DE19827649C1 - Testing with instrument inserted into dipstick hole, which assesses whether oil really requires changing - Google Patents

Testing with instrument inserted into dipstick hole, which assesses whether oil really requires changing

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Abstract

A thin oil film is formed on the sample. The film is subjected to pulsed light, of such wavelength that the oil is heated. The acoustic response of the sample is measured, using a sensor. Its intensity is ascertained. The sample is subjected to the pulsed light, determining the intensity, whilst progressively heating the sample. Variation in acoustic response intensity is determined over time or in relation to temperature. Lubricity is determined from the spectra detected, using a priori parameters. An Independent claim is included for the testing apparatus and includes a ceramic rod. The oil film is applied over a defined area. An optical waveguide stimulates the film. A sensor detects the acoustic response generated. Preferred features: The wavelength of the pulsed light coincides with its maximum absorption by the oil investigated. To determine this wavelength, the oil is illuminated at progressively varying wavelength and the sample temperature is measured.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Schmierfähigkeit von Schmierölen.The invention relates to a method for determining the Lubricity of lubricating oils.

Die Schmierfähigkeit von insbesondere Motoröl beruht im wesentlichen auf der Bildung von Oberflächen. Diese wird in modernen Motorölen durch einen entsprechenden Mole­ külaufbau und eine ausreichende Moleküllänge erreicht. Die Abnahme der Schmierfähigkeit wird durch spezifische Veränderungen der Moleküle bedingt, besonders aber durch eine Verkürzung der Moleküllänge. Auch der Eintrag von Fremdsubstanzen in das Öl, etwa von Wasser oder Metall­ teilen kann zum Nachlassen der Schmierfähigkeit führen.The lubricity of engine oil in particular is based on essential on the formation of surfaces. This will in modern engine oils by a corresponding mole cooling structure and sufficient molecular length. The decrease in lubricity is determined by specific Changes in the molecules caused, but especially by  a shortening of the molecular length. Even the entry of Foreign substances in the oil, such as water or metal dividing can reduce lubricity.

Schmieröle werden daher üblicherweise unabhängig von ihrer tatsächlichen Schmierfähigkeit in regelmäßigen, durch die Betriebsstunden oder bei PKW durch die Kilome­ terleistung vorgegebenen Intervallen ohne Rücksicht auf erfolgte Belastungen, Umgebungseinflüsse u. dgl. gewech­ selt. Diese Intervalle sind so gewählt, daß auch bei extremen Belastungsbedingungen stets noch eine gute Schmierfähigkeit gewährleistet ist. Dies führt dazu, daß in vielen Fällen noch durchaus leistungsfähiges Schmie­ röl ausgetauscht wird. Eine einfache Messung der Schmierfähigkeit könnte daher zu einer deutlichen Ein­ sparung von Motoröl ohne jede Beeinträchtigung des Mo­ tors, der Pumpe o. dgl. führen, da sich die durchschnitt­ lichen Austauschintervalle verlängern würden.Lubricating oils are therefore usually independent of their actual lubricity in regular, by the number of hours of operation or, for cars, by the kilometer the specified intervals regardless of loads, environmental influences u. like. changed rare. These intervals are chosen so that also at extreme stress conditions still a good one Lubricity is guaranteed. This leads to in many cases still powerful Schmie röl is exchanged. A simple measurement of the Lubricity could therefore become a clear one Saving engine oil without any impact on the month tors, the pump or the like, since the average exchange intervals would be extended.

Aus der Zeitschrift "Fresenius Journal of Analytical Chemistry", Springer 1993, 347: 417 bis 422, EDWARD P. C. Lai et al. ist bereits eine kinetische Studie der Verän­ derung von Motoröl durch Flüssigchromatographie und fo­ toakustische Spektrometrie bekannt.From the journal "Fresenius Journal of Analytical Chemistry ", Springer 1993, 347: 417 to 422, EDWARD P.C. Lai et al. is already a kinetic study of changes change of engine oil by liquid chromatography and fo known toacoustic spectrometry.

