DE68909050T2 - Abnutzungsdetektionsvorrichtung für Schmieröl. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Erfassung der Verschlechterung von Schmieröl, wobei das Gerät die Erfassung der Verschlechterung des Schmieröls mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
• Mit der fortschreitenden Verbesserung der Gebrauchs- und Leistungseigenschaften von Verbrennungsmotoren, das heißt von Diesel- oder Benzinmotoren, wird Motorenöl unter noch schwierigeren Bedingungen verwendet. Es ist daher wichtig, den Termin richtig zu bestimmen, an dem das Motoröl ausgewechselt werden muß. Hierzu ist es erforderlich, den zunehmenden Verschlechterungszustand des Motoröls genau zu erfassen, um eine massive Erzeugung von Schlamm oder ein steiles Ansteigen der Viskosität (sogenannte Öleindickung) oder dergleichen zu vermeiden, was zu Motorstörungen führen kann.
• Üblicherweise wird die Verschlechterung von Schmieröl einschließlich des Motoröls durch physikalische und/oder chemische Parameter, wie die Viskosität, den Gesamtsäurewert, die Gesamtalkalität, und dergleichen, angezeigt. Unter anderem ist die Viskosität ein besonders wichtiger und typischer Parameter, so daß eine Anzahl von Methoden zum quantitativen Messen der Viskosität verschiedener Schmieröle bekannt sind. Eine Methode, die allgemein angewandt wird, macht von einem Viskosimeter zur Messung der Viskosität der aus einer Ölwanne entnommenen Schmierölprobe Gebrauch. Diese Methode erfordert jedoch nicht nur die Verwendung von komplizierten Viskosimeter- und Temperaturüberwachungseinrichtungen, sondern auch eine auszuführende, zeitraubende Probeentnahme, womit ein substantieller Ölverlust verbunden ist. Es ist daher schwierig, diese Methode konkret in einem Überwachungssystem einzusetzen, das für die Überwachung und Anzeige des fortschreitenden Verschlechterungszustandes des Schmieröls ausgelegt ist.
• Ein weiteres Gerät zur Messung der Viskosität von Schmieröl zwecks Erfassung des Verschlechterungszustandes desselben ist beispielsweise in der offengelegten Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 59-13193 offenbart, bei dem ein Flügelrad in einem Öldurchtrittskanal stromaufwärts der Ölwanne angeordnet ist, wobei sich die Welle des Flügelrades durch die Wand des Kanals erstreckt und mit einem außerhalb desselben angebrachten elektrischen Motor verbunden ist, der seinerseits über ein Reduktionsgetriebe mit einem integrierenden Instrument verbunden ist. Basierend auf dem Prinzip, wonach sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors mit der Viskosität des Schmieröls ändert, soll das bekannte Gerät den Verschlechterungszustand des Schmieröls durch den Integrationswert der Motorgeschwindigkeit anzeigen.
• Vom praktischen Standpunkt aus betrachtet weist das angesprochene Gerät jedoch verschiedene, nachfolgend aufgeführte Nachteile auf. Zunächst umfaßt das Gerät verschiedene bewegliche Komponenten und ist daher strukturell relativ kompliziert und teuer, und es ist oft schwierig, eine hohe Präzision und befriedigende Betriebszuverlässigkeit ohne mechanische Versager zu erzielen. Da weiter das Integrationsausgangssignal ein mechanisches und kein elektrisches Signal ist, ist es nicht immer möglich, die Anzeige des Integrationsinstrumentes gut im Gesichtsfeld des Bedieners anzubringen, so daß der Bediener die Anzeige eines übermäßig verschlechterten Zustandes des Schmieröls möglicherweise nicht wahrnimmt. Daher kann das bekannte Gerät nicht gut in einem praktischen Überwachungssystem zur Anzeige des fortschreitenden Verschlechterungszustandes des Motoröls angewandt werden.
• Ein weiteres bekanntes Gerät ist im Dokument DE-A-3 519 026 dargestellt und umfaßt alle im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale. Diesmal sind jedoch Öldrucksensoren stomaufwärts und stromabwärts eines Ölfilters angeordnet und erzeugen ein einzelnes Differenzsignal, das sowohl von der Ölviskosität als auch vom Verstopfungsgrad des Filters abhängt. Dementsprechend kann keiner der Faktoren vom anderen unterschieden werden.
