DE4131969C2 - Lube oil monitoring device - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Zeitpunktes für einen Wechsel von Schmierölen, insbe sondere in Wärmekraftmaschinen, mit Sensoren zur Meß werteerfassung, einer Auswerteeinheit zur Ermittlung des Ist-Zustandes des Schmieröls, der mit einem vorgeb baren Soll-Zustand verglichen wird, und einer An zeigeeinrichtung, die die Abweichung des Ist-Zustandes vom Soll-Zustand angibt, und/oder bei einer Abweichung des Ist- Zustandes vom Soll-Zustand von vorgegebenen Toleranzgrenzen ein Alarmsignal erzeugt. Ebenso be trifft diese Erfindung eine Vorrichtung zur Durch führung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for determining the Time for a change of lubricating oils, esp especially in heat engines, with sensors for measurement value acquisition, an evaluation unit for determination the actual state of the lubricating oil, which is specified with a baren target state is compared, and an on Show device that shows the deviation of the actual state indicates the target state, and / or in the event of a deviation the actual state from the target state of predetermined Tolerance limits generates an alarm signal. Likewise be this invention meets a device for through implementation of this procedure.
Üblicherweise wird ein Wechsel von Schmierölen, insbe sondere in Wärmekraftmaschinen, dann vorgenommen, wenn ein vom Hersteller der Wärmekraftmaschine oder des Schmieröls pauschal vorgegebener Zeitpunkt erreicht wird. Dieser Zeitpunkt kann zum einen durch eine be stimmte Betriebsdauer der Wärmekraftmaschine vorgegeben sein, oder, bei einem Kraftfahrzeugmotor, durch die zurückgelegte Fahrstrecke. Ein solch vorgegebener Zeit punkt für einen Wechsel von Schmierölen berücksichtigt jedoch nicht die individuellen Betriebsbedingungen, denen das Schmieröl in den verschiedensten Wärmekraft maschinen unterliegt. Dies kann zum einen dazu führen, daß unter extrem harten Betriebsbedingungen nicht früh zeitig genug das Schmieröl gewechselt wird, und somit die Lebensdauer der Wärmekraftmaschine herabgesetzt wird, und zum anderen, bei einer geringen Beanspru chung, der Schmierölwechsel unnötigerweise zu früh vor genommen wird. Letzteres ist nicht nur unwirtschaft lich, sondern hat auch eine unnötige Umweltbelastung zur Folge bzw. das noch verwendungsfähige Schmieröl muß als Sondermüll speziell und aufwendig entsorgt werden.Usually a change of lubricating oils, esp especially in heat engines, made when one from the manufacturer of the heat engine or the Lubricating oil reached a generally specified point in time becomes. This point in time can be agreed operating time of the heat engine be, or, in a motor vehicle engine, by the distance traveled. Such a given time point for changing lubricating oils but not the individual operating conditions, which the lubricating oil in various thermal power machines is subject. On the one hand, this can lead to that not early under extremely harsh operating conditions the lubricating oil is changed early enough, and thus the service life of the heat engine is reduced and, secondly, with a low stress the lubricating oil change unnecessarily early is taken. The latter is not just uneconomical Lich, but also has an unnecessary environmental impact result or the still usable lubricating oil must be disposed of as special waste in a special and complex manner.