Weiter ist aus EP 0 895 236 A1 bereits die Infrarot- Spektroskopie von Rohöl bekannt.Furthermore, from EP 0 895 236 A1 the infrared Spectroscopy of crude oil known.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestim­ mung der Schmierfähigkeit zu schaffen, mit dem schnell und zuverlässig die noch vorhandene Schmierfähigkeit von Schmierölen festgestellt werden kann.The object of the invention is to provide a method for determining to create lubricity with which quickly and reliably the still existing lubricity of Lubricating oils can be found.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht. Die Unteransprü­ che geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung wieder.According to the invention, this is achieved by a method using the Characteristics of the main claim achieved. The subclaims  che give advantageous embodiments of the invention again.

Die molekularen Veränderungen des Öles, die mit der Än­ derung der Schmierfähigkeit zusammenhängen, sind mit spektroskopischen Methoden exakt zu bestimmen. Gerade im nahen Infrarot etwa von 0,8 µm bis 2,6 µm können die molekularen Veränderungen der Öle sehr genau bestimmt werden. Ebenso kann der Wassergehalt des Öls quantifi­ ziert werden.The molecular changes in the oil associated with the change change in lubricity are associated with to determine spectroscopic methods exactly. Especially in near infrared from about 0.8 µm to 2.6 µm can molecular changes in the oils determined very precisely  become. The water content of the oil can also be quantified be decorated.

Eine einfache, von der Temperatur der Öle unabhängige spektroskopische Untersuchung liefert jedoch keine Aus­ sagen über die Schmierfähigkeit im warmen Zustand. Die Schmierfähigkeit von Ölen hängt wesentlich von der Tem­ peratur ab, kalte Ölen schmieren schlecht, zu heiße Öle schmieren ebenfalls ungenügend. Öle sind daher auf die im Motor normalerweise vorherrschende Temperatur aus­ gelegt. Die Abhängigkeit der Schmierfähigkeit der Öle der Temperatur wird zudem noch durch das Alter bzw. von der Verwendungsdauer der Öle bestimmt. Um ein Öl auf seine noch vorhanden Schmierfähigkeit zu testen, ist es daher notwendig, die Veränderung der Moleküle, die die Schmierfähigkeit bestimmen, in Abhängigkeit von der Tem­ peratur zu messen.A simple, independent of the temperature of the oils spectroscopic examination does not, however, provide any information say about the lubricity when warm. The Lubricity of oils depends largely on the tem temperature, cold oils lubricate poorly, oils that are too hot also lubricate insufficiently. Oils are therefore on the temperature normally prevailing in the motor placed. The dependence of the lubricity of the oils the temperature is also determined by the age or by the period of use of the oils. To get an oil on it is to test its still existing lubricity therefore necessary to change the molecules that the Determine lubricity, depending on the tem to measure temperature.

Da die wesentliche Eigenschaft der Schmierfähigkeit auf der Oberflächenbildung beruht, wird vorgeschlagen, die Schmierfähigkeit an Oberflächen in Abhängigkeit von der Temperatur zu messen. In einer dicken Ölschicht wäre dies nicht möglich.Because the essential property of lubricity based on surface formation, it is proposed that Lubricity on surfaces depending on the Measure temperature. Would be in a thick layer of oil this is not possible.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schritte des Ausbildens einer Probe eines dünnen Ölfilms und Erwär­ mens der gebildeten Probe mit einem gepulsten, (vor­ zugsweise Laser-)Licht mit einer definierten Wellenlänge sowie der Erfassung der akustischen Antwort der Probe auf den Lichtimpuls mittels eines akustischen Sensors wird es möglich, aus der ermittelten Intensität der Ant­ wort den zum jeweiligen aufgeheizten Temperaturzustand gehörigen molekularen Zustand festzulegen, da die aku­ stische Antwort im wesentlichen von der Länge der Mole­ küle aber auch von deren Zusammensetzung und der Anwe­ senheit anderer Stoffe bestimmt wird.Through the proposed steps of the invention Form a sample of a thin oil film and heat mens of the formed sample with a pulsed, (before preferably laser) light with a defined wavelength and the acquisition of the acoustic response of the sample on the light pulse by means of an acoustic sensor it becomes possible from the determined intensity of the Ant word for the respective heated temperature state appropriate molecular state, because the acu tical response essentially depends on the length of the mole  but also from their composition and the application other substances are determined.