• Es ist demgemäß ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu beseitigen und ein neues Gerät zu schaffen, das in der Lage ist, den Verschlechterungszustand des Schmieröls mit hoher Genauigkeit und befriedigender Betriebszuverlässigkeit zu erfassen, und das im Aufbau einfach und kostengünstiger ist.
• Hierzu wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gerät zur Erfassung des Verschlechterungszustandes eines Motoröls in einem druckgespeisten Schmierölversorgungssystem geschaffen, das einen Schmieröldurchtrittskanal mit einem Strömungswiderstandsabschnitt besitzt, und das aufweist:
• Einrichtungen zur Erfassung des Differenzdruckes zwischen den stromaufwärts- und stromabwärtsgelegenen Seiten des Strömungswiderstandsabschnittes; und
• Signalverarbeitungseinrichtungen zur Erzeugung eines Signals, das den Verschlechterungszustand des Schmieröls entsprechend der Viskosität des Schmieröls darstellt;
• gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Erzeugung eines Signals, das die Viskosität des Schmieröls entsprechend dem erfaßten Differenzdruck darstellt; wobei der Strömungswiderstandsabschnitts innerhalb des Schmieröldurchtrittskanals Kühlrohre mit einem relativ schmalen Durchmesser umfaßt, die in einem Ölkühler angebracht sind; und
• daß die Signalverarbeitungseinrichtungen für die Berechnung der Viskosität des Schmieröls in Übereinstimmung mit dem die Viskosität darstellenden Signal ausgelegt sind.
• Das vorgenannte druckgespeiste Schmierölsystem wird bei verschiedenen Verbrennungsmotoren, wie etwa Benzinmotoren, Dieselmotoren oder dergleichen verwendet, bei dem das in der Ölwanne gelagert Schmieröl jedem Teil zugeführt wird, das eine Schmierung unter Verwendung des Entladungsdruckes einer Pumpe erfordert. Bei einem solchen Schmierölversorgungssystem bildet ein Abschnitt kleinen Durchmessers, sofern er überhaupt nötig ist, innerhalb des Durchtrittskanals einen Strömungswiderstand, der zwischen den stromaufwärts und
• stromabwärts gelegenen Seiten des Abschnittes eine Druckdifferenz P herbeiführt.
• Die Druckdifferenz P steht in quantitativer Hinsicht mit der Viskosität u des durch den Kanal strömenden Schmieröls in enger Beziehung, wobei im Falle einer laminaren Strömung in einem Rohr mit Kreisquerschnitt die genannte Beziehung durch folgende Gleichung (1) ausgedrückt wird:
• Q = (PπD&sup4;/l28 u) x P/L ... (1)
• wobei Q die Durchflußrate, D der Rohrdurchmesser und L die Rohrlänge ist.
• Da die Durchflußrate Q, der Rohrdurchmesser D und die Länge L als bekannte Variablen betrachtet werden können, kann mit der Gleichung (1) die Viskosität u des Schmieröls durch Messen des Differenzdruckes berechnet werden, der zwischen der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seite des Strömungswiderstandsabschnittes im Durchtrittskanal, durch den im Betrieb des Motors das Schmieröl fließt, besteht. Andererseits besteht, wie oben erwähnt, eine definierte Beziehung zwischen der Verschlechterung und der Viskosität des Schmieröls. Weiter tendiert die Viskosität des Schmieröls dahin, während der Langzeitbenutztung zuzunehmen.
• Die vorliegende Erfindung beruht daher auf der Erkenntnis, daß die Änderung des entlang des Strömungswiderstandsabschnittes des Durchtrittskanals erzeugten Differenzdruckes als ein Parameter benutzt werden kann, der die Änderung der Viskosität des Schmieröls oder den fortschreitenden Verschlechterungszustand desselben genau anzeigt.
• Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung der über den Strömungswiderstandsabschnitt im Schmieröldurchtrittskanal des druckgespeisten Schmierölversorgungssystems erzeugte Differenzdruck als elektrisches Signal erfaßt, das in einer Signalverarbeitungsschaltung zur Erzeugung von Daten verarbeitet wird, die der herrschenden Viskosität entsprechen. Ein den Verschlechterungszustand darstellendes Ausgangssignal kann in Übereinstimmung mit den Daten über die Viskosität ausgegeben werden, wobei der Verschlechterungszustand entsprechend diesem Ausgangssignal angezeigt wird.