In dem gattungsgemäßen Stand der Technik, der EP 0 174 601, ist ein Warnsystem zum Erkennen der Schmierstoff zersetzung durch Alterungsprozesse bekannt, das durch die Bestimmung der Öltemperatur, der Motorendrehzahl sowie der Motorenbelastung Rückschlüsse auf die Schmierstoffqualität ermöglichen soll. Die vorstehenden Meßparameter hängen jedoch nur mittelbar von dem Alterungsgrad des Öles ab, so daß zur weiteren Be stimmung der Ölkonsistenz bestimmte Algorithmen ver wendet werden müssen, die nur theoretische Aus sagemöglichkeiten über die Ölbeschaffenheit erlauben. Darüberhinaus wird in dieser Druckschrift die Meßmöglichkeit von Parametern zur direkten Bestimmung des Ölalserungsgrades, wie beispielsweise die Viskosität, die basischen Eigenschaften sowie der Anteil fester Bestandteile des Öles als sehr schwierig eingestuft.In the generic prior art, EP 0 174 601, is a warning system to detect the lubricant decomposition due to aging processes known by the determination of the oil temperature, the engine speed as well as the engine load conclusions on the Lubricant quality should enable. The above However, measurement parameters depend only indirectly on that Degree of aging of the oil, so that for further loading detune certain algorithms must be applied, the only theoretical Aus Allow say about the oil quality. In addition, in this publication Possibility of measuring parameters for direct determination the degree of oil alert, such as that Viscosity, the basic properties and the Proportion of solid components of the oil as very difficult classified.
In der DE-OS 32 28 195 A1, ist bereits ein Verfahren zur Überwachung des Zeitpunktes des Schmierölwechsels für einen Kraftfahrzeugmotor geoffenbart, mit dem der richtige und optimale Zeitpunkt für einen Schmieröl wechsel bestimmt werden soll, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Bei diesem Verfah ren wird der Alterungszustand des Schmieröls aufgrund der Menge an Verunreinigungen im Schmieröl ermittelt, wobei als Verunreinigung mit dem Schmieröl vermischter oder in diesem suspendierter Ruß angegeben ist. Dabei wird die im Schmieröl während des Motorbetriebs suspen dierte Rußmenge aus der mit einem ersten Fühler erfaß ten Anzahl der Motorumdrehungen pro Zeiteinheit und der mit einem zweiten Fühler erfaßten Motorlast, in einer Recheneinrichtung ermittelt und in einer Speicherein richtung aufaddiert, bis bei einem vorbestimmten Wert ein Alarmsignal zur Vornahme des Schmierölwechsels erzeugt wird. Ein solches Verfahren ist, wie in der DE- OS 32 28 195 A1 angegeben, insbesondere bei einem Die selmotor von Vorteil.In DE-OS 32 28 195 A1, there is already a method to monitor the time of the lubricating oil change disclosed for an automotive engine with which the right and optimal time for a lubricating oil change should be determined, as well as a device to carry out this procedure. With this procedure The aging condition of the lubricating oil is due the amount of contaminants in the lubricating oil, being mixed with the lubricating oil as an impurity or suspended carbon black is indicated in this. Here will suspen in the lubricating oil during engine operation dated amount of soot from the detected with a first sensor number of engine revolutions per unit of time and engine load detected with a second sensor, in one Computing device determined and in a memory direction added up to a predetermined value an alarm signal for changing the lubricating oil is produced. Such a process is, as in the DE OS 32 28 195 A1 specified, especially for a die selmotor is an advantage.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die im Schmieröl suspendierte Rußmenge nur rechnerisch unter Zuhilfenahme einer empirischen Gleichung ermittelt wird, und nicht die Eigenschaften des Schmieröls selbst mittels Sensoren in situ erfaßt werden. Ferner besteht die Vorrichtung aus dem gattungsgemäßen Stand der Tech nik aus mehreren getrennten Einzelteilen, wie z. B. Lastfühler, Motordrehzahlfühler, Zeitgeber und Schalter SW1 bis SW3, die einzeln an die Steuereinheit ange schlossen sind.However, this method has the disadvantage that the im Lubricating oil suspended amount of soot only arithmetically below Using an empirical equation and not the properties of the lubricating oil itself can be detected in situ using sensors. There is also the device from the generic state of the art nik from several separate items, such as. B. Load sensors, engine speed sensors, timers and switches SW1 to SW3, the individually to the control unit are closed.