Da die Absorptionswellenlänge des Öls nach Möglichkeit mit der Erregungswellenlänge übereinstimmen sollte, wird vorgeschlagen, einen Laser zu verwenden, der verschiede­ ne Wellenlängen erzeugen kann.Because the absorption wavelength of the oil if possible should match the excitation wavelength suggested using a laser that different ne can generate wavelengths.

Die vorgeschlagene Meßeinrichtung für die Schmierfähig­ keit des Öls kann so dimensioniert sein, daß sie in die Öffnung für den Ölmeßstab eingeführt werden kann. Die Form des eingeführten Stabs ermöglicht dabei, daß sich in dessen Hohlraum ein Ölfilm ausbildet. Mit einer Lei­ stungslaserdiode wird der Ölfilm nun durch aufeinander­ folgende kurze Lichtimpulse schrittweise definiert auf­ geheizt. Die Anregungswellenlänge der Laserdiode ist dabei so ausgelegt, daß ihr Wellenlängenmaximum mit dem Absorptionsmaximum des Öls übereinstimmt.The proposed measuring device for lubricity speed of the oil can be dimensioned so that it in the Opening for the dipstick can be inserted. The The shape of the inserted rod enables that an oil film forms in the cavity. With a lei Stungslaserdiode the oil film is now through on each other following short light pulses defined step by step heated. The excitation wavelength of the laser diode is designed so that their wavelength maximum with the Absorption maximum of the oil matches.

Abhängig von der Temperatur des Öls, den Lichtimpulsen der Laserdiode und der Geometrie des Sensorhohlraumes entstehen an der Grenzfläche zwischen dem Ölfilm und der Luft nun akustische Schwingungen, die mit einem Transdu­ cer aufgenommen werden können. Das akustische Spektrum weist nun ähnliche Eigenschaften wie ein entsprechendes optisches Spektrum auf. In den akustischen Signalen kann daher die molekulare Veränderung des Ölfilms in Abhän­ gigkeit von der Temperatur erfaßt werden. Beispielsweise nimmt bei einer bestimmten Temperatur durch die vermin­ derte Kettenlänge die Intensität der akustischen Antwort schlagartig ab. Der Ort, an dem diese "Kante" der Abnah­ me im Spektrum zu erkennen ist, gibt nun die wesentliche Information über die noch vorhandene Kettenlänge und da­ mit über die Schmierfähigkeit des Öls. Depending on the temperature of the oil, the light pulses the laser diode and the geometry of the sensor cavity arise at the interface between the oil film and the Air now vibrates with a Transdu cer can be included. The acoustic spectrum now has properties similar to a corresponding one optical spectrum. In the acoustic signals can hence the molecular change in the oil film depending ability to be detected by the temperature. For example takes at a certain temperature by the min chain length the intensity of the acoustic response abruptly. The place where this "edge" of decrease me can be seen in the spectrum, now gives the essential Information about the remaining chain length and there with about the lubricity of the oil.  

Weiter wird vorgeschlagen, einen bei Betrieb von oben in einen vom Öl erreichten herabhängenden Sensor vorzuse­ hen, der von dem warmen, umherspritzenden Motoröl dau­ ernd benetzt wird und an dem sich ein dünner Film aus­ bildet, sobald der Motor für eine kurze Zeit abgestellt ist.It is also proposed to operate one from above to advance a drooping sensor reached by the oil hen that takes from the warm, splashing engine oil it is wetted and on which a thin film is formed forms as soon as the engine is switched off for a short time is.