• Wenn auch verschiedene Stellen im Schmieröldurchtrittskanal als Strömungswiderstandsabschnitt verwendet werden können, die den Differenzdruck erzeugen, ist es besonders vorteilhaft, den Strömungswiderstandsabschnitt durch einen Ölkühler zu bilden, der im Schmieröldurchtrittskanal angeordnet ist. Ein solcher Ölkühler ist üblicherweise unmittelbar hinter einer Ölpumpe angeordnet, so daß eine große Menge Schmieröl durch ihn hindurchfließt. Er umfaßt Kühlrohre mit einem kleinen Durchmesser, der geeignet ist, für das Schmieröl einen substantiellen Strömungswiderstand zu bilden, so daß eine ausreichende Druckdifferenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten der Kühlrohre erfaßt werden kann. Weiter kann die Temperatur des Schmieröls durch den Ölkühler stabilisiert werden, wodurch die Fluktuationen der Viskosität minimiert werden. Mit Hilfe des Gerätes der vorliegenden Erfindung, daß im Hinblick auf die Erfassung des Differenzdruckes in substantieller Höhe entlang des Ölkühlers gestaltet ist, ist es also möglich, die gewünschte Erfassung mit verbesserter Genauigkeit und geringerer Anfälligkeit für äußere Störungen (d.h. Blasen im Öl) durchzuführen. Da der Ölkühler weiter außerhalb des Motorblockes montiert ist, ist es leicht möglich, einen Differenzdrucksensor als Differenzdruckerfassungseinrichtung am Ölkühler zu befestigen.
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf einige bevorzugte und in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen näher beschrieben, deren Figuren nachfolgend bezeichnet sind.
• Fig. 1a ist eine schematische Schnittansicht eines Gerätes zur Überwachung der Verschlechterung des Schmieröls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Differenzdrucksensor an einem Ölkühler befestigt ist;
• Fig. 1b ist eine Längsschnittansicht des Differenzdrucksensors der Fig. 1a;
• Fig. 1c ist ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung;
• Fig. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Differenzdruck und der Viskosität des Schmieröls, das durch Versuche unter Benutzung des Gerätes der Fig. 1a bis 1c erhalten wurde;
• Fig. 3a und 3b sind jeweils schematische Ansichten entsprechend den Fig. 1a und 1b, die eine weitere Ausführungsform des Differenzdrucksensors darstellen, der eine Membran enthält;
• Fig. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Differenzdruck und der Viskosität des Schmieröls, das durch Versuche unter Verwendung des Gerätes der Fig. 3a und 3b erhalten wurde;
• Fig. 5a bis 5c sind jeweils schematische Ansichten, die verschiedene Ausführungsformen des Differenzdrucksensors darstellen;
• Fig. 6a ist eine Längsschnittansicht, die ein bekanntes Bypaßventil in einem herkömmlichen Ölkühler zeigt; und
• Fig. 6b und 6c sind jeweils Längsschnittansichten entsprechend der Fig. 6a; sie zeigen aber modifizierte Ausführungsformen des Differenzdrucksensors gemäß der vorliegenden Erfindung.
• In den Fig. 1a bis 1c ist ein Gerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, mit dem ein fortgeschrittener Verschlechterungszustand des Schmieröls durch Erfassen eines im Schmierölsdurchtrittskanal eines Ölkühlers erzeugten Differenzdruckes überwacht und erfaßt wird, wobei der Kühler in einem an sich bekannten druckgespeisten Ölschmierungssystem enthalten ist. Dieses Ölschmierungssystem ist typischerweise so aufgebaut, daß das Schmieröl, das in der Ölwanne eines Verbrennungsmotors gelagert ist, unter Druck mit Hilfe einer Ölpumpe gefördert wird, wobei die Gesamtmenge des Schmieröls dem Ölkühler 1 zugeführt wird. Insbesondere wird das von der Ölpumpe ausgestoßene Schmieröl durch eine Einlaßkanal 2 mit relativ großem Durchmesser zum Ölkühler 1 gefördert und fließt durch Kühlrohre 3 mit relativ kleinem Durchmesser, in denen das Öl abgekühlt wird. Hierzu wird Wasser oder ein entsprechendes Kühlmittel, das von der Kühlmittelpumpe des Kühlers geliefert wird, durch den Ölkühler geleitet, wobei es um die Kühlrohre 3 strömt und dabei die Kühlrohre 3 kühlt. Nach dem Abkühlen wird das Schmieröl durch einen Auslaßkanal 4 mit großem Durchmesser in eine Ölverteilungsleitung gespeist.