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Zeitpunkts für einen Wechsel von Schmierölen, insbesondere in Wärmekraftmaschinen, anzu geben, bei dem die Eigenschaften des Schmieröls in situ mittels Sensoren erfaßt und ausgewertet werden und aufgrund der Auswerteergebnisse dem Betreiber der Wär mekraftmaschine der optimale Zeitpunkt für den Schmier ölwechsel in Abhängigkeit von den individuellen Be triebsbedingungen und der Art des verwendeten Schmier öls angezeigt wird. Dabei soll die Tatsache ausgenutzt werden, daß Schmieröle in der Regel aus langkettigen Kohlenwasserstoffen bestehen, die eine vergleichsweise geringe relative Dielektrizitätskonstante (epsilon ≈3) aufweisen, und daß Ölalserung neben der Kettenverkür zung durch thermische Einflüsse und/oder Scherkräfte auch eine Oxidation des Öls, also den Einbau von O- bzw. OH-Gruppen in die Moleküle bedeutet, wodurch der polare Charakter des Moleküls und damit die Dielektri zitätskonstante Epsilon steigt.The problem underlying the invention is a method to determine the time for a change from Lubricating oils, especially in heat engines give the properties of the lubricating oil in situ are detected and evaluated by means of sensors and based on the evaluation results to the operator of the heat mekraftmaschine the optimal time for lubrication oil change depending on the individual loading operating conditions and the type of lubrication used oil is displayed. The fact should be exploited be that lubricating oils usually from long chain Hydrocarbons exist, which is a comparative low relative dielectric constant (epsilon ≈3) and that oiling next to the chain short formation due to thermal influences and / or shear forces also an oxidation of the oil, i.e. the installation of O- or OH groups in the molecules, whereby the polar character of the molecule and thus the dielectric constant Epsilon increases.
Ferner hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzu geben, die mit bekannten Verfahren aus der Silizium- Technologie und der IC-Fertigung in kostengünstiger Weise herstellbar ist und bei der die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Sensoren, sowie die Elek tronik zur Aufbereitung und Auswertung der Sensorsigna le auf einem Chip integriert sind, so daß Verbindungs kabel und damit verbundene Signalfälschungen praktisch vermieden werden. Dabei soll die erfindungsgemäße Vor richtung eine Temperaturbeständigkeit aufweisen, die im Bereich von ca. 30°C bis ca. +200°C liegt, wobei für die obere Temperatur eine Betriebsdauer von mindestens 10.000 Stunden erreicht werden soll.Another object of the invention is a device to carry out the method according to the invention give that with known methods from silicon Technology and IC manufacturing in less expensive Way is producible and in which to carry out the procedure required sensors, and the elec electronics for processing and evaluating the sensor signal le are integrated on a chip, so that connection cables and associated signal falsifications are practical be avoided. Here, the front according to the invention direction have a temperature resistance that in Range from approx. 30 ° C to approx. + 200 ° C, whereby for the upper temperature has an operating time of at least 10,000 hours should be reached.
Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet sein, daß sie ohne bauliche Veränderungen an der Wärmekraftmaschine eingesetzt werden kann, z. B. bei einem Kraftfahrzeugmotor an die Stelle des dort verwendeten Öltemperaturfühlers oder Öldruckfühlers.Furthermore, the device according to the invention should be such be designed so that they have no structural changes can be used on the heat engine, e.g. B. for a motor vehicle engine in the place of there used oil temperature sensor or oil pressure sensor.
