JP2005500549A - 液体の粘性を測定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

液体（１２）の粘性を測定する方法および装置であり、ここでは粘性センサ（２０）の箇所における液体（１２）の温度を、時間的に以前の温度測定および／または粘性測定から推量する。

Description

【０００１】
従来技術
自動車において、必要なエンジンオイル交換を表示する、ソフトウェアベースの複数のシステムが公知である。このようなシステムのうちの幾つかは、パラメータを評価するアルゴリズムに基づく。これらのパラメータは、最後のオイル交換から走行したキロメートル走行実績またはコールドスタートの頻度等である。
【０００２】
これとは択一的に別の公知の方法では、直接的に物理的なオイル状態をあらわすセンサ信号が使用される。ここでは例えば適切なセンサによってオイルの比誘電率または極めて信頼性の高い量としてオイルの粘性が測定される。ここでは最後のオイル交換以来のエンジンオイルの粘性変化を求めることから粘性に基づくオイル交換基準が導出される。それは通常エンジンオイルの消耗が、粘性値の上昇と結びついているからである。表示装置が接続された評価用電子回路において、従来技術では、例えば粘性境界値が記憶される。この粘性境界値はエンジンオイルの測定された粘性値と比較されて、この粘性境界値を上回った場合には車両運転手に次のエンジンオイル交換の時期になったことが指摘される。
【０００３】
従来技術から公知のこの方法から求められた物理的なオイルパラメータは、一般的に温度に依存するので、比較値の決定には温度補償計算が必要である。さらにまだ公開されていない特許出願ＤＥ１０００８５４７号からエンジンオイルの消耗を判定する方法が公知である。この方法ではセンサによってエンジンオイルのオイル粘性が測定され、センサによってエンジンオイルのオイル粘性が測定され、オイル粘性を測定するこのセンサに、オイル温度を同時に求める温度センサが配属され、ここでエンジンの冷却フェーズ中のオイル粘性およびオイル温度がエンジンの遮断後に測定される。
【０００４】
発明の利点
請求項の特徴部分の構成を有する本発明による方法および本発明による装置はこれに対して、任意の時点、すなわちエンジンの冷却フェーズ中だけでなく、オイル粘性を測定することができるという利点を有する。さらに本発明の方法および本発明の装置は、粘性のより正確な検出を有利に行うことができることを特徴とする。つまりエンジンオイル等の液体の駆動材料を監視する際、粘性センサを用いた粘性の測定が目下の液体の状態を判定するために使用される。しかし通例、粘性ηは強く温度に依存する量なので、温度センサによって同時に温度Ｔを求めることが不可欠である。相応に検出された粘性−温度−測定値対｛η， Ｔ｝は、液体の粘性−温度−特性η＝η（Ｔ）の１つの点を特徴付ける。異なる温度下で複数の点を検出する場合（これは例えばエンジンオイルの場合のように、監視されるべき媒体が通常駆動において加熱および冷却される場合には容易に可能である）、複数の測定値対が特性η（Ｔ）の補間に使用される。独立請求項に従った本発明の方法は次の利点を有する。すなわち粘性−温度−測定値対｛η， Ｔ｝をより高い精度で求めることができ、従って粘性−温度−特性η＝η（Ｔ）のより正確な特徴付けに使用することができるという利点である。なぜなら粘性センサによって測定された粘性ηは通常、温度センサによって測定された温度と異なる温度の下で検出されるからである。粘性センサと温度センサを空間的に分けることによって引き起こされる、粘性センサの箇所と温度センサの箇所とでの液体の異なる温度は、液体中の温度勾配に起因する。このような温度勾配は有利には、監視されるべき液体における激しい熱供給時ないしは熱放出時に生じる。それ故に本発明の方法および本発明の装置はとりわけ、温度勾配が大きい場合に有利に使用される。なぜならこのような場合には本発明による方法ないしは本発明による装置なしで実施される粘性測定はとりわけ不正確であるからである。
【０００５】
従属請求項に記載された手段によって、独立請求項に記載された方法および請求項６に記載された装置の有利な発展形態および改善が可能である。
【０００６】
図面
本発明の実施例を図示し、以下の明細書でより詳細に説明する。図には測定装置の基本図が示されている。
【０００７】
実施例の説明
図には液体１２を有する容器１０が示されている。容器１０内ないし容器１０に接して粘性センサ２０および温度センサ３０が設けられている。粘性センサ２０も温度センサ３０も評価ユニット４０と接続されている。参照番号１４で示された２つの矢印によって、図示された容器１０で熱および／または液体１２の供給および／または放出が駆動下で生じることが示されている。さらに容器１０内の液体１２は例えば循環ポンプによってまたは対流によっても動かされる。ここで容器１０の特に低温または特に高温の場所によって液体１２内で温度勾配が生じる。
【０００８】
液体１２内に所定の時点ｔで温度勾配が存在していることを前提条件とすると、粘性センサ２０と温度センサ３０が空間的に離れていることによって、粘性センサ２０の空間的な位置における液体１２の温度が、温度センサ３０の位置における液体の温度と異なる。これと相応に、温度センサ３０によって測定された温度Ｔ_３０は、粘性センサ２０の場所での液体１２の（基本的には知られていない）温度Ｔ_２０をあらわさない。これに従うと先験的にはこの粘性−温度−測定値対｛η， Ｔ_３０｝を、誤りなく粘性−温度−特性η＝η（Ｔ）の特徴付けに使用することはできないであろう。なぜなら粘性センサ２０によって測定された粘性ηは一般的にＴ_３０と異なる温度（すなわちＴ_２０）のもとで検出されているからである。しかし本発明は、有効な測定値対を検出する方法を示す。
【０００９】
前述の温度勾配は有利には、監視されるべき液体１２内での激しい熱供給時ないしは熱放出時に生じる。このような熱供給ないし熱放出は図には参照番号１４およびこれに相応する矢印によって示されている。このような熱供給の中止時には温度分布は熱的な補償過程によってほぼ一定であるので、目標とされる精度の範囲内で式
Ｔ_３０＝Ｔ_２０
が成り立つ。
【００１０】
本発明では、記録された測定値ないしは測定値対の列から次のような値をフィルタリングするアルゴリズムが使用される。すなわち充分な精度で粘性−温度−特性η（Ｔ）の検出に使用される値である。非連続的な複数の時点ｔ_ｋでの複数の粘性測定値η_ｋおよび温度測定値ｔ_３０，ｋの記録から出発する場合、これが例えば評価ユニット４０内のマイクロコントローラによって実行可能であるように、所定の時点、例えば時点ｔ_ｋで対になっている値を１つの測定値３個組Ｍ_ｋ＝｛η_ｋ， Ｔ_３０，ｋ， ｔ_ｋ｝にまとめることができる。ここでインデックスｋはηでもＴ_３０でも、これらの測定値がｋ番目の測定時点で測定されたものであることを示す。一般的に時点ｔ_ｋに属する測定値３個組に対するアルゴリズムは、尺度数Ｚ_ｋないし尺度Ｚ_ｋを検出する。ここでこの尺度数ないし尺度は、温度分布における不均一性の程度を、目下の測定値３個組並びに最後のＮ測定値３個組Ｍ_ｋ−１からＭ_ｋ−Ｎに基づいて評価する。これは一般的に
Ｚ_ｋ＝ｆ（Ｍ_ｋ， Ｍ_ｋ−１， ．．．．．．．．．．．．．．Ｍ_ｋ−Ｎ）
を意味する。
【００１１】
尺度数ないし尺度は、一定の閾値Ｓないし閾を下回ることが、温度勾配の受け入れ可能な低下を示すように定められるべきである。すなわち：属する尺度数がＺ_ｋ＜Ｓ
である全ての測定値対｛η_ｋ， Ｔ_３０，ｋ｝が、充分な精度で粘性−温度−特性η＝η（Ｔ）の点として見なされる。
【００１２】
提案された方法の物理的な背景は、熱的な補償過程によって、ローカルな温度の小さくなる時間的な変化から比較的小さい空間的温度勾配を推量することができるという想定である。例えばこれに対して、Ｚ_ｋの構成に対するとりわけ容易な例を挙げる。法則
【００１３】
【数１】