• Der Ölkühler 1 umfaßt weiter einen Bypaßkanal, der sich zwischen dem mit der Ölpumpe in Verbindung stehenden Einlaßkanal 2 und dem mit der Ölverteilungsleitung in Verbindung stehenden Auslaßkanal 4 parallel zu den Kühlrohren 3 erstreckt. Ein Bypaßventil 5 ist im Bypaßkanal so angeordnet, daß der Bypaßkanal über das Bypaßventil 5 an seiner stromaufwärts gelegenen Seite mit dem Einlaßkanal 2, und an der stromabwärts gelegenen Seite mit der Ölverteilungsleitung in Verbindung gebracht wird. Da zur Vergrößerung der wärmeabstrahlenden Oberfläche der Kühlrohre 3 die Kühlrohre einen relativ kleinen Durchmesser im Vergleich zu den Einlaß- und Auslaßkanälen 2 und 4 haben, bilden die Kühlrohre einen größeren Strömungswiderstandsabschnitt, der die Erzeugung eines Differenzdruckes substantieller Höhe zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten der Kühlrohre 3 verursacht. Der zwischen beiden Enden der Kühlrohre 3 erzeugte Differenzdruck tritt ebenfalls an den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten des Bypaßventils 5 auf.
• Fig. 1b zeigt die detaillierte Gestaltung des Bypaßventils 5, das mit einem Ventilkörper 10 ausgestattet ist, der durch eine Druckfeder 11 nachgiebig gegen die rechte Seite der Figur gedrückt wird. Ein ringförmiger Belastungssensor 13 ist zwischen dem Ventilkörper 10 und einer Ventilsitzoberfläche 12 eingefügt. Der Belastungssensor 13 ermöglicht die Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, das die vom Ventilkörper 10 auf die Ventilsitzoberfläche 12 ausgeübte Belastung darstellt.
• Nunmehr seien folgende Annahmen getroffen: Der Druck im Kanal 14 an der stromaufwärts gelegenen Seite des Bypaßventils 5 sei P&sub1;; seine Querschnittsoberfläche sei S, während der Druck im Kanal 15 an der stromabwärts gelegenen Seite P&sub2; und die Querschnittsoberfläche S sei. Die Belastung der Druckfeder sei W&sub0; und die auf den Belastungssensor 13 wirkende Kraft sei W. Dann kann folgende Gleichung (2) aufgestellt werden:
• W&sub0; +SP&sub2; - SP&sub1; = W ... (2) Für den Differenzdruck δP ergibt sich in diesem Falle:
• δp = P&sub1; - P&sub2; = 1/S (W&sub0; - W) ... (3)
• Da die Querschnittsoberfläche S der Kanäle 14 und 15, und die Belastung W&sub0; der Druckfeder 11 jeweils als bekannte Variablen angesehen werden können, kann mit der Gleichung (3) der Differenzdruck δP, der am Bypaßventil 5 auftritt, durch Messen der auf den Belastungssensor 13 wirkenden Kraft W berechnet werden.
• Wie in Fig. 1c gezeigt, wird also das vom Belastungssensor 13 ausgegebene Signal an einen Verstärker 16 geliefert und anschließend an eine Signalverarbeitungseinheit 17 weitergegeben. Die Daten, die der von der Druckfeder 11 aufgebrachten Druckbelastung W&sub0; entsprechen, und die Querschnittsoberfläche S der Kanäle 14, 15 werden zuvor in der Signalverarbeitungseinheit 17 gespeichert. Dementsprechend kann der Differenzdruck δP entsprechend dem vom Belastungssensor 13 gelieferten elektrischen Ausgangssignal berechnet werden. Ebenso sind die Daten entsprechend den verschiedenen Parametern der Gleichung (1) in der Signalverarbeitungseinheit 17 gespeichert, um die Viskosität u des Schmieröls aus dem berechneten Differenzdruck δP zu ermitteln. Weiter sind die die Beziehung zwischen der Viskosität u und der Verschlechterung darstellenden Daten ebenfalls in der Signalverarbeitungseinheit 17 gespeichert, um auf der Basis des berechneten Wertes der Viskosität u ein Ausgangssignal zu erzeugen, das den Verschlechterungsgrad des Schmieröls anzeigt. Die Beziehung zwischen der Viskosität u und dem Verschlechterungsgrad kann beispielsweise durch experimentelle Ermittlung der Beziehung zwischen der Betriebsdauer des Motors und der Viskosität u gewonnen werden. Übrigens ändert sich die Viskosität u des Schmieröls mit der Öltemperatur, so daß Daten, die zur Kompensation der Fluktuation der Öltemperatur benötigt werden, ebenfalls in der Signalverarbeitungseinheit 17 gespeichert werden können.