Die Lösung der ersten zuvor genannten Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ange gebenen Merkmale. Besondere Ausgestaltungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 geoffenbart. Die Lösung der zweiten zuvor genann ten Aufgabe erfolgt durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere hinsichtlich der weiteren Anforderungen an die Erfindung, sind in den Unteransprüchen 7 bis 15 angegeben.The first task mentioned above is solved by the in the characterizing part of claim 1 given characteristics. Special configurations of the invent The method according to the invention are in the dependent claims 2 revealed to 5. The solution to the second mentioned above th task is performed by the in the characterizing part of claim 6 specified features. Beneficial Refinements of the device according to the invention, especially with regard to further requirements the invention are in the subclaims 7 to 15 specified.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Schmieröl selbst und dessen schmierungsrelevante Parameter konti nuierlich in situ überwacht und ausgewertet werden, so daß der momentane, tatsächliche Zustand des Schmieröls selbst ermittelt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat gegenüber dem Stand der Technik den wesentlichen Vorteil, daß sie in ko stengünstiger Weise mit bekannten Methoden aus der Silizium-Technologie und der IC-Fertigung in kleiner und kompakter Ausführung herstellbar ist und daß dabei die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Sensoren sowie die Elektronik zur Aufbereitung und Auswertung der Sensorsignale in einem Chip integriert sind, wodurch unnötiger Verbindungskabelaufwand und dabei möglicherweise entstehende Signalverfälschungen vermieden werden.The advantages of the invention are in particular that with the inventive method, the lubricating oil itself and its lubrication-relevant parameters be monitored and evaluated in situ that the current, actual condition of the lubricating oil itself is determined. The device according to the invention to carry out the procedure compared to the state the technology has the main advantage that it is in ko most favorably with known methods from the Silicon technology and IC manufacturing in small and compact design can be manufactured and that those necessary to carry out the procedure Sensors and electronics for processing and Evaluation of the sensor signals integrated in a chip are, whereby unnecessary connection cable expenditure and signal distortions that may arise be avoided.
Ein weiterer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielter Vorteil ist die Temperaturbeständigkeit des Chips für Betriebstemperaturen von ca. -30°C bis ca. +200°C, wobei für die obere Temperatur eine Betriebs dauer von mindestens 10.000 Stunden erreicht werden kann.Another with the device according to the invention The advantage achieved is the temperature resistance of the Chips for operating temperatures from approx. -30 ° C to approx. + 200 ° C, with an operating for the upper temperature duration of at least 10,000 hours can.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der zuvor genann ten Integration dahingehend, daß die Vorrichtung ohne besonderen Aufwand in ihren Außenabmessungen baugleich mit bereits vorhandenen Komponenten wie Ölthermometer oder Öldruckfühler ausgebildet werden kann, so daß für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine baulichen Veränderungen an der Wärmekraftmaschine not wendig sind.Another advantage arises from the aforementioned Integration in that the device without special effort in their external dimensions of identical construction with existing components such as oil thermometers or oil pressure sensor can be formed so that for no use of the device according to the invention structural changes to the heat engine not are agile.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausfüh rungsbeispiels näher beschrieben.The invention is based on an embodiment Example described in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Aufsicht, Fig. 1, the device according to the invention in top view,
Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Schnitt darstellung, montiert auf einem mechanischen Träger einer bereits vorhandenen Komponente, wie z. B. Öldrucksensor. Fig. 2 shows the device according to the invention in a sectional view, mounted on a mechanical support of an existing component, such as. B. Oil pressure sensor.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gleichzeitig die Parameter Druck, Temperatur und Viskosität sowie in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel auch der pH- Wert des Schmieröls in situ erfaßt. Die Sensorsignale werden sodann in an sich bekannter Weise aufbereitet und einer Auswerteeinheit zugeführt. In der Auswerte einheit werden sodann der aus den Parametern des Schmieröls ermittelte Ist-Zustand mit dem in einer Speichereinheit gespeicherten vorgegebenen Soll-Zustand verglichen und die Abweichung des Ist-Zustandes vom Soll-Zustand über eine Anzeigeeinrichtung dargestellt. Vorteilhafterweise wird bei einer Abweichung des Ist- Zustandes vom Soll-Zustand von ebenfalls in der Spei chereinheit abgespeicherten, vorgegebenen Toleranzgren zen ein Alarmsignal erzeugt.In the method according to the invention, at the same time the parameters pressure, temperature and viscosity as well as in the embodiment described here also the pH Value of the lubricating oil recorded in situ. The sensor signals are then processed in a manner known per se and fed to an evaluation unit. In the evaluation then the unit from the parameters of the Lubricating oil determined actual state with that in one Storage unit stored predetermined target state compared and the deviation of the actual state from Desired state shown on a display device. Advantageously, if the actual State of the target state of also in the Spei predefined tolerance limits generates an alarm signal.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besteht (siehe Fig. 2) aus einem Silizium-Chip 1, mit einer Kantenlänge von typischerweise 10 mm, der aus einer Silizium-Nutzschicht 15 von etwa 1 µm Schichtdicke, einer darunterliegenden Isolationsschicht 16 und einem Silizium-Trägerkörper 17 aufgebaut ist. Der Silizium- Trägerkörper 17 weist eine von hinten freigeätzte Aus nehmung 20 auf, in deren Bereich auch die Isolations schicht 16 ganz oder lediglich teilweise weggeätzt ist. Dieser Bereich der Silizium-Nutzschicht 15 dient als Drucksensormembran 2, deren Durchbiegung mittels in dieser Membran integrierter piezoresistiver Widerstände 3 detektiert wird. The device according to the invention shown in FIGS . 1 and 2 for carrying out this method consists (see FIG. 2) of a silicon chip 1 , with an edge length of typically 10 mm, which consists of a silicon wear layer 15 of a layer thickness of approximately 1 μm, an underlying insulation layer 16 and a silicon carrier body 17 is constructed. The silicon carrier body 17 has a recess 20 etched free from the rear, in the region of which the insulation layer 16 is also completely or only partially etched away. This area of the silicon wear layer 15 serves as a pressure sensor membrane 2 , the deflection of which is detected by means of piezoresistive resistors 3 integrated in this membrane.
In der in Fig. 1 dargestellten Aufsicht ist die Bele gung der Nutzschicht 15 dargestellt. Über die elektri schen Anschlüsse 13 erfolgt die Zufuhr der Versor gungsspannung und die Entnahme des für die Anzeigeein richtung vorgesehenen Ausgangssignals. In der Mitte des Chips befindet sich die Drucksensormembran 2 mit den integrierten piezoresistiven Widerständen 3. Im oberen Bereich sind der aus einer pn-Diode und einer Platin wendel bestehende Temperatursensor 4 und der aus einem MOS-Transistor mit H⁺-sensitivem Gate bestehende pH- Sensor 5 angeordnet. Rechts daneben sind die zur Aufbe reitung der von dem pH-Sensor 5 und vom Drucksensor 2, 3 erzeugten Signale erforderlichen Elemente 12, nämlich Verstärker und A/D-Wandler sowie Spannungsregelung angeordnet. Im linken Bereich des Chips befinden sich die zur Ermittlung der Viskosität erforderlichen Sen sorstrukturen. In dem hier dargestellten Ausführungs beispiel erfolgt die Bestimmung der Viskosität über die kapazitive Ermittlung der Dielektrizitätskonstanten des Schmieröls bei mindestens zwei erheblich voneinan der abweichenden Frequenzen, vorzugsweise mit einer Frequenz im kHz- und einer im MHz-Bereich. Da die Die lektrizitätskonstante oder Polarisierbarkeit im wesent lichen als Funktion der Molekülgröße und inneren Visko sität von der Frequenz abhängt und "lange" Moleküle bei hohen Frequenzen der Richtungsänderung des elektrischen Feldes langsamer folgen als kurze, kann somit eine Aussage über den Anteil schmierungsrelevanter lang kettiger Moleküle im Verhältnis zu dem Anteil bereits "verbrauchter" Moleküle getroffen werden. Die hierfür benötigten Daten aus dem experimentellen Zusammenhang zwischen der Dielektrizitätskonstante und der techni schen Schmierfähigkeit