【００１４】
によって、温度測定値の時間的な微分商の値が液体の温度の不均一性に対する尺度として検出される。このようにして求められた尺度Ｚ_ｋが所定の閾値Ｓを下回っている場合、温度分布は充分に均一であるとみなされる。このような例では目下の測定値３個組と時間的にそれ以前の測定値３個組だけが観察される。これはＮ＝１であることを意味する。さらに温度測定値のみがＺ_ｋを構成するために使用されている。本発明では例えば粘性測定値における変化の評価（粘性センサ２０の箇所における温度変化を間接的に評価するため）ないしは過去に存在する複数の値３個組の観察によって、同じようにこの式は一般化される。
【００１５】
本発明ではさらに測定値３個組を単にフィルタリングする代わりに、これが修正される。これはとりわけ次の場合に有利に実行可能である。すなわち液体の加熱メカニズム／冷却メカニズムが非常によく研究されて周知であり、相応の温度勾配の構成が詳細に研究されている場合である。例えば本発明では、測定された時間的な温度変化から相応の誤差
ε＝Ｔ_２０−Ｔ_３０
を推量し、測定値Ｔ_３０を相応に修正する。
【００１６】
温度勾配を評価するために、複数の温度センサ３０を空間的に分けて配置することもできる。この場合には、図示された唯一の温度センサ３０の代わりに、複数のこの種の温度センサを異なる箇所、特に容器１０の異なる箇所に本発明と相応に設けることができる。これによって粘性センサ２０の場所での温度を、例えば平均化によって評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の測定装置をあらわす概略図である。

Claims (6)

1. 液体（１２）の温度に依存して液体（１２）の粘性を測定する方法であって、
   粘性センサ（２０）と、少なくとも１つの温度センサ（３０）が設けられている形式の方法において、
   前記温度センサ（３０）および粘性センサ（２０）を異なる箇所に設け、
   粘性センサ（２０）の箇所における液体（１２）の所定の時点での温度または、温度センサ（３０）の箇所における液体（１２）の所定の時点での粘性を、
   ・時間的に以前の温度測定および／または粘性測定、および／または
   ・異なる箇所における所定の時点での複数の温度測定
   から推量する、
   ことを特徴とする、液体の粘性を測定する方法。
2. 液体（１２）の温度の不均一性の尺度（Ｚ）が所定の閾値（Ｓ）を上回っている場合、前記粘性センサ（２０）および／または温度センサ（３０）の測定値を拒否する、請求項１記載の方法。
3. 前記粘性センサ（２０）および／または温度センサ（３０）の測定値を、液体（１２）の温度の不均一性の尺度（Ｚ）に依存して修正する、請求項１記載の方法。
4. 液体（１２）の温度の不均一性の尺度（Ｚ）として、温度および／または粘性の時間的な微分商を使用する、請求項２または３記載の方法。
5. 液体の温度の不均一性の尺度（Ｚ）を、液体（１２）の測定された温度および／または粘性の時間的経過から求める、請求項２または３記載の方法。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載の方法を実行する、ことを特徴とする装置。