• Das von der Signalverarbeitungseinheit 17 gelieferte Ausgangssignal wird an eine Anzeigeeinheit 18 übermittelt, um den Verschlechterungszustand des Schmieröls anzuzeigen. Die Anzeige selbst kann entweder in digitaler oder in analoger Form erfolgen, während der von der Signalverarbeitungseinheit 17 ermittelte Viskositätswert in der vorliegenden Form angezeigt wird. Wenn weiter die Verschlechterung einen vorstehenden Grenzwert überschreitet, kann eine Meldelampe kontinuierlich leuchten oder abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, um ein Alarmsignal sichtbar anzuzeigen.
• Fig. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Viskosität und dem für Schmieröle mit unterschiedlichen Viskositätswerten gemessenen Differenzdruck, wobei die Kurve unter Benutzung des oben beschriebenen Sensors ermittelt wurde. Im vorliegenden Falle ist an der Abszisse und an der Ordinate jeweils die Viskosität und der erfaßte Differenzdruck abgetragen. Die Viskosität des Schmieröls wurde durch Änderung der Öltemperatur verändert. Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die erfaßten Differenzdrücke ein signifikant hohes Niveau erreichen und klar eine ausgezeichnete lineare Beziehung zur Viskosität wiedergeben, wobei ein hoher Zuwachs des Differenzdruckwertes in bezug auf die Veränderung der Viskosität vorliegt. Diese Untersuchungen offenbaren, daß es durch Erfassen des vom Ölkühler erzeugten Differenzdruckes möglich ist, mit hoher Genauigkeit die Viskosität des Schmieröls zu erfassen.
• In den Fig. 3a und 3b ist ein Gerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei dem eine Schmierölpumpe 20 an seiner benachbarten stromaufwärts gelegenen Seite an einen Ölkühler 21 angeschlossen ist und der am Ölkühler 21 erzeugte Differenzdruck mit Hilfe eines Membrandrucksensors erfaßt wird. Der Ölkühler 21 ist mit einer ersten Bypaßleitung 22, die mit einer stromaufwärts des Ölkühlers 21 gelegenen Leitung verbunden ist, und mit einer zweiten Bypaßleitung, die mit einer stromabwärts des Kühlers gelegenen Leitung in Verbindung steht, verbundn. Ein Membrandrucksensor 24 ist zwischen diese Bypaßleitungen 22, 23 eingefügt. Der Membrandrucksensor 24 umfaßt eine erste Druckkammer 25, die mit der Bypaßleitung 22 stromaufwärts in Verbindung steht; eine zweite Druckkammer 26, die mit der Bypaßleitung 23 stormabwärts in Verbindung steht; und eine Membran 27, die zwischen beiden Kammern angeordnet ist. Wenn zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Seite der Membran 27 ein Druckunterschied auftritt, wird der Mittelabschnitt der Membran 27 gemäß Fig. 3b in Richtung des Pfeiles A um einen Betrag versetzt, der dem Druckunterschied entspricht. Durch Verbinden eines Endes einer Arbeitsstange 28 mit dem Mittelabschnitt der Membran 27, und des anderen Endes der Stange 28 mit einem Differentialtransformator 29 ist es möglich, mit Hilfe des Differentialtransformators 29 ein elektrisches Signal entsprechend der an der Membran 27 erzeugten Druckdifferenz zu erzeugen. Das vom Differenzialtransformator 29 gelieferte Ausgangssignal wird von einer Signalverarbeitungseinheit verarbeitet, um die Viskosität des Schmieröls zu eremitteln.