des Öls werden in der Speichereinheit 11 zur Verfügung gestellt. Zur kapazitiven Er mittlung der Dielektrizitätskonstante sind im linken Bereich des Chips Kapazitätstrukturen 6 und 7 nach Art einer Interdigitalstruktur ausgebildet, die über Ring oszillatoren 8 und 9 angesteuert werden.In the supervision shown in Fig. 1, the Bele supply of the wear layer 15 is shown. Via the electrical connections 13 , the supply voltage is supplied and the output signal provided for the display device is removed. The pressure sensor membrane 2 with the integrated piezoresistive resistors 3 is located in the middle of the chip. In the upper area, the temperature sensor 4 consisting of a pn diode and a platinum coil and the pH sensor 5 consisting of a MOS transistor with an H angeordnet-sensitive gate are arranged. To the right of it are the elements 12 , namely amplifiers and A / D converters, and voltage regulation, which are required to prepare the signals generated by the pH sensor 5 and the pressure sensor 2 , 3 . The sensor structures required to determine the viscosity are located in the left area of the chip. In the embodiment shown here, the viscosity is determined via the capacitive determination of the dielectric constant of the lubricating oil at at least two frequencies which differ significantly from one another, preferably with a frequency in the kHz and one in the MHz range. Since the dielectric constant or polarizability essentially depends on the frequency as a function of the molecular size and intrinsic viscosity, and "long" molecules at high frequencies follow the change in direction of the electric field more slowly than short ones, so a statement about the proportion of lubrication-relevant long-chain molecules can be made in relation to the proportion of already "used" molecules. The data required for this from the experimental relationship between the dielectric constant and the technical lubricity of the oil are made available in the storage unit 11 . For capacitive determination of the dielectric constant, capacitance structures 6 and 7 are formed in the left region of the chip in the manner of an interdigital structure, which are controlled via ring oscillators 8 and 9 .
In einer anderen Ausführungsform wird die Viskosität des Öls über die Dämpfung von Schallwellen gemessen. Dabei wird das Öl mit einem Piezokristall zu Schwingun gen angeregt, die sich im Öl ausbreiten. Die Viskosität beeinflußt nun die Dämpfung der Schwingung und kann daher durch die Messung des Amplitudenverlaufs bestimmt werden. Hierzu wird auf einem Bereich des Chips bzw. der Nutzfläche 15 ein Piezoschwinger angeordnet, z. B. durch Aufsputtern piezoaktiver Substanzen wie ZnO. Im unteren Bereich des Chips ist die Auswerteeinheit 10 angeordnet, in der die Verarbeitung und Auswertung aller Sensorsignale erfolgt und der Ist-Zustand des Schmieröls ermittelt und mit dem in der Speichereinheit 11 vorgegebenen Soll-Zustand verglichen wird. Die Ab weichung des Ist-Zustandes vom Soll-Zustand wird über eine hier nicht dargestellte Anzeigeeinrichtung darge stellt und gegebenenfalls wird ein Alarmsignal erzeugt, wenn die Abweichung des Ist-Zustandes vom Soll-Zustand eine vorgebbare Toleranzgrenze überschreitet.In another embodiment, the viscosity of the oil is measured via the damping of sound waves. The oil is excited with a piezo crystal to vibrate, which spreads in the oil. The viscosity now influences the damping of the vibration and can therefore be determined by measuring the amplitude curve. For this purpose, a piezo oscillator is arranged on an area of the chip or the usable area 15 , e.g. B. by sputtering piezoactive substances such as ZnO. The evaluation unit 10 is arranged in the lower area of the chip, in which the processing and evaluation of all sensor signals takes place and the actual state of the lubricating oil is determined and compared with the target state specified in the storage unit 11 . The deviation of the actual state from the target state is shown via a display device, not shown here, and if necessary an alarm signal is generated if the deviation of the actual state from the target state exceeds a predefinable tolerance limit.
Die Bereiche der Nutzfläche, die nicht in direktem Kontakt mit dem Schmieröl kommen dürfen, sind in an sich bekannter Weise mit einer hier nicht dargestellten Schutzschicht versehen.The areas of usable space that are not in direct Contact with the lubricating oil are in known manner with a not shown here Provide protective layer.