Ein derartiger Stab kann aus Keramik gebildet sein, und Lichtleiter werden die Laserimpulse von außerhalb des Motors an diesen Sensor heranführen.Such a rod can be made of ceramic, and The laser pulses are transmitted from outside the light guide Introduce the motor to this sensor.

Dies läßt sich durch einen Ölmeßstab, wie er schon jetzt in Motoren zur Prüfung des Ölstandes dauernd vorhanden ist, realisieren, der zusätzlich oberhalb der Maximumli­ nie einen entsprechenden Sensor aufweist. Dieser kann gleichzeitig detektieren, ob er während des Betriebes noch genügend benetzt wird, oder ob sogar der Ölstand zunimmt und er dauernd benetzt ist. Für diese zusätzli­ chen automatischen Erfassungen der Ölstandsmenge sind zur Zeit aufwendigere Lösungen bekannt.This can be done with an oil dipstick like the one he already has permanently present in engines for checking the oil level is realized, which is also above the Maximumli never has a corresponding sensor. This can at the same time detect whether it is in operation is still sufficiently wetted, or whether even the oil level increases and it is constantly wetted. For this additional Chen automatic recordings of the oil level are currently more elaborate solutions known.

Claims (4)

1. Verfahren zum Bestimmen der Schmierfähigkeit von Schmierölen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • 1. Bilden einer Probe in Form eines dünnen Ölfilms,
  • 2. Beaufschlagen der Probe mit gepulstem Licht einer derart definierten Wellenlänge, daß die Probe erwärmt wird,
  • 3. Erfassen der akustischen Antwort der Probe mittels ei­ nes akustischen Sensors,
  • 4. Ermitteln der Intensität der akustischen Antwort,
  • 5. Wiederholen der Schritte Beaufschlagen mit gepulstem Licht und Ermitteln der Intensität bei fortschreitender Erwärmung der Probe,
  • 6. Ermitteln der Änderung der Intensität der akustischen Antwort über die Zeit oder relativ dazu die Temperatur, und
  • 7. rechnerische Bestimmung der Schmierfähigkeit aus dem ermittelten Spektrum anhand vorbekannter Parameter.
1. Method for determining the lubricity of lubricating oils, characterized by the method steps:
  • 1. forming a sample in the form of a thin oil film,
  • 2. Exposing the sample to pulsed light of a wavelength defined in such a way that the sample is heated,
  • 3. detection of the acoustic response of the sample by means of an acoustic sensor,
  • 4. determining the intensity of the acoustic response,
  • 5. repeating the steps of applying pulsed light and determining the intensity as the sample heats up,
  • 6. Determine the change in the intensity of the acoustic response over time or, relative thereto, the temperature, and
  • 7. Arithmetical determination of the lubricity from the spectrum determined using known parameters.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des Lichts, mit dem die Probe beauf­ schlagt wird, entsprechend der maximalen Absorptions­ wellenlänge des vorliegenden Öls gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the wavelength of the light that is applied to the sample  is struck, according to the maximum absorption wavelength of the present oil is selected. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Wellenlänge der maximalen Absorptionswellenlänge des vorliegenden Öls eine Probe mit Licht fortschreitend sich ändernder Wellenlänge be­ aufschlagt wird und die Temperatur der Probe erfaßt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that to determine the wavelength of the maximum Absorption wavelength of the present oil a sample progressively changing light with light is opened and the temperature of the sample is detected becomes. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Keramikstab zur Aufbringung eines sich an einer defi­ nierten Oberfläche ausbildenden Ölfilms, der mit einem Lichtleiter und einem akustischen Sensor zur Erfassung der durch diese Ölfilmprobe abgegebenen akustischen Antwort versehen ist.4. Device for performing the method according to a of the preceding claims, characterized by a Ceramic rod for applying a defi ned surface forming oil film, which with a Optical fiber and an acoustic sensor for detection the acoustic emitted by this oil film sample Answer is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0859936A1 (en) * 1995-11-08 1998-08-26 Miltox Holdings Pte. Ltd. Method and apparatus for waste treatment

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Fresenius J. Anal. Chem. (1993) 347, S.417-422 *

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