• Nachfolgend wird das Ergebnis der vom Erfinder unter Verwendung des in den Fig. 3a und 3b geführten Untersuchungen erläutert. Es wurde ein im Handel erhältlicher Dieselmotor, der mit frischem Motoröl in seiner Ölwanne gekühlt wurde, einem Langzeitbetrieb unterzogen. Der Motor arbeitete mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 4000 U/min, und unmittelbar nach Beginn des Betriebes und nach jeweils nachfolgenden 100 Stunden (das heißt, 0, 100, 200 und 300 Stunden, etc.), wurden der Differenzdruck und die Öltemperatur gemessen, wobei die Motorgeschwindigkeit auf 800 U/min gesenkt wurde. Gleichzeitig wurden Proben des Schmieröls entnommen, um die Viskosität unter Benutzung eines Viskosimeters zu messen. Der Differenzdruck wurde unter Verwendung eines Membrandrucksensors gemessen, wie er in den Fig. 3a und 3b dargestellt ist.
• Das Ergebnis der Untersuchungen ist in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Betriebsdauer Viskosität [mm²/sec] Viskositätsindex Öltemperatur [ºC] Motordrehzahl (U/min) Viskosität der gemessenen Öltemperatur [mm²/sec] Differenzdruck [g/cm²]
• In der obigen Tabelle 1 bezeichnen die Angaben der Viskosität für die Temperaturen von 40ºC und 100ºC die Werte, die entsprechend der im JIS (Japanese Industrial Standard) spezifizierten Meßmethode gemessen wurden, während die Öltemperaturen, die Motordrehzahl, die Viskositäten und die Differentialdrücke bei der gemessenen Öltemperatur Werte sind, die durch Messen mit dem in den Fig. 3a und 3b dargestellten Gerät ermittelt wurden.
• Was die Viskosität anbetrifft, zeigt sie vor allem einen linearen Anstieg entsprechend der Betriebsdauer des Motors. Die bei der gemessenen Öltemperatur in Tabelle 1 angegebene Viskosität bezeichnet Werte, die durch Rechnung aus den Viskositäten bei 40ºC und 100ºC, welche normalerweise im Falle von Motorenöl gewählt werden, und aus den tatsächlich beobachteten Öltemperaturen ermittelt wurden. Was die Differenzdrücke anbetrifft, sei bemerkt, daß der gemessene Differenzdruck in einem Bereich zwischen 82 bis 109 g/cm² liegt, was als solcher ein ausreichend hohes Niveau ist. Im übrigen zeigt auch der Differenzdruck einen im wesentlichen linearen Anstieg in bezug auf die Motorbetriebsdauer. Aus der in Fig. 4 dargestellten Beziehung zwischen dem Differenzdruck und der Viskosität geht hervor, daß ein lineare Beziehung zwischen der Viskosität und dem beobachteten Differenzdruckwert besteht. Darüber hinaus ist auch die Öltemperatur nahezu konstant, so daß der Apparat praktisch überhaupt nicht durch irgendwelche ungünstigen Einwirkungen beeinträchtigt wird, die durch die Fluktuation der Öltemperatur hervorgerufen werden. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß es die Erfassung des Differenzdruckes ermöglicht, die Viskosität des Schmieröls exakt zu erfassen, und weiter, anhand der erfaßten Daten der Viskosität einen fortschreitenden Verschlechterungszustand des Schmieröls mit hoher Genauigkeit zu überwachen. Durch vorheriges Speichern der die Beziehung zwischen dem Differenzdruck und der Viskosität darstellenden Daten, die experimentell erhalten werden können, ist es weiter möglich, die Viskosität entsprechend sowohl dem während der Überwachung gemessenen Differenzdruck, als auch den oben genannten gespeicherten Daten als Kalibrierdaten zu berechnen.
• Weitere Ausführungsformen des Differenzdrucksensors werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5a bis 5c erläutert. In Fig. 5a ist eine Belastungszelle dargestellt, die integral in das Bypaßventil eingebaut ist. Im vorliegenden Falle umfaßt der Sensor sowohl ein Gehäuse 30, das eine Druckfeder 31 und einen kugeligen Ventilkörper 32 enthält, als auch eine Belastungszelle 33, die fest gegenüber dem Ventilkörper 32 angeordnet ist. Da die auf die Belastungszelle 33 wirkende Kraft mit dem Unterschied zwischen dem Druck P&sub1; an der stromaufwärts gelegenen Seite, und dem Druck P&sub2; an der stromabwärts gelegenen Seite variiert, ist es mit dieser Anordnung möglich, die Viskosität des Schmieröls exakt entsprechend dem Differenzdruck zu erfassen. Ein in Fig. 5b dargestellter glockenförmig aufgeweiteter Drucksensortyp, bei dem ein Differentialtransformator 34 von einer Feder 35 getragen wird, oder ein in Fig. 5c dargestellter Drucksensor mit Flüssigkeitssäule können ebenfalls verwendet werden.