Die Ausbildung der Vorrichtung in SOI-Technik ergibt eine Temperaturbeständigkeit der Vorrichtung für den Bereich von ca. -30°C bis zu +200°C. The formation of the device in SOI technology results a temperature resistance of the device for the Range from approx. -30 ° C to + 200 ° C.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für den Einbau in eine Wärmekraftmaschine mittels einer Lötverbindung 18 auf einem mechanischen Träger 19 angebracht. Bei dem mechanischen Träger 19 handelt es sich z. B. um eine Schraube 19, an der bisher ein Öldrucksensor angebracht war. Daher kann die erfin dungsgemäße Vorrichtung ohne Vornahme baulicher Verän derungen an der Wärmekraftmaschine verwendet werden.As shown in FIG. 2, the device according to the invention for installation in a heat engine is attached to a mechanical support 19 by means of a soldered connection 18 . The mechanical support 19 is, for. B. a screw 19 , on which an oil pressure sensor was previously attached. Therefore, the device according to the invention can be used without making structural changes to the heat engine.
Ohne Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens kann die Anordnung der Sensorelemente, der zur Aufbe reitung der von den Sensorelementen erzeugten Signale erforderlichen Elemente, der Auswerteeinheit sowie der Speichereinheit auch in anderer geeigneter Weise erfol gen.Without restricting the general idea of the invention can the arrangement of the sensor elements, the Aufbe the signals generated by the sensor elements required elements, the evaluation unit and the Storage unit also in another suitable manner gene.
BezugszeichenlisteReference list
1. Si-Chips aus SOI-Material, Kantenlänge typisch 10 mm
2. Drucksensor-Membran
3. Implantiertes Gebiet zur piezoresistiven Druckmessung
4. Temperatursensor, bestehend aus p-n Diode und Platin
wendel
5. pH-Sensor, bestehend aus MOS-Transistor mit H⁺-sensi
tivem Gate
6, 7 Interdigitalstruktur als belegungsabhängige Kapzität
zur Erfassung der Dielektrizitätskonstante
8, 9 Ringoszillatoren einschließlich der Frequenzkompara
toren zur Ansteuerung der Meßkapazitäten 6, 7
10. Auswertelogik zum Erfassen und Verarbeiten des Sensor
signals und Beurteilung der Ölparameters
11. ROM zur Abspeicherung aller benötigten Daten
12. Verstärker und A/D-Wandler für pH-Sensor und Druckmem
bran, Spannungsregelung
13. Kontaktflecken für Versorgungsspannung und Ausgangssignal
15. Nutzschicht des SOI-Wafers, typisch 1 µm dick
16. Isolationsschicht (SiO₂) des SOI-Chips
17. Trägersilizium des SOI-Chips, mit dünngeätzter Membran
18. Lötverbindung zum mechanischen Träger (Schraube)
19. Schraube, kompatibel zur bisherigen Lösung (Öldruck
sensor)
20. freigeätzte Ausnehmung 1. Si chips made of SOI material, edge length typically 10 mm
2. Pressure sensor membrane
3. Implanted area for piezoresistive pressure measurement
4. Temperature sensor, consisting of pn diode and platinum coil
5. pH sensor, consisting of MOS transistor with H⁺-sensitive gate
6 , 7 interdigital structure as occupancy-dependent capacitance for recording the dielectric constant
8 , 9 ring oscillators including the frequency comparators for controlling the measuring capacities 6, 7
10. Evaluation logic for detecting and processing the sensor signal and assessing the oil parameters
11. ROM for storing all required data
12. Amplifier and A / D converter for pH sensor and pressure membrane, voltage control
13. Contact spots for supply voltage and output signal
15. Wear layer of the SOI wafer, typically 1 µm thick
16. Insulation layer (SiO₂) of the SOI chip
17. SOI chip carrier silicon, with thinly etched membrane
18. Solder connection to the mechanical support (screw)
19. Screw, compatible with the previous solution (oil pressure sensor)
20. Etched-out recess
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