, wie etwa, wie schon vorher angegeben, durch einen Brennstoff, zum Beispiel Benzin oder Diesel, ja sogar durch Kühlflüssigkeit oder Wasser.
Im übrigen haben es die von der Anmelderin durchgeführten Versuche gezeigt, daß die Entwicklung der Phase der Impedanz der Ölprobe sich in Funktion der Temperatur ändert (siehe zum Beispiel die 9 bis 11).
Aus diesem Grund weisen bevorzugt die Mittel 10 außerdem einen Temperaturmeßfühler auf, sowie Mittel, die geeignet sind, den Wert der Phase der Impedanz zu korrigieren, der für die Behandlung verwendet wird, und zwar in Funktion der gemessenen Temperatur und auf der Grundlage eines vorher festgelegten Nomogramms oder etwas Äquivalentem.

Claims

Vorrichtung zur Messung der Abnutzung eines Schmiermittels, zum Beispiel des Öls in einem Kraftfahrzeug, die eine Vorrichtung (10) zur Messung der Phase der Impedanz des Schmiermittels umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung Mittel zur Messung der Steigung der Phase der Impedanz (dφ/dt) und Mittel umfassen, die geeignet sind, die zeitliche Entwicklung der Steigung der Phase der Impedanz (dφ/dt) mit einem Schwellenwert zu vergleichen und einen Alarm "mechanische Störung" zu erzeugen, wenn die Entwicklung der Steigung der Phase der Impedanz (dφ/dt) einen bestimmten Schwellenwert übersteigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel umfaßt, die geeignet sind, die Amplitude der Phase der Impedanz des Schmiermittels mit einem Schwellenwert (S1) zu vergleichen, sowie Mittel, die geeignet sind, eine Warnung "Ölwechsel oder Wartung" zu erzeugen, wenn der genannte Schwellenwert (S1) durch einen Defekt überschritten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der betrachtete Schwellenwert (S1) ein relativer Schwellenwert ist, der auf der Messung des Anfangswertes der Phase der Impedanz beruht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel, die geeignet sind, eine Wechselspannung zwischen zwei Elektroden (20, 22) anzulegen, die in eine Probe des zu überwachenden Schmiermittels tauchen, und Mittel umfaßt, die geeignet sind, die Phase des entsprechenden Stroms in Bezug auf die genannte, angelegte Spannung zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20, 22) aus zylindrischen, konzentrischen Elektroden gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Messung der Temperatur und Mittel umfaßt, die geeignet sind, eine Korrektur an die Messung der Phase der Impedanz in Funktion der erfaßten Temperatur anzulegen.