• Die Erfassung des Differenzdruckes kann unter Verwendung eines vorhandenen Bypaßventils erfolgen, das gewöhnlich in einen im Handel erhältlichen Ölkühler enthalten ist. Wie insbesondere Fig. 6a zeigt, umfaßt ein Bypaßventil normalerweise eine Buchse 40, die in das Ölkühlergehäuse mit einem an seiner äußeren peripheren Oberfläche angebrachten äußeren Gewinde 40a eingeschraubt ist. Ein Ventilelement 41 und eine Druckfeder 42 sind im Innenraum der Buchse 40 untergebracht, wobei die Feder 42 durch eine Endkappe 43 angedrückt wird. Die Buchse 40 besitzt eine Öffnung 40b, die mit einem stromaufwärts des Ölkühlers gelegenen Kanal in Verbindung steht, sowie eine Öffnung 40c, die mit einem stromabwärts des Ölkühlers gelegenen Kanal und mit dem Innenraum des Ventilelementes 41 in Verbindung steht. Es kann also ein bereits bestehendes Bypaßventil der beschriebenen Struktur leicht so geändert werden, daß die Erfassung des Unterschiedes zwischen dem Druck an der Öffnung 40b der Buchse 40 und demjenigen im Innenraum des Ventilelementes 41 möglich ist, wobei dieser Druck dem Druckunterschied zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Seite des Ölkühlers entspricht.
• Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6b dargestellt, bei der das oben erwähnte Bypaßventil zur Erfassung des Differenzdruckes zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten des Ölkühlers abgeändert worden ist. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Endkappe 43 ein Durchgangsloch mit einem Innengewinde, wobei ein Anpaßteil 44 in das Innengewinde der Endkappe 43 eingeschraubt und über die Öffnung 40c in mit der stromabwärts gelegenen Seite des Ölkühlers in Verbindung gebracht ist, während eine zweite Endkappe 45 in den Endabschnitt des Anpaßteils 44 eingeschraubt ist. Am Anpaßteil 44 ist ein Auslaßstutzen 44a angebracht, der mit einem der Einlaßstutzen eines herkömmlichen Drucksensors (nicht dargestellt) verbunden ist. Darüber hinaus sind Durchtrittslöcher jeweils axial durch das Ventilelement 41 und die zweite Endkappe 45 gebohrt, um ein geradliniges Rohr 46 aus Polytetrafluoräthylen (im Handel unter dem Warenzeichen "TEFLON" erhältlich), durchtreten zu lassen. Ein Ende 46a des Rohres 46 ist durch die Öffnung 40b der Buchse 40 mit einem Kanal an der stromaufwärts gelegenen Seite des Ölkühlers verbunden, während das andere Ende 46b des Rohres 46 zum anderen Einlaßstutzen des Drucksensors geführt ist. Das gerade Rohr 46 kann durch ein spiraliges Rohr 50 ersetzt werden, wie es Fig. 6c zeigt, wobei dieses Rohr mit seinem einen Ende 50a mit einem Kanal an der stromaufwärts gelegenen Seite des Ölkühlers, und mit seinem anderen Ende 50b mit dem Drucksensor in Verbindung steht. Unter Benutzung eines im Handel erhältlichen Ölkühlers und durch Ausführen einer einfachen Bearbeitung der Endkappe 43 des bestehenden Bypaßventils ist es also leicht möglich, den zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Seite des Ölkühlers auftretenden Differenzdruck zu erfassen.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorliegend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die nur beispielshalber dargestellt worden sind, so daß verschiedene Abänderungen und Varianten möglich sind.
• Als Beispiel sei angeführt, daß, obgleich bei den beschriebenen Ausführungsformen die Viskosität des Schmieröls über den Differenzdruck erfaßt wird, welcher zwischen den Drücken an der stromaufwärts und der stromabwärts gelegenen Seite der Kühlrohre des Ölkühlers liegt, der seinerseits an einen Dieselmotor angebaut ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf Schmierölversorgungssysteme für Fahrzeuge beschränkt ist. Sie kann vielmehr auf alle druckgespeisten Schmierölversorgungssysteme angewandt werden, welche in verschiedenen Verbrennungsmotoren und anderen Arten von Maschinen enthalten sind, die einen eigenen Strömungswiderstandsabschnitt im Schmieröldurchtrittskanal aufweisen.
• Wenn die vorliegende Erfindung bei einem druckgespeisten Schmierölsystem ohne Ölkühler angewandt wird, wie etwa bei einem benzingetriebenen Motorfahrzeug, kann jede beliebige, aus der Fluktuation der Öltemperatur entstehende schädliche Wirkung durch Überwachung im Beharrungsbetriebszustand des Motors gemildert werden, in welchem die Öltemperatur gewöhnlich im wesentlichen konstant gehalten wird.
• Aus der vorhergehenden Beschreibung geht deutlich hervor, daß gemäß der vorliegenden Erfindung der am Strömungswiderstandsabschnitt des druckgespeisten Schmierölversorgungssystems erzeugte Differenzdruck als ein elektrisches Signal erfaßt werden kann, um die Viskosität des Schmieröls aus dem erfaßten Differenzdruck zu ermitteln. Die vorliegende Erfindung schafft ein Gerät, das in der Lage ist, den Verschlechterungszustand des Schmieröls ohne Ölprobenahme zu überwachen, wodurch es möglich wird, die Viskosität des Schmieröls mit hoher Genauigkeit zu erfassen und somit auch dessen Verschlechterungszustand. Das Gerät ist besonders gut zur Anzeige des Verschlechterungszustandes des Schmieröls im Sichtfeld des Bedieners geschaffen, und es ist weitet durch Hinzufügen einer Alarmfunktion für die positive und exakten Anzeige des Auswechseltermins des Schmieröls geeignet.
• Die Bezugszeichen sind in die Ansprüche nur zum Zwecke der Erläuterung eingefügt.

Claims (5)

1. Gerät zur Erfassung des Verschlechterungszustandes eines Schmieröls in einem druckgespeisten Schmierölversorgungssystem, das einen Schmieröldurchtrittskanal (2, 4) mit einem Strömungswiderstandsabschnitt (3) aufweist, und das aufweist:

Einrichtungen (10, 13, 27, 29, 32, 33, 34, 41) zur Erfassung des Differenzdruckes zwischen den stromaufwärts- und stromabwärtsgelegenen Seiten des Strömungswiderstandsabschnittes;

Einrichtungen (17) zur Erzeugung eines Signals, das die Viskosität des Schmieröls entsprechend dem erfaßten Differenzdruck darstellt; und

Signalverarbeitungseinrichtungen (17) zur Erzeugung eines Signals, das den Verschlechterungszustand des Schmieröls entsprechend der Viskosität des Schmieröls darstellt;

dadurch gekennzeichnet,

daß der Strömungswiderstandsabschnitts innerhalb des Schmieröldurchtrittskanals Kühlrohre (3) mit einem relativ schmalen Durchmesser umfaßt, die in einem Ölkühler angebracht sind; und

daß die Signalverarbeitungseinrichtungen (17) für die Berechnung der Viskosität des Schmieröls in Übereinstimmung mit dem die Viskosität darstellenden Signal ausgelegt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Differenzdruckes ein Bypaßventil (5) des Ölkühlers (1), und einen Belastungssensor (13) zur Erfassung der auf die Ventilsitzoberfläche (12) des Bypaßventils wirkende Belastung aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Differenzdruckes einen Drucksensor zur Erfassung der Druckdifferenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten (2, 4) des Ölkühlers (1) umfaßt.

4. Gerät nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (18) zum Anzeigen des Verschlechterungszustandes des Schmieröls auf der Basis des den Verschlechterungszustand des Schmieröls darstellenden Signals.

5. Verbrennungsmotor mit einem Gerät zur Erfassung des Verschlechterungszustandes eines Schmieröls in einem druckgespeisten Schmierölversorgungssystem nach einem beliebigen Anspruch 1 bis 4.